Brevet FR2290010A1 — publié le 19760528

L'invention se rapporte aux circuits d'alimentation d' un électroaimant. On connait de tels circuits comportant un enroulement principal en gros fil, dimensionné pour supporter l'essentiel de la puissance d'appel et un enroulement auxiliaire, en fil fin, destiné à fournir les seuls ampère-tours nécessaires au maintien de l'armature, chacun de ces enroulements étant mis en servuce, en fonction de la position de l'armature, par l'intermédiaire d'un contact dit "de réduction". Ces circuits exigent l'emploi de circuits magnétiques dimensionnés en fonction de la nature (continue ou alternative) de la source, ce qui ne pérmet Seurtilisation économique dans tous les cas.On connait, par ailleurs, des circuits a'alimentation pour électroaimants comportant un pont redresseur, tel quelpont de Graetz, qui permet l'excitation d'un enroulement unique, aussi bien à partir d'une source de courant alternatif qu' à partir d'une source continue, un contact de réduction permettant ici la réduction de la tension appliquée au pont en vue de réduire la consommation pendant le maintien de l'armature, Dans ces circuits, le pont est soumis en permanence, me- me pendant le maintien, à une tension relativement élevée et une énergie non négligeable est dissipée dans une résistance de réduction. L'invention se propose de fournir un circuit-d'alimenta- tion du type comportant un enroulement principal et un enroulement auxiliaire, apte à être associés à des circuits magnétiques dimensionnésindépendamment de la nature de la source, lendit circuit comportant un pont redresseur ouvert pendant le maintien,lapte à être utilisé efficacement aussi bien en courant continu qu'en alternatif. L'invention a également pour objet les électroaimants comportant ce circuit. Le circuit suivant l'invention présente à lui seul tous les avantages de chacune des solutions proposées antérieurement sans en avoir les inconvénients indiqués, Selon l'invention, un circuit électromagnétique d'alimentation d'un électroairnant, utilisable en alimentations continue ou alternative, comprenant de façon connue un circuit magnétique fixe, ou noyau fixe et un circuit magnétique mobile, ou armature mo bile, un contact de mise en service et d'arrêt, un enroulement et un interrupteur principal et un enroulement auxiliaire/dont l'état dépend de la position de l'armature fixe par rapport au noyau, est caractérisé en ce quil comporte un pont de quatre éléments redresseurs Di à D4, du type pont de Graetz, dont la première diagonale (AC) est connectée aux bornes de la source d'alimentation à travers le contact O de marche-arrt, en ce que ledit enroulement principal (mol) est couplé aux bornes de la seconde diagonale (BI) du pont1 l'une des bornes de l'enroulement' auxiliaire étant reliée à deux diodes (D3s D4) montées en opposition aux bornes de la première diagonale (AC) par au moins une résistance (R1, R2) et en ce que ledit interrupteur est couplé entre la borne du pont commune aux deux diodes reliées à l t enroulement auxiliaire et l'enroulement principal, de façon telle que lorsqu'il est ouvert, l'une des bornes de l'enroulement principal ne soit plus reliée au pont. Suivant un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, le bobinage auxiliaire est couplé de manière à être court-circuité par ledit interrupteur lorsqu'il est fermé et à Qtre en série avec le bobinage principal lorsqu'il est ouvert. Suivant un second mode de mise en oeuvre de l'invention, le bobinage auxiliaire est couplé de façon à être en parallèle sur le bobinage principal lorsque ledit interrupteur est fermé, lsen- roulement principal nsétant pas alimenté par le pont lorsque l'in- terrupteur est ouvert. Suivant un troisième mode de réalisation préféré dans le cas d'une alimentation en courant alternatif, l'interrupteur est constitué par un commutateur électronique dont ltétat passant ou bloqué est déterminé par l'évolution du flux dans le circuit ma magnétique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et en se reportant aux figures parmi lesquelles: la figure l est un schéma de principe du circuit de l'invention ; la figure 2 montre une modification du schéma de la fi gure 1 la figure 3 est le schéma de principe d'une variante du circuit de la figure l avec contact d'isolement à commande élec- tronique, et la figure 4 est un exemple d'électroaimant comportant un circuit d'alimentation suivant l'invention. Le circuit représenté figure l comporte un enroulement principal en gros fil Mi placé sur le circuit magnétique fixe d'un électroaimant, non représenté ici, visible figure 5 en ml, et dimensionné pour fournir la force d'attraction nécessai- re; l'enroulement Mi est placé entre l'une des bornes courant continu" d'un pont de Graetz G, et la borne fixe I dlun interrupteur S, double dans cet exemple de réalisation.On a représenté en D1 à D4 les quatre éléments redresseurs du pont couplé au réseau, continu ou alternatif, par ses bornes dites "courant alternatif" 2290010 A et C, à travers le contact marche-arrêt O, qui assure la comnande de la mise en service de l'électroaimant0 Un enroulement auxiliaire M2, de faible puissance, en fil fin, est couplé entre la borne X de l'interrupteur S et à la fois les diodes D3 et D4 du pont à travers des résistances Ri et R2. L'interrupteur I est fermé tant que l'armature mobile (m2, figure 4) n'a pas terminé sensiblement sa course et est ouvert lorsque celle-ci est terminée, sa commutation, mécanique ou électronique, étant provoquée par la fermeture des circuits magnétiques. Les deux résistances R1 et R2 pourraient être remplacées par la résistance unique R représentée en pointillé. Ces enroulements peuvent être répartis soit en demienroulements par exemple dans le cas de circuits magnétiques en forme de U, soit en deux enroulements sur la même branche. Le fonctionnement de ce circuit est le suivant : à la mise sous tension du dispositif (fermeture du contact O de marchearrêt), l'interrupteur I étant fermé, un courant redressé ou continu important passe dans le bobinage M1, ce qui permet d'obtenir I' effort électromagnétique nécessaire à l'attraction de l'armature mobile. La course d'attraction terminée, l'interrupteur S est ouvert et l'excitation magnétique nécessaire au maintien du circuit est alors produite par le courant redressé ou continu circulant dans les deux bobines disposées en série et à travers l'une des deux résistances de réduction RI et R2 suivant l'alternance du courant redressé ou le sens des polarités du réseau continu.Le fonctionnement de l'ensémble ainsi défini, l'intérêt du contact double coupure à point milieu apparait par le fait que l'interruption du courant d'appel s'effectue sur l'un ou l'autre pole du contact suivant les états alternativement conducteurs et bloqués des deux diodes auxquelles il est associé, ce qui en prolonge la durée moyenne de vie. Le circuit représenté figure 2 ne diffère du précédent que par le fait que la borne commune des deux enroulements est reliée à la borne I à travers l'enroulement principal Mi. Ainsi, durant la phase d'appel, l'enroulement auxiliaire n'est plus courtcircuité, mais en parallèle sur ltenroulement principal. Par contre, l'enroulement principal ne participe plus au maintien, cet enroulement n'étant alors pas alimenté, alors que dans le circuit de la figure 1, non seulement est-il alors en série avec l'enroulement auxiliaire, mais encore fournit-il des ampères-tours supplémentaires du fait qu'il se comporte en plus comme le secondaire d'un trans formateur dont l'enroulement primaire serait 1 primaire. L'interrupteur S peut être de tout type connu, à commutation mécanique ou statique, semi-conducteur à pouvoir de conduction commandé par exemple. Il peut être ouvert ou fermé en l'absence de mise sous tension du circuit (interrupteur marche-arrêt9O ouvert), l'essentiel étant que, dès la mise en service du circuit, il se ferme pendant la période d'appel et sa'ouvre au moment où la course de l'armature mobile est sensiblement terminée. On a représenté aux figures l'interrupteur S sous la forme d'un interrupteur double qui, en position ouverte, ouvre le pont sur sa polarité négative. Cette forme de réalisation est intéressante car elle réduit l'usureVcontacts, cependant elle n!est absolument pas obligatoire, en particulier un interrupteur simple à point milieu et doubles contacts remplira la même fonction.Dans un cas comme dans l'autre, on veillera à assurer le synchronisme de la fermeture de tous les contacts (2 ou 4) de l'interrupteur. Si un des contacts ne se fermait pas, le pont fonctionnerait en redresseur monoalternance et la force d'appel pourrait être insuffisante. On remarquera encore que l'interrupteur pourrait entre un simple interrupteur à un seul contact mobile placé entre le point I et soit le point commun aux enroulements M1 et M2 (figure 1), soit entre I etl'enroulement M1 (cas de la figure 2). Le pont serait alors fermé en permanence et une seule résistance relierait l'enroulement auxiliaire à la borne négative du pont. Ce système a le désavantage d'une plus grande usure de contact. Par contre, le temps de retombée est plus court. Le schéma bloc de la figure 3 représente une version à commutation statique du circuit de la figure 1, des éléments semiconducteurs à pouvoir de conduction.commandé T1 et T2 assurant à la fois les fonctions des diodes D3 et D4 respectivement et, ensemble, du contact S. Ces éléments sont par exemple des thyristors, dont on a représenté en 1 le circuit d'amorçage et en 2 un dispositif de blocage du circuit d'amorçage, commandé par une information de position du circuit magnétique mobile ml (figure 4), information qui peut être avantageusement réalisée comme décrit dans la demande de brevet français déposée le même jour par la Demanderesse et intitulée "Circuits d'alimentation d'électroaimants et électroaimants comprenant Ces circuits',, avec référence à la figure 5 de ladite demande, La diode D7 est une diode de protection de l'enroulement M1. Dans ce schéma on n'a pas représenté les circuits classiques permettant d'obtenir la simultanéité de l'allumage des thyristors, ni les dispositifs de soufflage convenablement synchronisés pour produire l'extinction de ces derniers. Etant donné les problèmes que pose l'extinction des thyristors en courant continu, l'uti cto ca lisationldispositif particulier est réservée aux alimentations en courant alternatif. Par contre tous les circuits à commutateurs mécaniques, suivant l'une ou l'autre des figures 1 et 2, peuvent être utilisés indifféremment en courant continu ou alternatif. Les circuits d'alimentation suivant l'invention sont utilisables en coopération avec les divers circuits magnétiques d'électroaimants connus, A titre illistratif, on a représenté figure 4 la mise en place d"un tel circuit dans le cas de circuits magnétiques classiques à trois branches. Sur cette figure ml et m2 désignent respectivement le circuit magnétique fixe et le circuit magnétique mobile, les autres repères ayant la même signification qu'aux figures précédentes. Le pont G, les résistances R1 et R2, et éventuellement les diodes D3, D6, D7, sont placés dans un bot- tier, t , comportant les deux bornes de connexion A et C (voir figure 1)O Le courant maximum de maintien est de l'ordre de quelques millièmes du courant d'appel, soit de 2 à 20% du courant de maintien des circuits, Aussi les circuits ml et m2 sont-ils considérablement plus petits que pour un électroaimant classique de me- me puissance fonctionnant en alternatif. L'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés uniquement à titre d'exemples. REVENDICATIONS l. Circuit électromagnétique d'alimentation d'un électroaimant utilisable en alimentations continue et alternative comprenant de façon connue un circuit magnétique fixe ou noyau fixe et un circuit magnétique mobile ou armature mobile, un contact de mise en service et dsarrAts un enroulement principal et un enroulement auxiliaire et un interrupteur dont l'état dépend de la position de l'armature fixe par rapport au noyau, caractérisé en ce qusil comporte un pont de quatre éléments redresseurs D1 à D4, du type pont de Graetz, dont la première diagonale (AC) est connectée aux bornes de la source d'alimentation à travers le contact O de marche-arret, en ce que ledit enroulement principal (M1) est couplé aux bornes de la seconde diagonale (BI) du pont, l'une des bornes de lsenroulement auxiliaire étant reliée à deux diodes (D3, D4) montées en opposition aux bornes de la première dia gonale- (AC) par au moins une résistance (Ri, R2) et en ce que ledit interrupteur est couplé entre la borne du pont commune aux deux diodes reliées à l'enroulement auxiliaire et 1 enroulement principal, de façon telle que lorsqu'il est ouvert, ltune des bornes de 11 enroulement principal ne soit plus reliée au pont. 2. Circuit suivant la revendication i, caractérisé en ce que l'enroulement principal contribuant également à assurer la force de maintien, 1 ltune des bornes de lsenroulement auxiliaire est couplée à la borne de ltenroulement principal qui e.st reliée audit interrupteur1 de façon à Qtre court-circuîte'e par celui-ci lorsqu'il est fermé. 3 Circuit suivant la revendication i, dans lequel l'enroule- ment auxiliaire contribuant également à assurer la force appel, sa deuxième borne est couplée à celle des bornes "courant con- tinu" du pont qui n1 est commune aux deux diodes auxquelles sa première borne est reliée. 4. Circuit suivant l'une des revendications i à 3, caractérisé en ce que ledit interrupteur est un interrupteur double comportant deux contacts mobiles actionnés en synchronisme. 5. Circuit suivant la revendication 4, à commutation statique, caractérisé en ce que l'ensemble constitué par l'interrupteur et les deux diodes reliées à la première borne de l'enroulement au- xiliaire, est réalisé sous la forme de deux thyristors respectivement couplés à la place des deux dites diodes, ayant les memes sens de conduction respectifs que celles-ci, associés à un circuit d'amorçage dont le fonctionnement est couplé au déplacement de l'armature mobile. 6. Circuit suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit circuit d'amorçage est commandé par le courant qui circule dans la bobine auxiliaire. e