Brevet FR2249420A1 — publié le 19750523

L'invention concerne le perfectionnement des contacts électriques à lames utilisés pour l'établissement ou la coupure d'un courant électrique continu Ou alternatif de faible ou grande puissance. Les contacts électriques connus actuellement présentent les incon- vénients suivants: - La résistance ohmique de ces contacts s'accroît avec le temps et va jusqu'd leur destruction. Celle-ci résulte de microfusions successives engendrées par 1' étincelage provoqué par la tension appliquée et aussi par l'échauffement produit par le courant appliqué. Le produit tension-courant provoque une oxydation du contact dans l'atmosphère,même lorsque ces contacts sont disposés dans une enveloppe étanche contenant un gaz purifié. I1 se produit au niveau des pastilles de contact des rebondissements getnants pour les applications électroniques ou électriques. Ces rebondissements accroissent l'effet d'étincelage donc l'ionisation, socélérant la vitesse de destruction des pastilles de contact. On combat cet effet par des dispositifs couteux tels que par exemple lthexafluorure de souf re ou par adjonction de condensateurs ou autres. - la pression mécanique nécessaire au niveau des contacts pour faire passer le courant électrique est relativement importante et contribue à accrottre l'usure mécanique des lames par perte d'élasticité. Pour obtenir cette pression ainsi qu'unie faible résistance de contact, on est obligé d'utiliser des matériau: de qualité chimiquement pure et en général des métaux nobles pour les pastilles de contact , argent, platine, etc.. Les contacts électriques selon l'invention pallient à tous ces inconvénients. En effet, un premier avantage de l'invention réside dans le fait que le courant et la tension sont extrisement faibles sur les pastilles de contact. La pression de ces contacts n'a donc plus besoin d'strie importante car il n'y a pas de risque d'échauffement, cela en réduit considérablement l'usure mécanique ainsi que la destruction par étincelage. I1 n'est plus nécessaire d'utiliser des métaux nobles, aussi bien pour les pastilles que pour les lames de contact. Les pastilles peuvent par exemple être obtenues directement dans la lame par emboutissage de celle-ci. Ces lames sont réalisables en cuivre de second chois ou meme en acier car la résistance de contact importe peu. On peut éventuellement faire un apport de métal noble de faible épaisseur sur la pastille emboutie pour réduire la résistance ohmique. Ces résultats sont obtenus en associant ces contacts à un moyen semi-conducteur du type TRC, THYRISTOR, ou TRANSISTOR, qui permet de qui permet de commuter des sources,importantes ou non, d'énergie alternative ou continue D'autres caractéristiques, objets et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 représente le type le plus simple de dispositif d'amélioration des contacts électriques. - La figure 2 représente une variante de la fiv.1 utilisable en atmosphère corrosive ou lorsque l'on veut obtenir une très grande sécurité de contact. - La figure 3 représente un exemple d'utilisation pour la commande d'une charge quelconque. - La figure 4 représente une version du dispositif de haute sécurité à intercaler entre la charge et un contact de commande existant, et présenté sous forme d'un composant électronique. Tel qutil est représenté sur la figure 1, le dispositif comporte l'entrée 1 reliée à la fois au contact électrique A lame 2 et au semi-conducr téur 3 dont la sortie est reliée à la charge 4, elle-même connectée à la sortie 5. La figure 2 est une variante de la fiv.1 conçue pour pallier au défaut d'accroissement de résistance ohmique en atmosphère très corrosive. Cette disposition s'applique à n'importe quel type de contact existant. Ce schéma comporte,en plus de la fig.1 dont les mtme chiffres repères ont été utilisés, un bloc 6 et une résistance d'équilibrage 7 qui peut être connectée après le générateur 6, ligne pointillée a, ou avant, ligne b. La figure 3 représente un exemple d'utilisation d'un contact selon l'invention pour la commande d'une charge quelconque. Les chiffres reperdes désignant les mêmes organes que sur les figures précédentes ont été utilisés. Ce schéma comporte l'entrée 1, un contact électrique quelconque 2, un semi-conducteur 3, une charge 4. La figure 4 représente une version. du dispositif à haute sécurité intercalé dans une instalation existante. Ce schéma découle directement des schémas précédents; Ies mêmes chiffres repère5 ont été utilisés. L'enveloppe 11 définit le dispositif sous forme d'un composant électronique muni de 3 sorties 8, 9 et 10 > conneeté à un contact existant 12 et une charge 13. La sortie 8 est connectée avant le contact, la sortie 9 après le contact et la sortie 10 à l'entrée de l'utilisation. Ce composant peut se présenter sous forme d'une gamme allant par exemple de 1 ou 2 ampères à 5qu . Bien entendu cette forme de composant peut également inclure le contact éléctrique à lame, qui peut d'ailleurs être simple ou multiple sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Tel qu'il est représenté sur ces différentes figures, le dispositif fonctionne de la façon suivante Dans le cas le plus simple fiv.1, le contact 2 est connecté, à titre d'exemple avec un triac ou un thyristor, préférentiellement entre les bornes B et G du semi-conducteur Cette disposition permet de consommer moins de courant que dans le cas de branchement entre G et A. Lorsque le contact à lames 2 se ferme et que le semi-conducteur 3 se débloque et laisse passer le courant électrique, le contact 2 est traversé par un courant très faible qui l'échauffe très peu. Lors de l'ouverture du contact 2, l'extra courant de rupture est presque inexistant, ce qui diminue l'usure du contact dans des proportions considérables. Dans le cas d'application de type professionnelle nécessitant une grande fiabilité des contacts, on utilise le bloc 6 qui est un générateur piloté par le contact 2, il permet de maintenir constant le signal à la porte du semi-conducteur 3 quelle que soit la valeur ohmique choisie pour maximum de la résistance de contact. Au fur et à mesure de l'oxydation du contact 2 au cours du temps, le générateur 6 laisse passer un signal directement proportionnel à l'augmentation de la résistance du contact 2 suivant une loi linéaire, ou non linéaire s'il est nécessaire d'amplifier davantage le signal en fonction de l'usure d'autres éléments de la charge. Ainsi le semi-conducteur 3 est toujours déclenché en temps opportun. Ce générateur 6, pour les commandes de très grande puissance, peut être directement par exemple un semi-conducteur du type thyristor ou triac. Ce dispositif s'applique à tous les genres de contacts électriques permettant d'établir ou de couper le courant électrique alternatif. Dans le cas de transport de signaux électriques à longue distance, lorsque l'on veut commander de la puissance,avec le dispositif selon l'invention,il suffit d'une paire de conducteurs de très faible section, d'où une économie de cuivre et d'encombrement de voie heienne. Les contacts de relais, usés ou non, peuvent être renforcés et prolongés considérablement par l'adjonction du dispositif selon l'invention, tout particulièrement sur les voies devant transmettre de la puissance. Le dispositif s'applique également aux interrupteurs Planche Arrêt d'appareillages et machines divers ,aux contacteurs d'armoires électriques, aux contacts à gâchette, pédale, boutons poussoirs d'outillage portatif ou non, et d'appareils électro-ménagers. L'invention s'applique aux contacts électro-mécaniques de fin de course. Dans ce type d'utilisation, iEpermet/de commander directement la fonction suivante sans passer par un relayage de puissance disposé généralement dans une armoire électrique appropriée. Cela évite des câblages longs et coûteux et le relayage est supprimé. On peut ainsi alimenter directement un ou plusieurs moteurs électriques, et des appareils électro-mécaniques nécessitant une puissance qu'il est normalement impossible de transmettre au travers d'un contact électrique de fin de course. REVEKDICAUIONS 1 - Contacts électriques destinés à l'ouverture ou la fermeture de circuits électriques caractérisés en ce qu'ils.sont indépendantsde la puissance à transmettre, ils comportent un moyen contact électro-mécanique coopérant avec un semi-conducteur du type triac, thyristor ou transistor au travers duquel transite la quasi totalité du courant électrique au moment de la fermeture du contact électrique. 2 - Contacts électriques selon la revendication I, caractériseten ce que leur valeur ohmique peut varier dans une plage de zéro à quelques centaines d'ohms sans en altérer le fonctionnement. 3 - Contacts électriques selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que les lames ou les pastilles de contact sont réalisées en métal conducteur de type très courant allant du cuivre à l'acier. 4 - Contacts électriques selon la revendication 3, caractérisés en ce qu'-au-delà d'une résistance ohmique de l'ordre de mille ohms, on leur adjoint un générateur maintenant constant le signal à la porte du semi-conducteur et une résistance d'équilibrage connectée au semi-conducteur, avant ou après ledit générateur. 5 - Contacts électriques selon la revendication 4, caractérisés en ce que le générateur, pour des grandes puissances, est un semi-conducteur du type triac; i ristor. 6 - Contacts électriques selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisés en ce que le semi-conducteur, le générateur et la résistance d'équilibrage se présentent sous la forme d'un composant électronique à 3 sorties se connectant; l'une avant le contact existant déjà dans une installation, la seconde après ledit contact et la troisième à l'entrée de l'utilisation, ces composants se présentant sous la forme d'une gamme de 5 à 50 Ampères. 7 - Contacts électriques selon la revendication 6, caractérisu en ce que le composant électronique inclut également ledit contact électrique, il présente deux sorties et se réalise dans une gamme de I à 50 Ampères. 8 - Contacts électriques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérises'en ce quïg stappliqueAa la commande de puissance à longue distance. 9 - Contacts électriques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce qu'ils s'appliquent au renforcement d'au moins une voie de relais électro-mécanique. 10 - Contacts electriques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce qu'ils s'appliquent aux contacts de fin de course.