Brevet FR2312131A1 — publié le 19761217

L'invention, objet du present brevet, a pour bût. tout en utilisant essentiellement des éléments statiques, d'interrompre, et éventuellement de rétablir l'alimentation d'appareillages électriques dès qu'une élévation critique de la température d'une sonde a été atteinte. De plus, le dispositif a la faculté de se verrouiller électriquement interrompant définitivement l'alimentation des appareillages, une manoeuvre manuelle permet le verrouillage du dispositif. DESCRIPTIOD Le principe de l'invention repose sur l'utilisation des caracteristi- ques particulières des résistances, non linéaires à coeficient de tempéra i ture positif (C.T.P.) Ces résistances à coeficient de température positif sont, en général, constituées à base de titanate de baryum. En utilisant, lors de la fabrication, certains additifs il est possible de modifier le point de transition (point de Curie) de façon a ce que la résistance présente une faible valeur, relativement linéaire entre la tem- pérature ambiante et le point de Curie. La pente de cette résistance, au-*olb du point de Curie et l'amplitude de la variation de cette dernière devra titre choisie de telle sorte que la résistance passe aussi brutalement que possible, dès que le point de Curie est atteint, d'une valeur initiale faible à une valeur très élevée (par exemple de 1 000 à 30 000 ohm8). Lors de cette modification d'état de conductibilité électrique, la chute de tension aux bornes de la résistance va augmenter en fonction du rapport entre la résistance initiale et la résistance après basculement des caractéristiques électriques. Toujours en fonction de sa composition, du fait de l'augmentation de sa résistance propre, la différence de potentiel à ses bornes va alors atteindre une valeur approximativement égale à la tension d'alimentation. Un faible courant engendrépar la présence d1ailléur -facultative d'une rési.. tance, reliant la sortie de la sonde à l'une des bornes de l'utilisation, subsistera ayant tendance à maintenir la résistance à une température aup- périeun@@@u point de Curie permettant d'obtenir, facultativement, un verrouillage électrique, en position coupure, des semi-conducteurs commandés. L'invention repose sur l'utilisation conjuguée de la variation non linéaire de la résistance en fonction de la température, l'application de cette proriété au déclenchement de semi-conductenrs du type triac, et sur l'utilisation de l'augmentation importante de la résistance et, par voie de conséquence, de sa puissance dissipée pour maintenir cette résistance, moyennant un tres faible courant, au voisinage de son point de Curie assurant un verrouillage, facultatif, des semi-conducteurs commandés par la résistance. La composition de la résistance 5 devra dono répondre à certains cri tères, à savoir s 1 / Coude brusque de la valeur de la résistance au-delà du point de Curie 20/ absence d'effet appréciable de la variation de la résistance en fonc- tion de la tension disponible à ses bornes (effet V.D.R.). 3e/ faible inertie thermique et faible puissante dissipable. Un schéma de principe, simplifié, est représenté par la figure 1 de la planche unique. Sur ce schéma le réseau (110 ou 220 volts) sera connecté entre les points 1 et 2, et l'utilisation, qui peut être quelconque, entre les points 3 et 4. Le déclenchement du triac 6 sera assuré par la résistance 5 à coeffioient de température positif et, de relativement faible valeur à la température ambiante. Cette résistance 5 va porter la gaohette G à un potentiel voisin de celui du point 2 et le triao va alors devenir conducteur alternativement de Âl vers A2 et de A2 vers A1. Si la résistance 5 est, par exemple, située dans un endroit de l'appareillage à protéger, et dont la température, à un certain moment, dépassera son point de Curie, la valeur de sa résistance propre va brutalement augmenter dans de fortes proportions et, de ce fait, la gaohette G du triac 6 n'étant plus suffisamment alimentée le triac 6 ne va plus être conducteur et, il n'y aura, dès lors, plus de tension disponible entre les points 3 et 4. Une dérivation directe g d'ailleur facultative, établie par une résistance ajustable 7 va engendrer dès le passage du point de Curie et, à travers 5, un courant de quelques milliampéres. Ce faible courant sera suffisant pour maintenir, à une température supérieure au point de Curie, la résistance 5 qui va donc continuer à pré senter une valeur élevée de sa résistance ne permettant plus au triac 6 de se réamorcer. Pour qu'un réamorçage se produise à nouveau il faudra interrompre d'une façon quelconque, pendant quelques secondes, le courant traversant 5 ce qui ramènera le dispositif en position de fonctionnement, le triac 6 étant à nouveau passant. Toutefois cette manoeuvre ne sera possible que si la température de l'endroit où est situé la résistance 5 seraredescendu en dessous du point de Curie de cette dernière. La figure 2 représente une variante plus élaborée de la figure 1 Le montage de la figure 1 ne peut s'appliquer qu'au contre de faibles énergies car la décroissance du courant de gachette G risquerait, si la consommation entre 3 et 4 était assez importante, de ne plus assurer un fonotionnement normal du triac 6. Dans le montage de la figure 2 un petit triac 6 à pour mission de donner à un triac 8 de plus forte puissance, l'impulsion de gachette permettant son déclenchement. I1 joue en quelque sorte un r81e de relais. Par contre le processus de fonctionnement reste le mème : une certaine élèvation de la température de 5 interdit le déclenchement du trias 6 lequel interdit à son tour, celui du triac 8. in position de non conduction, la résistance ajustable 7 agira en maintenant un faible courant de çonsommation à travers 5. Ce courant se refermant sur 1 par la charge connectée entre 3 et 4. Une lampe à lueur 10 ( en général néon) en série avec une résistance de protection 9 indiquera que la sécurité à bien fonctionné. Il sera très facile si cela est recherché, de remplacer 9 et 10 par un photo-coupleur comportant une lampe néon et, soit un photodiode, soit un phototransistor, permettant d'actionner un signal quelconque où mème d'interrompre définitivement, par la manoeuvre d'un contacteur, l'alimentation entre 1 et 2. L'ouverture du contact 13, en série avec la résistance 7, supprimera le courant circulant à travers 5, courant destiné à maintenir la température de 5 supérieure au point de Curie. Du fait de l'ouverture de 13 le courant étant interrompu dans 5 la température va redescendre en dessous du point de Curie et le triac 6 s'amorcera à nouveau retablisant le processus de conduction de 8. Pour que le triac 6 se réamorce, il faudra que la courant circulant dans 5 passant par G et bl de 6, la résistance de protection 14, G et Al de 8 et la résistance de la charge connectée entre 3 et 4, soit suffisamment faible pour que 5 ne puisse se maintenir à sa température de Curie. Dans le cas ou au contraire, un verrouillage en position coupure du triac 8 est recherché, la fermeture de l'interrupteur 13 établissant une liaison plus directe à travers 5 entre les points 2 et 4 assurera le passge dans ? du courant nécessaire au maintien de s température au-delà du point de Curie. Un circuit de protection dV/dT constitué par une résistance 11 et un condensateur 12 complète le mo-tage, ces deu composants ayant un valeur définie en fonction de 8. La figure 3 représente rne autre variante permettant d'assurer, outre le contrôle d'une température limite avec la sonde 5, ainsi que le décrit la figure 2, une limitation du courant circulant entre les points 2 et 4. Â oét effet une seconde sonde 15 identique à 5 mais pouvant avoir des oaraotèristiques différentes, est montée en série avec 5. La sonde 15 est en outre accolée à une résistance 16 de très faible valeur pouvant supporter le courant maximal circulant entre 2 et 4. Cette résistance 16, lorsque la consommation entre 2 et 4 sera normale ne poura porter 15 à une température suffisante pour atteindre le coude des earactéristiques situé au-delå du point de Curie. Par contre si le courant, circulant dans 16, augmente anormalement, la température de 16 augmentera, entrainant l'augmentation de la température de 15 au-delà du point de basculement de cette dernière, interrompant l'alimentation de la gachette G de 6. D'autres sondes, toujours en série avec 5 pourront ètre disposées en différents endroits à protéger il suffira, pour ne pas apporter de perturbations au fonctionnement de 6 que leurs résistances, à la température ambian~ te, restent faibles. Une autre application possible de l'invention consiste à substituer à 5, par commutation, d'autres sondes de caractéristiques différents, permettant de la sorte un réglage de la température de fonctionnement du relais autour d'une température de consigne ne dépendant que des caractéristiques de la sonde qui sera raccordé par commutation à la place de 5. REVENDICATIONS 1 - Relais statique a asservissement thermique reposant sur l'utilisation, conjointe, d'un semi-conducteur du type triac lui même connecté en série avec l'appareillage électrique commandé par le relais et dont l'asservissement est assuré par une sonde extérieure constituée par une thermistance à coefficient de température positif. Le relais comporte un triac 6 dont la conduction est assurée par une thermistance 5 reliant l'anode A2 du triac à la gachette, ou porte, de ce dernier. Caractérisé par le fait que tant que la température de la thermistance 5 n'atteint pas son propre point de Curie, la résistance négligeable de 5 assure le déclenchement du triac 6. Caractérisé en ce que l'invention prévoit que dès que le triac 6 ne sera plus paissant, un courant de maintien, assuré par une résistance 7 reliant la thermistance 5 à l'une des bornes 4 de l'appareillage électrique commandé par le relais, assurera à travers ce dernier une auto-alimentation de cette thermistance 5,- la maintenant à une température supérieure à son point de basculement et obligeant le relais à demeurer, sauf intervention manuelle, verrouillé en position coupure. 2 - Relais statique selon la revendication 1, caractérisé par la présence d'un interrupteur 13 permettant d'annuler facultativement le courant auxil liaire d'entretien dérivé par 7 à travers la thermistance 5. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, un triac de puissance 8 (Fig.2), peut lui-m & e être commandé par le triac 6 de faible puissance, celui-ci n'étant en effet traversé que par le courant nécessaire au déclenchement du triac de puissance 8. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications ci-dessus offrant la possibilité grâce à une seconde thermistance 15 (Fig.2) en série avec la première et chauffée indirectement par une résistance 16 de compléter les fonctions de l'appareil par une sécurité supplémentaire pouvant assurer le déclenchement du relais à partir d'un courant défini dans la résistance 16. 5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il peut comporter plusieurs thermistances 5/ et ou plusieurs thermistances 15 ayant des points de Curie différents, insérées dans le circuit, par commutation, offrant de ce fait la possibilité d'un fonctionnement, sélectif, à différents paliers de température.