Brevet FR2269185A1 — publié le 19751121

l'invention se rapporte rades circuits comportant des organes de commutation dans lesquels on limite les effets des surintensités transitoires survenant lors des mises sous tension. En effet il est connu qutun organe interrupteur reliant une source d'alimentation et une charge complexe, ou une charge dont la valeur initiaie dépend d'un paramètre (par exemple une lampe à incandescence à filament de tungstène dont la résistance dépend de la température du filament) , entratne lors de sa fermeture la création d'un courant transitoire, en réponse à ltéchelon de tension ainsi appliqué, ce courant transitoire étant très supérieur au courant permanant en régime établi. le courant transitoire s'il est trop-grand pour les éléments du circuit, en particulier eu égard au pouvoir de commutation de l'organe interrupteur, réduit considérablement la durée de -vie du circuit. Une solution consisterait à choisir un organe interrupteur dont le pouvoir de commutation est au moins égal à la puissance transitoire maximale. Une autre solution consiste à insérer entre la charge et la source d'alimentatioa une inductance qui retarde la croissance instantanée du courant. Mais ces deux solutions sont peu satisfaisantes en raison des augmentations dtencombrement et de prix qu'elles entraSnent. Une autre solution consiste à appliquer à la charge une fraction du courant pendant un premier temps et le courant total lorsque la première fraction du courant est établie, au moyen d'une résistance insérée entre la source d'alimentation et la charge, résistance qui est mise en court-circuit lors de ltétablis sement du courant total. Mais cette solution n'est- satisfaisante que si la résistance de la charge est très supérieure à la résistance insérée entre la source et la charge. La présente invention a pour objet un dispositif de limitation des surintensités transitoires lors de la mise sous tension de charges complexes ou de charges dépendant d'un paramètre ne présentant les inconvénients susmentionnés. Suivant l'invention, un dispositif de limitation de surintensités transitoires dans un circuit comportant une source d'alimentation continue, un circuit de charge dont la consommation instantanée varie avant d'atteindre une valeur limite et un premier organe interrupteur, reliant ladite source audit circuit de charge, est caractérisé en ce que ledit dispositif de limitation comporte un amplificateur de courant, disposé en parallèle sur ledit organe interrupteur, et un dispositif de commande commandant successivement le déblocage dudit amplificateur et la fermeture dudit premier organe interrupteur. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparattront à l'aide de la description qui suit, en référence aux figures annexées. La figure 1 représente un dispositif d'alimentation d'une charge comportant un dispositif interrupteur suivant l'art connu. La figure 2 représente un dispositif d'alimentation d'une charge comportant un dispositif de limitation des surintensités transitoires suivant l'invention. Sur la figure 1 ont été représentées une source d'alimentation en tension continue E et sa résistance interne Rg. en série. entre les points A et B , et une charge complexe formée d'un condensateur CL en parallèle sur une résistance RL disposée entre les points D et B , B étant la masse du montage. L'organe interrupteur est représenté sous la forme d'un relais B dont le contact K2 est disposé entre les points A et D du montage. Ce relais est commandé par un interrupteur gl relié au point A d'une part et à l'entrée du relais d'autre part, la sortie du relais étant reliée à la masse du montage. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante : l'tinter rupteur E1 est un interrupteur manuel qui lors de sa fermeture applique au relais S la "tension de collage" du contact K2 . La fermeture de K1 entraine donc le passage en position fermée du contact K2 atec un retard de quelques millisecondes. le calcul montre que le courant dans la branche AD du circuit varie en fonction du temps suivant la loi A l'instant t = o E , tendant vers 0 9 OÙ le contact K2 est fermé le courant dans le circuit est Be courant permanent dans le circuit est égal En général la résistance de la source d'alimentation R g est très inférieure à la résistance de charge. Le courant transitoire maximal E est donc très supérieur au courant permanent en Rg régime établi. Cette surintensité du régime transitoire par rapport au régime permanent entraine la détérioration rapide du contact K2 qui après plusieurs manoeuvres reste en permanence en position de travail, alors que K1 est ouvert et que le relais n'est donc pas excité. La figure 2 représente un mode de réalisation du dispositif suivant l'invention dans lequel les mêmes éléments ont été désignés par les mimes repères que ceux du dispositif suivant l'art connu représenté sur la figure 1 ; en particulier en ce qui concerne la source d'alimentation (E , Rg)et la charge (CL , R). le dispositif de limitation des surintensités transitoires proprement dit comporte un interrupteur E1 en série avec un amplificateur du type émetteur suiveur. L'interrupteur E1 est relié d'une part au point A du montage d'autre part à la première borne dune résistance R1 la seconde borne de la résistance R1 est reliée à la première borne dtun condensateur C1 dont la deuxième borne est reliée à-la masse du montage. L'amplificateur comporte un transistor Q1 dont la base est reliée à la deuxième borne de la résistance R1 d'une part et à l'émetteur d'un second transistor Q2 par l'intermédiaire d'une résistance R2 d'autre part. l'émetteur de Q1 est relié à la base de Q2 et le collecteur de Q1 est relié au collecteur de Q2 les deux collecteurs des transistors Q1 et Q2 sont direc- tement reliés au point A du montage. le contact K2 disposé entre le collecteur et l'émetteur du transistor Q2 , est actionné par le relais S relié à la masse dsune part et au point commun à l'interrupteur K1 et à la résistance R1 d'autre part. le fonctionnement du dispositif pour une mise sous tension de la charge comporte deux étapes Au repos les interrupteurs K1 et K2 sont ouverts, et les transistors Q1 et Q2 sont bloqués. A l'instant t = 0 , l'interrupteur E1 est fermé. le relais est alors alimenté et l'interrupteur K2 passe en position fermée après une durée r2 , le relais ayant une constante de temps à l'enclenchementO les valeurs de la résistance R1 et du condensateur C1 sont telles que R1 (C1 + Ce) = s1 est inférieur à s2 , Ce étant la capacité ramenée entre la base de Q1 et la masse.Entre t = 0 et t = s2 , l'interrupteur K1 est donc fermé et le contact E2 est ouvert. le condensateur C1 se charge alors à travers R1 , C1 et l'amplificateur de courant0 La tension V entre la base de Q1 et la masse suit sensiblement la loi de variation les valeurs des résistances R2 , R1 et R étant telles que R2 est très supérieur a R1 , elle-même g très supérieure à Rg o La valeur de la tension VL est limitée, pendant cette première étape par la tension de saturation collecteur--émetteur du transistor Q2 : VcE sat. La valeur maximale de VL pendant cette première étape est E - VCE sat La loi de variation de VL se déduit de celle de V et est sensiblement Soit i(t) le courant total dans l'impédance de charge.Au début de la charge du condensateur C1 , ctest-à-dire au temps t = O +E, tendant vers O , le courant i(t) est sensiblement égal au courant de charge du condensateur CL Le calcul montre que le courant de charge du condensateur CT est maximal pour t = 0 + # , # tendant vers O , et sensiblement égal à cet instant à La deuxième étape commence à l'instant où le contact K2 est fermé. Les points A et D sont alors directement reliés l'amplificateur étant court-circuité. Le montage fonctionne alors de la méme façon que celui de la figure 1 quand X1 et K2 sont fermés. L'échelon de tension appliqué est alors E - (E - VCE sat) = VCE sat le calcul montre que le courant total i(t) suit alors la loi de variation Ce courant est maximal à l'instant t = s2 +E 'E tendant vers 0 , et a pour valeur à cet instant il a été dit précédemment que, en l'absence de dispositif de limitation la commutation s'effectuant de manière classique, le courant transitoire maximal est R Rg Le facteur de réduction de surintensité obtenu avec un VCE sat tel dispositif est donc E . En pratique, les lois de variation des courants et tensions sont/peu différentes de celles données, car les échelons de tension ne sont jamais idéaux.Deplus l'impédance de source ne comprend pas uniquement un terme résistif comme cela a été admis lors de la description. Enfin cette impédance peut varier en fonction du débit de la source E. Cependant les résultats obtenus sont de l'ordre des résultats escomptés. Dans un mode de réalisation du dispositif, la source d'alimentation .continue (40V , 30A) étant fixée à 26V ,le relais h ayant un pouvoir de commutation de(30V , 10A)et l'impédance de charge comportant une résistance Rî = 2,6 , un condensateur CX = 220 /u F , et R1 = 120wu , R2 = 1200sot, C1 = 3,2 /u F , le transistor Q1 étant un transistor de commande classique au silicium et Q2 un transistor de puissance au silicium, le courant transitoire mesuré à l'instant où Xi est fermé , X2 étant ouvert est 13A-. Le calcul donne une valeur légèrement inférieure.A l'instant t = T2 = 4,5 ms , c'est-à-dire juste avant le basculement de h la valeur mesurée du courant est 10A. Lors de la fermeture de K2 c' est-à-dire à l'instant t = 4,5 ms + E , la valeur maximale du courant est 14,5A , et le courant atteint en régime permanent 11Ao A titre de comparaison, pour un montage analogue à celui de la figure 1 comportant une source d'alimentation une iii pédance de charge, un relais et un interrupteur Xi identiques à ceux précédemment indiqués, la valeur maximale du courant transitoire mesuré est 7QA. Le facteur de réduction obtenu est k = 5O Ce qui est très appréciable. La surintensité transitoire est encore réduite en utilisant des transistors au Germanium pour lesquels la tension VCE sat est inférieure à la tension VCE sat des transistors au silicium0 Ce dispositif n'a qu'une faible consommation, un eneombrement réduit et est très fiable, REVENDICATIONS 1. Dispositif de limitation de surintensités transitoires dans un circuit comportant une source d'alimentation continue, un circuit de charge dont la consommation instantanée varie avant d'atteindre une valeur limite et un premier organe interrupteur, reliant adite source audit circuit de charge caractérisé en ce que ledit dispositif de limitation comporte un amplificateur de courant, disposé en parallèle sur ledit organe interrupteur et un dispositif de commande commandant successivement le déblocage dudit amplificateur et la fermeture dudit premier organe interrup- teur. 2. Dispositif de limitation de surintensités- transitoires, selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit circuit de commande comporte un second organe interrupteur et un réseau passe bas en série dont la sortie est reliée audit amplificateur de courant. 3. Dispositif de limitation de surintensités transitoires selon la revendication 2 , caractérisé en ce que la fermeture dudit second organe interrupteur commande la fermeture dudit premier organe interrupteur avec un temps de retard correspondant à une durée pendant laquelle ledit circuit de charge est alimenté par ledit amplificateur de courant. 4. Dispositif de limitation de surintensités transitoires selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit amplificateur de courant comporte un premier et un second transistors dont les deux collecteurs sont reliés, la base dudit premier transistor étant commandée par ledit circuit de commande, son émetteur étant relié à la base dudit second transistor, le collecteur et L'émetteur dudit second transistor étant respectivement reliés à l'entrée et à la sortie dudit premier organe interrupteur, une résistance reliant la base dudit premier transistor à l'émetteur du second. 5. Dispositif de limitation de surintensités transitoires selon la revendication 4 , caractérisé-en ce que ledit amplificateur de courant est intégré avec ledit premier organe interrupteur. 6. Dispositif d'alimentation d'une charge dont la consommation instantanée varie, comportant un dispositif de limitation des surintensités transitoires suivant l'une des revendications précédentes0