Brevet FR2488036A3 — publié le 19820205

FR 2488036 A3 19820205 FR 8114718 A 19810729 La présente invention concerne un montage et un dispositif d'actionnement d'un électro-aimant pour la commutation de circuits de courant alternatif, comportant un élément de commutation commandé au moyen d'un calculateur en fonction d'une valeur de référence. On sait qu'il est désirable de couper un circuit de courant alternatif dans des conditions exactement définies, autant que possible lors du passage par zéro du courant, pour protéger les contacts de commutation contre une usure excessive et économiser ainsi le matériau de contact. On a proposé à cet effet divers moyens, tels que des contacts de commande en métaux aisément évaporables, des dispositifs de protection commutés à l'aide de contacteurs intermédiaires (brevet allemand 718 697), des circuits d'électro-aimant à deux enroulements, qui fonctionnent en opposition (brevets allemands 721 894 et 915 359) des contacts de commutation montés en série avec des bobines de choc saturables et shuntés par des condensateurs (brevet allemand 731 673) ou encore plusieurs contacts de commutation montés en série et comme mandés individuellement en fonction d'une demi-période, contacts dont l'un commute au passage par zéro (demande de brevet allemand publiée après examen 1 166 877). Tous ces montages ont l'inconvénient commun d'exiger un grand nombre de composants passifs ou d'éléments de commande et contacts de commutation actifs. Un montage connu d'actionnement d'un circuit d'électro-aimant suivant la demande de brevet allemand publiée avant examen 26 Ol 799 a pour but d'assurer une commutation en douceur dudit circuit en vue d'augmenter la durée de vie mécanique de ltélectro-aimant. Ce montage utilise un transmetteur de valeur de référence, un élément de détection de l'intensité de champ, de la course, de l'accélération, de la vitesse, ou du courant du circuit d'électro-aimant et un calculateur pour la commande du circuit d'électro-aimant, tandis que la puissance d'excitation est influencée au moyen d'une commande par coupe de telle manière qu'on obtienne une caractéristique d'attraction désirée. L'invention a pour objet de mettre à profit les progrès de l'électronique pour simplifier et améliorer le circuit d'électro-aimant précité, en ce qui concerne les besoins en moyens de commande et l'encombrement, de telle manière qu'il puisse être utilisé pour la commande de contacteurs ou de relais en épargnant dans toute la mesure du possible les contacts de commutation tant à la fermeture qu'à la rupture. Le montage suivant l'invention offre l'avantage qu'il peut être formé d'un petit nombre de composants actifs qui occupent peu de place, présentent une faible consommation de courant et n'exigent, en plus des éléments électroniques, aucun élément passif supplémentaire ni aucun contact de commutation supplémentaire. En outre, le montage permet d'adapter efficacement les écarts des mouvements de commutation du relais, conditionnés par la température, le vieillissement et la fabrication, au commutateur et à la charge. Enfin, avec ce montage, on peut commuter des puissances considérablement plus élevées qu'avec un montage ne comportant pas une commande de la commutation lors du passage par zéro. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui en représente, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution. Sur ce dessin la figure unique est un schéma symbolique d'un montage suivant l'invention. Sur cette figure est représenté un circuit d'électro-aimant d'un relais de courant continu ou de courant alternatif 1 avec les composants nécessairesà sa commande. Ces composants comprennent un commutateur 2 pour la mise en circuit et hors circuit du relais 1, un transmetteur de valeur de référence 3 pour la tension alternative appliquée aux bornes 6 en vue de l'alimenta tion d'un circuit de courant alternatif, par l'intermédiaire d'un ou plusieurs contacts -de commutation 4, pour une ou plusieurs charges 5, un calculateur 7 alimenté par ledit commutateur et ledit transmetteur et un élément ou circuit à retard 8 commandé par ce calculateur pour l'excitation de l'électro-aimant du relais.Le transmetteur de valeur de référence 3 répond à la tension appliquée aux bornes 6 d'une source de courant alternatif non représentée pour le circuit mentionné. Des conducteurs 10 et 11 relient les bornes 6 au transmetteur 3, lui-même connecté au calculateur 7. Le transmetteur de valeur de référence 3, le calculateur 7 et le circuit à retard 8 peuvent être incorporés à un micro-ordinateur, de sorte qu'ils n'exigent que peu de place. Entre le circuit à retard 8 et le relais 1 commandé par celui-ci, on peut interposer un amplificateur 9 représenté en trait interrompu, à gain réglable à l'avance, pour le faible signal de sortie du microordinateur. Le montage d'actionnement de l'électro-aimant du relais 1, comportant le transmetteur de référence 3 et le calculateur 7, est essentiellement commandé de telle manière que les périodes du circuit de courant alternatif commuté par les contacts 4 soient utilisées comme valeur de référence et que les contacts 4, après un ordre de commutation, soient fermés ou ouverts au voisinage immédiat d'un second passage par zéro faisant suite à un premier. De préférence, les contacts 4 doivent être ouverts lors du passage par zéro du courant dans le circuit de courant continu à commuter et être fermés lors du passage par zéro de la tension. Pour déterminer des conditions univoques pour le détecteur de tension dans le transmetteur de valeur de référence 3, la tension alternative régnant aux bornes 6 d'application de la tension d'alimentation de la charge 5 est recueillie et est redressée dans le transmetteur de valeur de référence 3, d'une manière connue, au moyen d'un redresseur des deux alternances, écrêtée par un limiteur à une amplitude déterminée et ensuite transformée. De cette manière, les passages par zéro de la tension peuvent être définis avec une précision suffisante. D'une manière analogue, la tension de synchronisation du micro-ordinateur peut être tirée de la tension du secteur. Après la fermeture du commutateur 2, qui provoque celle des contacts 4 du relais 1, le calculateur 7 peut être déclenché par une porte ET du micro-ordinateur, lors d'un premier passage par zéro de la tension d'alimentation régnant aux bornes 6, au moyen du transmetteur de valeur de référence 3. Il calcule, en fonction du signal apparaissant au détecteur de tension du transmetteur de valeur de référence 3, au moyen des constantes connues du relais incorporées au programme, le temps de retard du circuit à retard 8 et, par conséquent, le signal de déclenchement du relais 1, afin que celui-ci se ferme exactement au premier passage par zéro ou lors d'un passage par zéro suivant la tension alternative utilisée dans le circuit comportant la charge 5, tension qui est appliquée aux bornes 6, et se maintienne ensuite à l'état ferm à l'exception d'un rebondissement éventuel au voisinage du passage par zéro. L'amplificateur 9 adapte le faible signal de sortie du circuit à retard 8, après un ajustement approprié du gain, à l'énergie nécessaire pour l'actionnement du relais 1. Comme les conditions de fermeture ne sont pas particulièrement critiques, même avec un type variable de charge (ohmique, inductive, capacitive), une commande de fermeture en fonction du passage par zéro de la tension du courant alternatif présente dans le circuit de charge suffit. Pour la commande de la coupure du relais 1, on utilise également les passages par zéro de la tension de la source de courant alternatif prévue pour l'alimentation du circuit de charge. Au moyen d'une porte ET comportant une entrée d'inversion pour l'état logique du commutateur 2 ouvert et une entrée de non-inversion pour le signal du transmetteur de valeur de référence 3, la séparation des contacts 4 est provoquée dans le calculateur 7, par exemple lors d'un passage par zéro suivant du courant présent dans le circuit traversant la charge 5, passage qui est déterminé au moyen des constantes du relais incorporées au programme et du déphasage par la charge 5.Le calculateur 7 commande le temps de retard du circuit à retard 8 d'une manière appropriée, de sorte que des variations de température, le vieillissement et un écart dt à la fabrication, grâce à une programmation appropriée, restent sans effet sur l'instant d'ouverture des contacts 4. Des écarts relativement grands, qui pourraient éventuellement se produire au cours du temps ou par suite de modifications connues de la charge 5, sont compensés par une modification de la programmation du calculateur 7, par exemple à l'aide d'une entrée par touches non représentée. Le relais 1 peut être un relais de courant con tinu monostable ou bistable dans un circuit d'actionnement à courant continu ou un relais à courant alternatif bistable, suivant le brevet suisse 500 575, qui répond à un niveau de tension correspondant aux 2/3 d'une demi-onde de tension alternative et est commutable en un temps notablement plus court qu'une demi-période de la tension alternative. Les temp-s de fermeture et d'ouverture du relais 1 peuvent ainsi être rendus égaux, la programmation de la commande peut être facilitée et l'alimentation en énergie peut être simplifiée. Etant donné qu'un micro-ordinateur est déjà incorporé à de nombreux appareils, celui-ci peut, dans la plupart des cas, être utilisé en même temps pour la commande du relais 1. Les actionnements des contacts peuvent également être assurés par une programmation appropriée du calculateur 7 au voisinage des passages par zéro alternativement d'un côté ou de l'autre. De cette manière, des migrations unilatérales du matériau de contact peuvent être évitées. On peut également, lors de la commutation de plusieurs phases dans le circuit de charge, tenir compte du déphasage résultant des phases individuelles par le choix d'un nombre approprié d'éléments de commutation et de leur mode d'excitation. REVENDICATIONS 1. Montage d'actionnement d'un électro-aimant pour la commutation de circuits de courant alternatif, comportant un élément de commutation commandé au moyen d'un calculateur en fonction d'une valeur de référence, ledit montage étant caractérisé en ce qu'on utilise, comme valeur de référence, les périodes d'un circuit de courant alternatif devant être commuté par les contacts (4) de l'électro-aimant (1), et en ce que ledit montage est commandé de telle manière que les contacts (4), après un ordre de commutation, s'ouvrent et se ferment sensiblement lors d'un second passage par zéro faisant suite à un premier. 2. Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les contacts (4) se ferment lors du passage par zéro de la tension dans le circuit de courant alternatif à commander et s'ouvrent lors du passage par zéro calculé du courant. 3. Dispositif pour le montage suivant l'une des revendications 1 et 2, dispositif qui comporte un transmetteur de valeur de référence (3), un calculateur (7) et au moins une paire de contacts (4) commandée par ce dernier, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le transmetteur de valeur de référence (3) est commandé par la tension régnant aux bornes (6) dans le circuit de charge, et en ce qu'un élément à retard (8) commandé par le calculateur (7) est monté entre celui-ci et l'électro-aimant d'un relais (1). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le transmetteur de valeur de référence (3), le calculateur (7) et l'élément à retard (8) font partie d'un micro-ordinateur. 5. Dispositif suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'entre l'élément à retard (8) et le-relais (1) est monté un amplificateur'(9) à gain prédéterminé. 6. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le calculateur (7) commande l'élément à retard (8) de telle manière que les contacts sont actionnés alternativement des deux côtés des passages par zéro dans le circuit de courant alternatif commandé au vo-isinage immédiat de ces passages par zéro. 7. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le relais (1) est un relais de courant continu dans un circuit d'actionnement à courant continu. 8. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le relais (1) est un relais à courant alternatif bistable, qui répond à un niveau de tension correspondant aux 2/3 d'une demi-onde du courant alternatif et qui est commutable en un temps considérable plus court qu'une demi-période de la tension alternative. 9. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments de commutation comprenant le transmetteur de valeur de référence (3), l'élément à retard (8) et l'amplificateur (9) sont présents en plusieurs exemplaires en fonction du nombre des phases à commander.