Brevet FR2495823A1 — publié le 19820611

La présente invention se rapporte d'une manière générale à un interrupteur automatique à enclenchement temporisé aléatoirement et les dispositifs de protection dérivés. Elle concerne plus particulièrement un interrupteur automatique pouvant être utilisé avec des relais de seuil de courant ou de tension, ou associé à des dispositifs de protection, tels que des disJoncteurs, cet interrupteur se fermant aléatoirement en fonction du temps. On connait déjà des contacteurs ou des relais électriques commandés par des bobines électromagnétiques ayant pour obJet de connecter électriquement un récepteur à une alimentation électrique, cette opération se faisant de façon instantanée. On connait d'autre part des contacteurs ou des relais électriques commandés par des bobines électromagnétiques ayant une temporisation à l'ouverture ou à la fermeture des contacts, cette temporisation devant être constante quelles que soient les conditions de fonctionnement. Dans certains cas d'utilisation, il est apparu qutil fallait un retard aléatoire à l'enclenchement de tels relais ou contacteurs qui ne peut être obtenu, dans l'état actuel de la technique, que par 1'adJonction de moyens complémentaires de structure compliquée et donc onéreux. La présente invention a donc pour but de palier les inconvénients précités en proposant un interrupteur automatique à enclenchement temporisé aléatoirement, particulièrement simple, en ce qu'il permet d'obtenir un enclenchement temporisé aléatoirement efficace par une structure simple et bon marc;; A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif interrupteur automatique raccordé à un circuit électrique d'alimentation en courant alternatif, du type comprenant un relais électromagnétique à au moins deux contacts de type inverseur , chacun étant inséré dans un conducteur du circuit, la bobine de ce relais étant insérée dans un autre circuit entre deux desdits conducteurs, caractérisé en ce qu'un élément à résistance variable à coefficient de température positif est monté en parallèle sur la bobine dudit relais, en zen ce qu'une résistance est montée en série avec ledit élément et ladite bobine en parallèle, et en ce qu'un dispositif redresseur est monté dans le circuit d'excitation de ladite bobine. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément précité est connecté an parallèle au circuit d'excit3tion de la bobine précitée, lorsque celle-ci n'est pas excitée On comprend donc que la nouveauté et 11 originalité de l'interrupteur automatique selon l'invention, réside essentiellement dans la prévision d'un élément à résistance variable à coefficient de temperature positif monté en parallèle sur la bobine dudit relais, de façon à exciter la bobine d'une manière totalement aléatoire. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'élément précité est relié d'une part au point de connexion entre la résistance précitée et le circuit d'excitation de la bobine, et d'autre part au contact de l'inverseur qui est relié au circuit d'excitation de la bobine lorsque celle-ci n'est pas excitée. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, l'élément précité est une thermistance à coefficient de température positif, linéaire ou non alinéaire. Suivant encore une autre caractéristique, le dispositif redresseur précité est un pont de diodes fournissant un courant redressé à double alternance. Suivant encore une autre caractéristique, un contact auxiliaire d'un relais à seuil est monté en série dans le circuit d'alimentation de la bobine précitée. Suivant une autre caractéristique, le relais est un relais à courant alternatif et il comprend un condensateur monté aux bornes de la bobine de commande. L'invention vise également un dispositif de protection contre les baisses de tension, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un circuit de détection de seuil bas de tension, un dispositif de protection contre les surtensions, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de détection de surtension , un dispositif de protection contre les variations de tension, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de détection de surtension connecté en amont dudit dispositif de protection contre les baisses de tension et aux bornes de l'alimentation en courant alternatif. On ajoutera encore que suivant l'invention, le dispositif peut être connecté en amont aux deux premières phases d'une alimentation triphasée et en aval aux deux premiers conducteurs d'un récepteur triphasé, un troisième contact du relais électriquement relié à la troisième phase de l'alimentation étant susceptible d'alimenter électriquement le troisième conducteur dudit récepteur triphasé. Un tel dispositif interrupteur présente de nombreux avantages tel que notamment - le délais de réenclenchement dudit relais est aléatoire, du fait de la dispersion voulue des caractéristiques des composants utilisés (en particulier une thermistance à coefficient de température positif), et des conditions d'utilisation, de la température ambiante, de 'a tension et de la fréquence demanoeuvre du dispositif de protection - l'utilisation d'un relais pour courant alternatif dont la bobine de commande est alimentée en courant alternatif redressé double alternance er ir crut de dipodes a pour avantage complémentalre l'assurance de la continuité du circuit sans battements des contacts du relais lorsque celui-ci est proche du seuil de basculement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront mieux dans la description détaillée qui suit qui se réfère aux dessins annexés représentant divers modes de réalisation actuellement préférés de la présente invention, et dans lesquels - la figure 1 représente un schéma des connexions et composts électriques de l interrupteur automatique à enclenchement temporisé selon l'invention, raccordé en amont à un circuit d'alimentation bipolaire, - la figure 2 représente le schéma électrique d'un dispositif de protection contre les baisses de tension selon l'invention, - la figure 3 représente le schéma électrique d'un dispositif de protection contre les surtensions selon 1 'invention, - la figure 4 représente le schéma électrique d'un dispositif de protection contre les variations de tension selon l'invention - la figure 5 représente le schéma électrique d'un dispositif de protection contre les baisses de tension selon l'invention, raccordé en amont à une alimentation triphasée. Suivant un exemple de réalisation, et en se reportant plus particulièrement à la figure 1, un relais Rp à basculement à deux positions dont les contacts 10 et Il sont électriquement et respectivement reliés en amont () aux bornes 1 et 2 d'alimentation électrique en courant alternatif forme un double interrupteur inverseur susceptible d'établir une connexion électrique dans sa première position représentée par les bornes 4 et 6, entre ledit circuit d'alimentation et un circuit d'utilisation dit circuit récepteur situé en aval (AV) La bobine de commande 12 du relais Rp est alimentée par l'intermédiaire d'un pont de diodesD1,D2D3,D4 connecté d'une part à la borne 2 du circuit d'alimentation, et d'autre part par l'intermédiaire d'une résistance R1, ajustable ou non, et d'un interrupteur 13 à la borne 1 de l'alimentation, un élément à résistance variable à coefficient de température positif tel qu'une thermistance R2, linéaire ou non linéaire, étant disposée entre le point 7 et la borne 5 en parallèle avec ledit pont de diodes.Lorsque l'interrupteur 13 est ouvert, le circuit de la bobine 12 de commande du relais R,n'est pas sollicité et les contacts 10 et Il du relais Rp sont dans la position 3, 5.Lorsque l'interrupteur 13 passe dans sa position fermée, un courant alimente le pont de diode donc la bobine 12 de commande du relais Rp et également la thermistance R2 mais la bobine 12 ne provoque pas a fermeture immédiate des contacts 10 et Il tant que la tension entre le point de connexion 7 et la borne 5 du circuit n'a pas atteint une valeur suffisante obtenue par l'augmentation de la résistance de la thermistance R2 chauffée par effet joule, la résistance R1 ayant pour effet de contrôler le courant circulant en R2 donc l'échauffement de la thermistance R2, donc la tension entre le point de connexion 7 et la borne 5, donc le temps de basculement du relais R Lorsque la bobine du relais Rp est traversée par un courant suffisant, les contacts 10 et 11 basculent de la position 3, 5 à la position 4, 6 respectivement. Le circuit récepteur est alors alimenté directement au circuit d'alimentation et la thermistance R2 est déconnectée. Le relais R restera dans cette dernière position tant p que l'interrupteur 13 restera fermé, mais basculera immédiatement dès l'ouverture de l'interrupteur 13. il apparaît donc, d'après la description ci-dessus, qu'un tel dispositif, permet d'alimenter un circuit récepteur placé en aval avec un retard aléatoire par rapport à l'instant de commande de l'interrupteur 13. Ce retard dépend des dispersions, des caractéristiques des composants utilisés et des conditions d'utilisation, de la température ambiante, de la tension et de la fréquence de manoeuvre de l'interrupteur 13. Le dispositif de commande objet de la présente invention peut avantageusement être associé à un circuit de détection de seuil de tension, afin d'obtenir un dispositif de protection contre les baisses de tension tel. que représenté sur la figure 2. Sur cette figure 2, un circuit auxiliaire de mesure de seuil"bas" de tension e connecté en association avec le dispositif de commande tel que montré sur la figure 1, et il comprend la bobine de commande 14 d'un relais Ra a basculement dont le contact constitue l'interrupteur 13 décrit précedemment, en série avec une diode D5 et une résistance R3., ajustable ou non, linéaire ou non, l'ensemble étant raccordé aux bornes 3 et 5 du relais Rp une capacité C1 étant avantageusement placée en parallèle sur la bobine 14 du relais Ra. D'autre part, une résistance R4 est raccordée entre la borne 4 et le point de connexion 7. La résistance R4 est une résistance ajustable ou non, linéaire ou non linéaire, la tension d'alimentation est mesurée glace au circuit de commande de la bobine du relais Ra Des que le seuil de fonctionnement de la bobine 14 du relais R est atteint, elle provoque la fermeture du contact a interrupteur 13 du relais R qui alimente le circuit tel a que montré sur la figure 1. (I1 est a note que ce seuil de tension V1 est ajustable par la valeur de la résis- tance R3). La bobine du relais Rp est alors alimentée tel que décrit précedemment et les contacts 10 et Il basculent de la position 3, 5 à la position t" f respectivement au bout d'un temps aléatoire. Le circuit récepteur est alors connecté directement à l'alimentation. Le circuit de mesure de seuil "bas " est alors déconnecte et la résistance R4 est en série avec le pont de diodes C,, 52 D3, D4 alimentant la bobine 12 du relais Rp et sa valeur est ajustée pour obtenir le maintien du relais Rp pour toute tension supérieure à une valeur V2 prédéterminée légèrement inférieure à V1. Le condensateur C1 est ajusté pour permettre un retard à la commande d'ouverture du contact 13 du relais Ra. Ce retard est necessaire pour maintenir la mise sous tension de la bobine de commande 12 du relais Rp alors que ses contacts 10 et Il basculent de la position 3, 5 à la position 4, 6 respectivement. Le dispositif de commande objet de la présente invention peut également être associé à un circuit de détection de surtension afin d'obtenir un dispositif de protection contre les surtensions tel que représenté sur la figure 3. Sur cette figure, le circuit auxiliaire de mesure de surtension comprend une résistance R5 ajustable ou nonolinéaire ou non linéaire, montée en série avec une diode D6, la bobine 15 du relais Rb,un condensateur C2 étant en parallèle sur la bobine 15, le circuit est disposé entre les bornes 2 et 4. Le contact inverseur 20 du relais Rb électriquement relié à la borne 1 de l'alimentation permet d'établir, lorsque le relais Rb n'est pas sollicité c'est-à-dire pour une tension nominale V, la connexion électrique avec le circuit tel que montré à la figure 1. Après basculement du relais Rp le circuit de la bobine 15 du relais Fiv est sous tension. Si une surtension dépasse une valeur prédéterminée V3(ajustable grâce à R5,) le relais Rb bascule et son contact 20 passe de la position 21 à la position 22. La bobine 12 du relais Rp est déconnectée et le récepteur est mis hors tension. La bobine 15 du relais Rb est maintenue sous tension grâce à la résistance R6 ajustable ou non, linéaire ou non linéaire, qui contrôle le seuil de basculement du relais Rb pour une tension V4 légerement inférieure à V3 mais supérieure à V. Les contacts 10 et Il du relais Rp ne pourront à nouveau alimenter le récepteur que lorsque la tension de 1 'alimentation sera inférieure à V4. Une résistance 'S peut être avantageusenent connectée entre le pont de diodeset le pobt c de l'alimenta tion pour limiter la consommation de courant. Un dispositif de protection contre les baisses de tension et contre les surtensions peut être réalisé tel que présente à la figure 4 à partir du dispositif objet de la présente invention tel que décrit par la figure 2. Par rapport à la figure 2, il a été ajouté un circuit de détection de surtension comprenant une diode D7, une bobine 16 de commande du relais RC, une résistance une résistance R6, un condensateur C3 et un contact inverseur 23 du relais RC connecté tel que reprdsenGé sur la figure 4. Lorsque le dispositif est sous tension normale V, le récepteur est alimenté au bout d'un temps aléatoire dans les conditions de la figure 2 telle que décrite ci-dessus.Si la tension augmente au dessus d'une valeur Y3 supérieureàg obtenue par ajustement des résistances R7 et R8 ajustablesounon, linéaires; où non linéaires,le contact inverseur 23 bascule de la position 25 à la position 24, ce qui a pour effet, d'une part de court-circuiter la bobine de commande du relais R p et de provoquer son basculement et donc de déconnecter le récepteur de l'alimentation, et, d'autre part, d'alimenter la bobine 16 du relais RC uniquement à travers la résistance R7. La résistance R7 est ajustée pour permettre le basculement du relais RC de la position 24 à la position 25 lorsque la tension baisse en dessous d'une tension V4 inférieure à V3.Lorsque le relais RC est dans sa position 24, le relais de détection de seuil "bas" est déconnecté. La figure 5 représente un dispositif conforme à la présente invention, suivant la description de la figure 2, connecté aux deux premièresphasesd1une alimentation triphasée, le relais R p étant alors un relaisiBtcseur tripolaire . Le relais R p serait tétrapolaire pour la protection d'un récepteur placé en aval d'une alimentation triphasée plus neutre. Une autre disposition avantageuse réside dans l'utilisation, monté en amont ou en aval du dispositif d'une lampe témoin et/ou d'un interrupteur et/ou d'une protection électrique (par fusible ou disjoncteur) comme cela est indiqué à la figure 5 par les composants Rg, L, et D. On pourra aussi avantageusement utiliser un condensateur C4 monté en parallèle sur la bobine 12 du relais R p pour éviter l'ouverture des contacts 10 et Il du relais R p en cas de microcoupure de l'alimentation. La présente invention n'est nullement limitée aux modeste réalisation décrits et illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple, c'est dire que celle-ci comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs-combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant l'esprit de l'invention et entrent dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Dispositif interrupteur automatique raccordé à un circuit électrique d'alimentation en courant alternatif, du type comprenant un relais électromagnétique à au moins deux contacts de type inverseur, chacun étant inséré dans un conducteur dudit circuit, la bobine de ce relais étant insérée dans un autre circuit entre deux desdits conducteurs, caractérisé en ce qutun élément Rp à résistance variable à coefficient de température positif est monté en parallèle sur la bobine(12) dudit relais(Rp)ien ce qu'une résistance (R1) est montéeen série avec ledit élément et ladite bobine en parallèle, et en ce qu'un dispositif redresseur (D1, D2, D3, D4) est monté dans le circuit d'excitation de ladite bobine(12). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément précité (R2) est connecté en parallèle au circuit d'excitation de la bobine (12) précitée, lorsque celle-ci n'est pas excitée. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément précité (R2) est relié d'une part au point de connexion (7) entre la résistance précitée (R ) et le circuit d'excitation de la bobine (D1, D2, D3, D4) et d'autre part au contact (5) de l'inverseur (Rp) qui est relié au circuit d'excitation de la bobIne (12) lorsque celle-ci n'est pas excitée. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément (R2) précité est une thermistance à coefficient de température positif, linéaire ou non linéaire. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif redresseur précité est un pont de diodes(D1 , D2, D3, D4) fournissant un courant redressé double alternance. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un contact auxiliaire (13) d'un relais à seuil est monté en série dans le circuit d'alimentation de la bobine (12) précitée. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le relais Rp est un relais à courant alternatif. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur (C4) monté aucbornes de la bobine (12) de commande du relais(Rp). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en vue de la protection contre les baisses de tension, il comprend en outre, d'une part un circuit de détection de seuil "bas" de tension connecté aux bornes du circuit précité, seulement lorsque le relais tp)est non excité, comprenant en série une résistance (R3)June diode (D5) et la bobine (14) d'un relais à basculement(ra)dont le contact formant ledit interrupteur auxiliaire (13) se ferme lorsque l'intensité traversant ladite bobine (14) du relais(Ra) dépasse une valeur prédéterminée, un condensateur (C1) étant avantageusemz monté en parallèle sur ladite bobine (14) du relais(Ra), et d'autre part, un circuit de maintien constitué d'une résistance(R4) connect 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'en vue de la protection contre les surtensions, il comprend en outre un circuit de détection de surtensions connecté aux bornes de l'alimentation seulement lorsque le relais( 11. Dispositif son l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'en vue de la protection contre les variations de tension, il comprend en outre un circuit de détection de surtension connecté en amont dudit dispositif de protection contre les baisses de tension et aux bornes du circuit d'alimentation en courant alternatif précité, et comprenant en série une diode t7), la bobine de commande (16) d'un relais (Rc) à basculement aux bornes de laquelle est monté en parallèle un condensateur(C)et une résistance (R7), le contact inverseur (23) du relais (C) électriquement connecté au deuxième conducteur (2)du circuit d'alimentation précité alimente dans sa première position pour laquelle la bobine (16) n'est pas excitée une résistance (R8) montée en parallèle sur la résistance (R7) et ledit circuit de détection de seuil "bas" de tension, et dans sa deuxième position pour laquelle la bobine (16) de commande du relais (Rc) est traversée par un courant dépassant une valeur prédétermine, courtcircuite ledit pont de diodg (D1, D2, D3, D4) alimentant la bobine (12) de commande du relais (R > )- 12.Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que les résistances R3, R4,R5, R6, R7 et R8 sont ajustables ou non, linéaires ou non linéaires. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédent caractérisé en ce qu'il est connecté en amont aux deux premières phases d'une alimentation triphasée et en aval auxdeux premiers conducteurs d'un récepteur triphasé, un troisième contact (29) du relais (Rp) électriquement relié à la troisième phase de l'alimentation étant susceptible d'alimenter électriquement le troisième conducteur dudit récepteur triphasé lorsque le relais (Rp) est dans sa première position précitée. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un relais (Rp) à quatre contacts de type inverseur, connecté en amont à une alimentation triphasée plusreutre et alimentant les quatre conducteurs d'un récepteur 15.Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre monté en amont et/ou en aval une lampe témoin et/ou un interrupteur, et /ou un fusible, et /ou un disjoncteur.