Brevet FR2245070A1 — publié le 19750418

La présente invention concerne un dispositif interrupteur pour courant alternatif pouvant être utilisé, en particulier, dans les systèmes à thermostat. Les interrupteurs utilisés jusqu'à ce jour sont des interrupteurs à contact mécanique ou des interrupteurs à contact statique. Les interrupteurs mécaniques présentent les avantages d'être d'utilisation simple, de permettre un isolement des contacts par rapport au circuit de commande, d'avoir une résistance de contact très faible et donc, de dégager peu de chaleur, et d'dure pratiquement insensibles aux surtensions du réseau, mais ils présentent les inconvévients d'avoir une durée de vie limitée due à la détérioration des contacts occasionnée par l'amorçage au moment de l'ouverture du circuit et due, également, à l'usure mécanique de l'équipage mobile, dtêtre de fonctionnement bruyant, d'avoir un temps de réponse non négligeable, et d'être à ltorigi- ne de parasites à l'ouverture et à la fermeture des contacts, ces parasites étant provoqués par les brusques variations de courant dans les circuits de charge. Les interrupteurs statiques présentent les avantages de ne pas avoir de pièce mécanique en mouvement ce qui leur donne un fonctionnement parfaitement silencieux, dtavoir une durée de vie pratiquement illimitée et par conséquent un nombre de fonctionnements infini, de permettre d'éviter facilement les parasites en les faisant fonctionner au passage à zéro de l'amplitude instantanée du courant.Ils présentent cependant les inconvénients notables dtavoir une résistance de contact non négligeable ce qui nécessite le montage de radiateurs, souvent ventilés et encombrants, d'être d'une utilisation délicate car les circuits de commande ne sont pas isolés du circuit de puissance, d'être fragiles parce que sensibles aux surtensions du réseau et aux surcharges même brèves, ce qui necessite de les protéger par des fusibles ultra rapides. Le but de la présente invention est un interrupteur permettant d'éviter les inconvénients de ces deux types d'interrup teurs classiqueset ds combiner leurs avantages * r - r cn doit remar- querque les avantages et les inconvénients de ces interrupteurs sont souvent complémentaires ctest-d-dire que les ddfauts de l'un peuvent titre compensés par les avantages de l'autre. Selon une première caractéristique de l'invention le dispositif interrupteur comporte un interrupteur mécanique commandé dont la-borne commune d'entrée est reliée directement à la ligne, une des deux bornes de sortie, appelée borne d'utilisation, étant reliée directement à la charge, et un premier interrupteur statique commandé monté en parallèle avec l'interrupteur mécanique, le premier interrupteur statique étant fermé au moment de l'ouverture de l'interrupteur mécanique jusqu'à l'annulaton de l'amplitude instantanée du courant alternatif traversant le dispositif. Selon une autre earactéristique, le dispositif interrupteur comporte un second interrupteur statique commande monté en parallèle avec le premier interrupteur statique, ce second interrupteur étant fermé pendant le temps de réponse à un ordre de fermeture de l'internlpteur mécanique. Le dispositif interrupteur de l'invention peut être avantageusement appliqué à une installation thermostatique comprenant un thermostat dont les bornes de sortie sont reliées, d'une part, au circuit de commande de l'interrupteur mécanique et d'autre part à l'électrode de commande du second interrupteur de commande statique. Dtautres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui va suivre faite en référence au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple non limitatif pour illustrer un mode de réalisation préférentiel de l'invention, et sur lequel : - la figure 1 est un schéma du dispositif interrupteur selon l'invention et, - la figure 2 est un schéma d'application d'un tel dispositif à une installation thermostatique. En référence à la figure 1 le dispositif interrupteur est destiné à coupler une charge 1 à une 2 des deux lignes d'un réseau alternatif, Ce dispositif interrupteur 3 comporte un interrupteur mécanique commandé 4 dont la borne commune d'entrée 5 est reliée en permanence à la ligne 2, la borne de sortie d'utilisation 6 étant reliée en permanence à la charge 1 et dont le circuit de commande 7 peut être actionné manuellement ou automatiquement. En parallèle sur cet interrupteur mécanique 4 est monté un premier interrupteur statique 8 commandé dont la borne d'entrée et la borne de sortie sont reliées respectivement aux bornes d'entrée 5 et d'utilisation 6 de l'interrupteur mécanique 4. Cet interrupteur statique 8 commandé est de préférence un interrupteur à semi-conducteur qui peut être un "TRIAS". L'électrode de commande de ce premier triac est couplée à la borne d'entrée de l'interrupteur mécanique par l'intermédiaire de deux diodes 9 montées en parallèle et en inverse, reliée directement à la borne de sortie 10 de non-utilisation et couplée à la borne de sortie d'utilisation 6 par l'intermédiaire d'un condensateur11. Un second interrupteur statique commandé 12 qui est également, de préférence, un triac est monté en parallèle avec le premier triac 8. L'une des caractéristiques importantes d'un triac est son ouverture lors du passage à zéro de l'amplitude instantanée du courant qui le traverse lorsque son électrode de commande n'est pas activée. La suppression de l'amorçage et de l'antiparasitage de l'ouverture est obtenue en ouvrant le dispositif interrupteur au moment où l'amplitude instantanée du courant qui le traverse s'annule. Lors de l'ouverture des contacts mécaniques, est produite une impulsion sur l'électrode de commande du premier triac de sorte que le courant de charge qui passait dans l'interrupteur mécanique, est dérivé vers le premier triac jusqu'au passage à zero de l'amplitude du courant de charge. La tension aux bornes de l'interrupteur mécanique reste ainsi pratiquement nulle, à la tension résiduelle du triac près, au moment de l'ouverture, ce qui annule pratiquement la puissance d'amorçage. L'impulsion sur l'électrode de commande du premier triac 8 est produite par le courant de charge du condensateur Il au moment où la tension en A tend à subir une brusque variation correspondant à l'ouverture des contacts mécaniques. Ce-circuit de commande est protegé par les deux diodes 9 en parallèle qui sont court-circuitées lorsque l'interrupteur mécanique 4 est en position de non-utilisation. Il est à noter que le triac 8 ne laisse passer la pleine charge que pendant une durée très courte, au plus une demialternance ; il n'a donc pas-besoin de radiateur de dissipation de chaleur puisque, pendant la presque totalité de son fonctionnement, pratiquement la totalité du courant passe par l'interrupteur mécanique. De plus le triac 8 étant faiblement sollicité, celui-ci peut être largement sous-dimensionné. L'antiparasitage à l'amorçage, c'est-à-dire une brusque variation de courant dans le circuit de charge, lors de la fermeture de l'interrupteur mécanique 4 est évitée à l'aide du second triac 12, commutant au passage à zéro de la tension et amorçant ainsi le circuit. Pendant le temps de réponse à un ordre de fermeture de l'interrupteur mécanique, c'est-à-dire pendant le temps de basculement des contacts mécaniques, le deuxième triac assure donc la conduction. Ce dispositif interrupteur présente les avantages suivants - suppression presque totale de l'amorçage entre les contacts mécaniques ce qui permet d'augmenter la durée de vie de l'interrupteur mécanique et de le sous-dimensionner, - faible encombrement de l'ensemble par suite d'un échauffement négligeable, - antiparasitage à l'ouverture du circuit, - antiparasitage à la fermeture du circuit, - protection contre les surtensions et les surintensités lorsque l'ensemble est dans l'état passant. En référence à la figure 2, ce dispositif interrupteur peut être avantageusement utilisé dans une installation thermostatique, ce qui permet de supprimer le radiateur de refroidissement du triac de sortie qui particulièrement encombrant afin de faire un ensemble monobloc sans protection particulière d'installation. Le circuit de commande 7 de l'interrupteur mécanique 4 est connecté aux bornes de sortie du thermostat 13 ainsi que l'électrode de commande du second triac, ce thermostat possédant une thermistance 14-et un système dtaffichage 15. Les deux triacs sont couplés à la charge par l'intermédiaire d'un fusible 16 qui permet de les protéger. REVENDICATIONS 1 - Dispositif interrupteur pour courant alternatif destiné à coupler une charge à une ligne caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur mécanique commandé dont la borne commune d'entrée est reliée directement à la ligne, une des deux bornes de sortie appelée borne d'utilisation étant reliée directement à la charge, et un premier interrupteur statique commandé monté en parallèle avec l'interrupteur mécanique, le premier interrupteur statique étant fermé au moment de l'ouverture de l'interrupteur mécanique jusqu'à l'annulation de l'amplitude instantanée du courant alternatif traversant le dispositif. 2 - Dispositif interrupteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu1il comporte un second interrupteur statique commandé monté en parallèle avec le premier interrupteur statique, ce second interrupteur étant fermé pendant le temps de réponse à un ordre de fermeture de l'interrupteur mécanique. 3 - Dispositif interrupteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que au moins l'un des deux interrupteurs statiques est un interrupteur à semi-conducteur stouvrant lorsque, son électrode de commande ntétant pas activée, l'amplitude instantanée du courant qui le traverse devient nulle. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'électrode de commande du premier interrupteur statique est, d'une part, couplée à la borne d'entrée de l'interrupteur mécanique par un ensemble de deux diodes en paral- lèle et en inverse, d'autre part, reliée directement à la borne de sortie de non-utilisation de l'interrupteur mécanique et d'autre part, couplée à la borne d'utilisation de l'interrupteur mécanique par un condensateur. 5 - Installation thermostatique caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif interrupteur selon l'une des revendications 2 à 4, et un thermostat dont les bornes de sortie sont reliées, d'une part, au circuit de commandc de l'in-Ferrup- teur mécanique et d'autre part, à l'électrode de commande du second interrupteur de commande statique.