Brevet FR2459542A1 — publié le 19810109

La présente invention concerne l'éfluDement des systèmes électriques autonomes, et a notamment pour objet un dispositif de commutation de circuits à courant continu. Le dispositif de commutation de circuits à courant continu est essentiellement destiné à réaliser la commutation dans les circuits des systèmes électriques autonomes pour la répartition de énergie électrique entre les différents consommateurs sur les avions, les hélicptères, les tracteurs, les automobiles, etc. A l'heure actuelle on utilise dans les systèmes électriques divers consommateurs d'énergie électrique sensibles aux écarts de tension dus aux commutations dans le réseau d'alimentation. Une grande valeur d'écart de la tension due à une commutation entraine des pannes desdits consommateurs ou la perturbation de leur fonctionnement normal. Ceci provoque une réduction de la fiabilité des consommateurs d'énergie électrique et de leur durée de service. Les dispositifs de comniut-a=Lion e:.îstai1t ont un faible temps de commutation. Outre cela, il n'existe dans ces dispositifs aucune synchronisation automatique du fonctiornement de l'élément de commutation à semiconducteurs et du contact d'alimentation faisant partie du commutateur électromécanique et shuntant ledit élément à semi-conducteurs. Le faible temps de commutation et l'absence de synchronisation durant le fonctionnement du dispositif entrassent de grands écarts de tension dus aux commutations et la formation d'arcs lors des commutations des circuits à courant continu.En même temps, dimi nuent la résistance à l'usure électrique, la fiabilité et la durée de service du dispositif de commutation. Afin de rendre le fonctionnement des consommateurs d'énergie électrique et du système tout entier fiable et normal, on doit diminuer la valeur des écarts de tension dus aux commutations et supprimer la formation d'arcs dans le dispositif de commutation. Il existe un dispositif de commutation de circuits à courant continu, qui comporte un contact d'alimentation faisant partie du dispositif de commutation électromécanique. Ce contact d'alimentation faisant partie du dispositif de commutation électromécanique est mis en parallèle avec un thyristor principal. Le blocage du thyristor principal est effectué par un circuit de débranchement utilisant un condensateur. La commutation du thyristor principal aux moments voulus est assurée par un commutateur par l'intermédiaire d'un circuit d'adaptation. Le thyristor principal de ce dispositif ne peut pas fonctionner en "clé" avec un temps de commutation réglable, car le temps de commutation est un paramètre propre au thyristor particulier considéré et ne peut pas être changé. Outre cela, il n'y a pas de synchronisation du fonctiow ment des contacts d'alimentation faisant partie de l'appareil de commutation électromécanique et du thyristor principal, par suite des propriétés imparfaites du thyristor principal. C'est pourquoi ce dispositif connu ne permet pas d'abaisser le niveau des ssaMts de tension dus aux commutations,ni de supprimer la formation d'arcs, ni d'élever sa fiabilité. Il existe également un dispositif de commutation de circuits à courant continu, qui comporte un transistor de commutation dont les électrodes d'alimentation branchées sur le circuit à courant continu sont mises en parallèle avec un contact d'alimentation faisant partie d'un commutateur électromécanique muni d'un enroulement de commande l'électrode de commande du transistor de commutation étant branchée sur un bloc de commande du transistor de commutation, ce bloc étant muni d'un commutateur à contact de commutation. Outre cela, le bloc de commande comporte des résistances et un condensateur insérés dans le circuit de l'électrode de commande du transistor de commutation, le condensateur étant shunté par le commutateur. Ce dispositif a un faible temps de mise en circuit du transistor de commutation. Outre cela, il n'y a pas de synchronisation automatique du fonctionnement du transistor de commutation et du commutateur électromécanique. Ces inconvénients entrainent de grands écarts de tension dus aux commutations et la formation d'arcs aux contacts d'alimentation du commutateur électromécanique. En plus, le dispositif est caractérisé par une faible résistance à l'usure électrique et une basse fiabilité. L'invention vise donc un dispositif de commutation de circuits à courant continu, dont le circuit serait conçu pour permettre de supprimer la formation d'arcs lors des commutations, de réduire les écarts de tension du réseau d'alimentation dus aux commutations et d'élever la fiabilité et la résistance à l'usure électrique. Ce problème est résolu à l'aide d'un dispositif de commutation de circuits à courant continu, qui comporte un transistor de commutation dont les électrodes d'alimentation branchées sur le circuit à courant continu sont mises en parallèle avec un contact d'alimentation faisant partie d'un commutateur électromécanique muni d'un enroulement de commande, tandis que l'électrode de commande du transistor est branchée sur un bloc de commande du transistor de commutation, ce bloc de commande étant muni d'un commutateur à contact de commutation, ledit dispositif de commutation étant caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'il comporte un deuxième commutateur dont un contact de commutation est solidaire du contact de commutation du bloc de commande et est branché sur l'une des électrodes d'alimentation du transistor de commutation, ainsi qu'un élément à seuil dont la sortie est branchée sur l'enroulement de commande du commutateur électromécanique et dont l'entrée est branchée sur un contact fixe dudit deuxième commutateur. La présence, dans le dispositif conforme à l'invention, d'un élément à seuil dont l'entrée est attaquée, par l'intermédiaire du commutateur, par la tension en provenance des électrodes d'alimentation du transistor de commutation, permet de synchroniser le fonctionnement du transistor de commutation et du commutateur électromécanique. Cette synchronisation permet de supprimer la formation d'arcs, de réduire les écarts de tensions dus aux commutations et d'élever la résistance à l'usure électrique du commutateur électromécanique. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative quiva suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec référence au dessin unique annexé représentant le schéma électrique du dispositif proposé de commutation de circuits à courant continu. Le dispositif de commutation de circuits à courant continu comporte un transistor de commutation 1 sur les électrodes d'alimentation 2, 3 duquel est branché un contact d'alimentation 4 faisant partie d'un commutateur électromécanique muni d'un enroulement de commande 5. L'électrode de commande 6 du transistor de commutation 1 est branchée sur un bloc de commande 7 muni d'un commutateur 8. Le dispositif comporte un deuxième commutateur 9, dont l'élément mobile de contact 10 est solidaire de l'élément mobile de contact Il du commutateur 8 et est branché sur l'électrode d'alimentation 2 du transistor de commutation 1. il existe également un élément à seuil 12 dont la sortie est branchée sur l'enroulement de commande 5 du commutateur électromécanique. Une entrée 13 de l'élément à seuil 12 est branchée sur l'élément de contact fixe 14 du commutateur 9. Dans la variante décrite, on utilise en tant que transistor de commutation 1 un transistor bipolaire. il est également possible d'utiliser un transistor unipolaire. Le bloc de commande 7 forme un signal linéaire ou exponentiel de déblocage ou de blocage du transistor de commutation. Dans la variante décrite, on utilise en tant qu'élément à seuil une bascule de Schmitt. Le circuit à courant continu comporte une charge 15 branchée sur l'électrode d'alimentation 2 du transistor de commutation 1. La charge 15 est insérée dans le circuit d'une source d'alimentation 16 dont le schéma équivalent comporte une source 17 de force électromotrice et une résistance interne active-inductive 18. Le dispositif de commutation du circuit à courant continu fonctionne de la façon suivante. En position initiale "ARRET", les commutateurs 8 et 9 sont ouverts. Dans ce cas, le bloc de commande 7 produit une tension qui bloque le transistor de commutation 1. La tension à la sortie de l'élément à seuil 12 est égale à zéro, l'enroulement de commande 5 du commutateur electromécanique est privé de courant et son contact dlalimenta- tion 4 est ouvert. Lorsqu'on met les commutateurs 8 et 9 en position ''MARCHE''S le bloc de commande 7 forme un signal croissant d'une façon linéaire ou exponentielle qui rend conducteur le transistor de commutation. Le courant passant par le consommateur 14 d'énergie électrique varie conformément à une loi linéaire ou exponentielle. La tension sur les électrodes d'alimentation 2, 3 du transistor de commutation 1 est appliquée, à travers le contact fermé du commutateur 9, à l'entrée 13 de l'élément à seuil 12. La diminution de cette tension jusqu'à la valeur U1, qui est la tension de commutation de l'élément à seuil 12, entraine la commutation de l'élément à seuil 12 et l'application à l'enroulement 5 du commutateur électromécanique de la tension de mise en circuit. Ceci entraine la commutation du commutateur électromécanique et la fermeture de son contact d'alimentation 4. La tension U1 de commutation de l'élément à seuil 12 est déterminée par l'inégalité U1. > U2, où U2 est la tension de saturation du transistor de commutation 1. Comme le dispositif assure une synchronisation automatique de fonctionnement du transistor de commutation 1 et du commutateur électromécanique et que la mise en circuit du commutateur électromécanique se fait à une faible tension sur le contact d'alimentation 4, les écarts de tension dus aux commutations sont très faibles. A la mise des commutateurs 8 et 9 en position "ARRêT" l'élément à seuil 12 est commuté, ce qui entraine la mise hors circuit du commutateur électromécanique et l'ouverture de son contact d'alimentation 4. Au moment de l'ouverture du contact d'alimentation 4 du commutateur électromécanique, le transistor de commutation 1 est saturé, car le bloc de commande 7 n'a pas de temps de la transposer dans le domaine linéaire. C'est pourquoi, lors de l'ouverture du contact d'alimentation 4, la tension sur les électrodes d'alimentation 2 et 3 du transistor de commutation 1 est faible et est égale à la tension U2, ce qui facilite la réduction des écarts de tension dus aux commutations de la source d'alimentation 16. Le bloc de commande 7 forme une tension de blocage variant linéairement ou exponentiellement et entrainant une diminution linéaire ou exponentielle du courant passant par les électrodes d'alimentation 2 et 3 du transistor de commutation 1 et du consommateur 15 de l'énergie électrique. Lorsque la tension sur l'électrode de commande 6 du transistor de commutation 1 atteint la valeur nécessaire pour le blocage du transistor de commutation 1, le dispositif re vfent en posltion initiale. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si cellesci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la revendication qui suit. REVENDICATION 1. - Dispositif de commutation de circuits à courant continu, du type comportant un transistor de commutation dont les électrodes d'alimentation branchées sur le circuit à courant continu, sont mises en parallèle avec un contact d'alimentation faisant partie d'un commutateur électromécanique muni d'un enroulement de commande, tandis que l'électrode de commande du transistor est branchée sur un bloc de commande du transistor de commutation, ce bloc de commande étant muni d'un commutateur à contact de commutation, caractérisé en ce qu'il comporte également un deuxième commutateur, dont l'élément mobile d'un contact de commutation est solidaire de l'élément mobile du contact de commutation du bloc de commande et est branché sur l'une des électrodes d'alimentation du transistor de commutation, ainsi qu'un élément à seuil dont la sortie est branchée sur l'enroulement de commande du commutateur électromécanique et dont l'entrée est branchée sur l'élément de contact fixe du contact de commutation dudit deuxième commutateur.