Brevet FR2552261A1 — publié le 19850322

La présente invention concerne un dispositif de commande du passage du courant alternatif, ou interrupteur actionné magnétiquement, comme un contacteur pour courant alternatif, et elle a trait particulièrement à un dispositif de commande de passage du courant alternatif qui présente une caractéristique de léger retardement de coupure. On a trouvé que, pour certainesapplications de commande électrique dans l'industrie des ordinateurs et dans d'autres industries, il est souhaitable d'avoir une caractéristique de 10 léger retardement de coupure Plus spécifiquement, on a trouvé que, pour certaines applications, il est souhaitable qu' un contacteur puisse fonctionner de manière à maintenir un circuit dans un état de connexion électrique ou de fermeture pendant un instant après que le courant électrique appliqué au 15 contacteur a été interrompu ou coupé Dans l'industrie des ordinateurs, une caractéristique de retardement de ce type est souhaitable pour certains applications de contacteurs de façon à permettre un arrêt sûr d'un équipement alimenté par l'intermédiaire dés contacteurs dans des cas de panne de 20 ' courant ou de sérieuses conditions de "perturbation" A cet égard, un léger retardement à la coupure donne un temps suffisant pour permettre un arrêt sûr d'un équipement d'ordinateur sans qu'il en résulte une perte d'informations et de programmations mises en mémoire, alors que, sans cette caractéristique, des données conservées dans la mémoire de l'ordinateur risquent d'être perdues pour toujours. Jusqu'à maintenant, on a disposé de contacteurs pour courant continu qui possèdent des caractéristiques de retardement, et ils ont parfois été utilisés dans les applications décrites 30 ci-dessus o il est nécessaire d'avoir des caractéristiques de retardement à la coupure Les contacteurs pour courant continu connus jusqu'à maintenant sont constitués d'enroulements séparés de captage de courant continu et de maintien, les enroulements de captage ayant une résistance bien plus grande 35 que les enroulements de maintien et pouvant fermer les contacts de contacteurs tandis que les enroulements de maintien opèrent de façon a maintenir les contacts dans leurs positions de fermeture Des contacteurs de ce type comportent en outre des condensateurs branchés électriquement en parallè5 le aux bornes des enroulements de maintien afin d'établir les caractéristiques nécessaires de retardement à la coupure et ils comportent des interrupteurs incorporés pour la désexcitation des enroulements de captage une fois que les contacts respectifs des- contacteurs sont appliqués l'un contre l'autre 10 afin d'emêcher un grillage des enroulements de captage, qui sont parcourus par de fortes quantités de courant Mais, malheureusement, le risque de mauvais fonctionnement mécanique des contacteurs à enroulements de captage de courant continu a constitué un gros inconvénient:pour les contacteurs de ce type et il en est fréquemment résulté un grillage des enroulements de captage. Des contacteurs à courant alternatif se sont avérés d'unefaçon générale plus fiables que des contacteurs à courant continu; cependant on n'a pas pu disposer jusqu'à main20 tenant de contacteurs à courant alternatif ayant des caractéristiques efficaces de retardement de coupure Bien que des tentatives aient été faites pour établir des caractéristiques de retardement par un'retardement mécanique de l'ouverture des contacts dans des contacteurs à courant alterna25 tif au moyen de systèmes amortisseurs ou analogues, l'utilisation de tels dispositifs mécaniques a été inefficace Spécifiquement, des composants de retardement mécanique de ce type opèrent simplement de façon à ralentir le mouvement des contacts des contacteurs et il en résulte par conséquent un éclatement d'arc indésirable entre les contacts En fait on désire obtenir à cet égard une caractéristique de retardement permettant de ralentir initialement le mouvement des contacts sans entraver ensuite leurs déplacements. La raison pour laquelle des contacteurs à courant al35 ternatif sont en général plus fiables que les contacteurs à courant continu consiste en ce qu'ils ne nécessitent pas de composants mécaniques de commutation pour empêcher un grillage des enroulements de captage A cet égard, lorsqu'un contacteur à courant alternatif est excité, il absorbe initialement un courant relativement important qui engendre un grand champ magnétique, de sorte que l'armature du contacteur est attirée magnétiquement vers l'aimant de façon à fermer les contacts du contacteur Cependant, après que l'armature s'est déplacée de façon à venir se placer dans une position adjacente à l'aimant du contacteur, la consommation de courant par l'enroulement diminue naturellement beaucoup jusqu'à atteindre un niveau faible de 10 maintienqui est nécessaire pour conserver le contacteur dans la position de fermeture mais qui peut être maintenu indéfiniment sans grillage Cela constitue un phénomène naturel des contacteurs à courant alternatif, qui permet d'utiliser le même enroulement aussi bien comme enroulement de captage que comme enroulement de maintienlde sorte qu'il est inutile de prévoir des composants mécaniques de commutation Cependant, il a été impossible jusqu'à maintenant de donner des caractéristiques de retardement électrique à des contacteurs a courant alternatif de ce type utilisant des condensateurs puisque des condensateurs peuvent seulement fonctionner avec une tension continue. La présente invention concerne un contacteur à courant alternatif qui possède une caractéristique-de retardement de coupure et qui, par conséquent, peut servir efficacement dans l'industrie des ordinateurs et dans d'autres industries, dans des applications ou un retardement à la coupure est nécessaire Des contacteurs de ce type, auxquels la présente invention est appliquée comprennent un corps formé d'un matériau électriquement isolant, des premier et second contacts fixes 30 montés sur le corps, un élément magnéti-quement sensible et fixe sur le corps, un élément magnétiquement sensible et mobile sur le corps en étant poussé vers une première position o il est écarté de l'élément fixe mais pouvant enl être déplacé pour parvenir à une seconde position o il est en contact avec cet lémnt L, 35 ainsi que des premier et second contacts mobiles montés, de façon à en être électriquement isolés, sur l'élément magnétique mobile afin de se déplacer avec lui entre une position o ils sont en contact respectivement avec les premier et second contacts fixes, et une position o ils sont espacés et dégagés desdits contacts fixes Le contacteur de la présente invention comprend en outre un enroulement de captage de courant alterna5 tif monté sur un des éléments magnétiquement sensibles pour assurer son excitation magnétique lors d'une excitation électrique de l'enroulement de captage par une source de courant alternatif, et un enroulement de maintien à courant continu, qui est monté sur un des éléments magnétiquement sensibles 10 de façon à maintenir l'élément mobile dans sa seconde position Le contacteur comprend également un condensateur branché électriquement aux bornes de l'enroulement de maintien et un redresseur branché électriquement aux bornes de l'enroulement de maintienlen parallèle avec le condensateurpour appliquer à l'enroulement de maintien et au condensateur du courantcontinu obtenu a partir de la source de courant alternatif En conséquence, le contacteur peut être complètement excité à partir d'une seule source de courant alternatif et il utilise du courant alternatif pour son enroulement de captage Jmais il comporte 20 un redresseur pour alimenter en courant continu son enroulement de maintien Il en' résulte que les avantages de contacteurs à courant alternatif et de contacteurs à courant continu sont combinés dans un seul contacteur, qui utilise à la fois du courant alternatif et du courant continu 25 pour son fonctionnement, mais qui peut être excité par une source de courant alternatif. Lors de l'utilisation du contacteur, son enroulement de captage de courant alternatif consomme initialement une forte quantité de courant, jusqu'à-ce que l'élément magnétiquement sensible et mobile soit amené dans une position de contact avecl'élément magnétiquement sensible et fixe, ce qui se traduit par une forte réductiorn de la consommation de courant de l'enroulement de captage de courant alternatif, d'une manière analogue à l'enroulement d'un contacteur 35 -à courant alternatif classique Il en résulte que l'enroulement de captage de courant alternatif peut rester excité sans grillage, bien que cette excitation ne soit pas nécessaire pour maintenir les contacts dans leurs positions de fermeture D'autre part, l'enroulement de maintien à courant continu opère de façon à maintenir le contacteur dans sa position de fermeture; puisqu'il opère avec du courant continu, il est possible d'ob5 tenir un retard à la coupure en utilisant un condensateur. On voit par conséquent que le contacteur selon l'invention combine les avantages de contacteurs de courant alternatif avec ceux de contacteurs à courant continu de manière à creer un contacteur fiable ayant une caractéristique de retardement 10 de coupure En outre, bien que l'invention soit représentée et décrite sous forme d'un contacteur, il est également envisagé de l'appliquer à des relais de solénoïdes, etc En conséquence, un objet principal de la présente invention est de créer un dispositif de commande de passage du courant 15 alternatif qui soit fiable, qui puisse être actionné magnétiquement et qui possède une caractéristique de retardement de coupure. Un autre objet de la présente invention est de créer un contacteur fiable possédant une caractéristique de retar20 dement de coupure et qui puisse être excité à partir d'une source de courant alternatif. Encore un autre objet de la présente invention est de créer un dispositif de commutation utilisable avec un équipement d'ordinateur pour permettre d'arr&ter en toute 25 sécurité cet équipement lors d'une panne de courant ou dans des condi-' tions sévères de perturbation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins 30 annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma du montage des circuits d'un contacteur selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe d'un contacteur dans la position d'ouverture, lemontage des circuits du contacteur étant schématiquement représenté; et la figure 3 est une vue en coupe du contacteur dans sa position de fermeture. En référence maintenant aux dessins, le montage des circuits électriques du contacteur selon l'invention a été représenté schématiquement sur la figure 1 et il y a été désigné dans son ensemble par l O Le montage des circuits du contacteur est utilisé en combinaison avec un contacteur 12 qui comprend des composants 10 classiques tels qu'un corps ainsi que des éléments magnétiquement sensibles, fixes et mobiles (représentés sur les figures 2 et 3), qui seront décrits de façon plus détaillée dans la suite Le contacteur 12 comprend également des contacts fixes 14 et mobiles 16, un enroulement 18 de captaqe de courant alter15 natif et un enroulement de maintien 20 à courant continu, qui seront également décrits de façon plus détaillée dans la suite Le montage 10 des circuits de contacteur est relié électriquement au contacteur 12 et il comprend un redresseur 22 et un condensateur 24 L'enroulement de captage 18 et le redresseur 22 sont 20 reliés électriquement à une source 26 de courant alternatif -de manière àêtre excités au moyen de courant alternatif par l'intermédiaire d'un dispositif de commande approprié, tel qu'un interrupteur 27, et l'enroulement de maintien 20 et le condensateur 24 sont reliés électriquement en parallèle au redresseur 22 de manière à être alimentés en courant continu. Lors d'une excitation d'alimentation du montage 10 des circuits de contacteur par la source 26 de courant alternatif, l'enroulement de captage 18 fonctionne de façon à maintenir les contacts mobiles 16 appliqués contre les contacts fixes 14, et l'enroulement de 30 maintien 20, qui est excité par l'intermédiaire du redresseur 22, fonctionne de façon à maintenir les contacts mobiles 16 appliqués contre les contacts fixes 14 Le condensateur 24 est également alimenté par l'intermédiaire diu redresseur 22 et il est branché avec celui-ci en parallèle à l'enroulement 20; 35 'donc, en cas de panne de courant, le condensateur 24 décharge l'énergie emmagasinée de façon à maintenir l'excitation de l'enroulement de maintien 20 pendant une fraction de seconde après l'apparition de la panne de courant, de sorte qu'un retard est apporté à la séparation des contacts mobiles 16 par rapport aux contacts fixes 14. En considérant maintenant les figures 2 et 3, on voit que le contacteur est représenté sur la figure 2 avec une partie de sescircuits schématiquement dessinée et ce contacteur 12 est représenté dans sa position d'ouverture, alors que le contacteur 12 proprement dit est représenté dans la position de fermeture sur la figure 3 Comme 10 mentionné, le contacteur 12 comprend les contacts fixes et mobiles 14 et 16, l'enroulement 18 de captaqe de courant alternatif et l'enroulement de maintien 20 a courant continu. Le contacteur 12 comprend en outre un corps 28 dans lequel est monté un support 30, le corps 28 et le support 30 étant 15 de préférence formés d'une matière électriquement isolante, comme une résine phénolique Il est également prévu dans le contacteur 12 un élément magnétiquement sensible et fixe, ou aimant 32, monté dans le corps 28, et un élément magnétiquement sensible et mobile, ou armature 34, est fixé sur le support 30 de manière à se déplacer avec lui dans le corps 28, l'aimant 32 et l'armature étant formés d'un matériau ferreux. L'armature 34 est déplagable entre une première position o elle est déqagée et espacée de l'aimant 32, comme indiqué sur la fiqure 2, et une seconde position o elle est en contact avec l'aimant 25 comme indiqué sur la figure 3, l'armature 34 étant poussée par un ressort de rappel 36 vers la première position ou position de dégagement Dans le contacteur 12 représenté, il est prévu plusieurs élémernts rectangulaires 38 faisant saillie du support 30 dont ils sont solidaires et contenant des ressorts de contact 40-qui sont fixés par leurs extré 30 mités sur les éléments 38 comme indiqué en 42 Les contacts mobiles 16 sont logés dans les éléments 38 de manière h pouvoir y coulisser, et ils sont fixés sur les ressorts 40 comme indiqué en 44 En conséquence, quand l'armature 34 est déplacée vers sa seconde position ou elle s'applique contre l'aimant 32, les éléments 35 rectangulaires 38, les ressorts 40 et les contacts mobiles 16 sont également déplacés dans l'ensemble en direction de l'aimant 32 Les contacts fixes 14 sont montés dans le corps 28 de façon qu'ils soient espacés des contacts mobiles 16 quand l'armature 34 se trouve dans sa première position ou position d'espacement et de manière que les contacts fixes 14 touchent les contacts mobiles 16 quand l'armature 34 se trouve dans sa seconde position, c'est à dire sa position d'application contre l'aimant 32 Comme le montre la figure 2, la distance entre les contacts fixes et mobiles 14, 16 est inférieure à la distance entre l'armature 34 et l'aimant 32 quand l'armature 34 se trouve dans la première position o elle est espacée de l'aimant 32 En conséquence, quand l'armature 34 est déplacée de manière à s'appliquer contre l'aimant 32, les ressorts 40 sont comprimés pour produire une application des contacts mobiles 16 sous pression contre les contacts fixes 14 L'aimant 32, qui est monté dans le corps de contac15 teur 28, peut avoir une configuration en forme de E et les enroulements de captage et de maintien 18, 20 sont de préférence enroulés coaxialement autour de la branche centrale 46 de l'aimant 32 en forme de E Une isolation 48 assure l'isolation électrique des enroulements 18 et 20 l'un par rapport à l'autre et par rapport à l'aimant 32 L'enroulement 18 de cap tage de-courant alternatif est relié électriquement à la source 26 deçourant alternatif par l'intermédiaire de l'interrupteur 27, comme décrit ci-dessus, et-l'enroulement de maintien 20 à courant continu est relié électriquement au redresseur 22 et au condensateur 24, de sorte que le condensateur 24 et le redresseur 22 sont branchés en parallèle, tandis que le redresseur 22 est relié électriquement Dar l'intermrédiaire de I'interrupteur 27, à la source 26 de courant alternatif. En service, l'interrupteur 27 est fermé de sorte que 30 à la fois l'enroulement 18 de captage de courant alternatif et l'enroulement de maintien 20 à courant continu sont excités. Lors d'une excitation initiale des circuits 10 du contacteur, il se produit un passage relativement fort de coupant dans l'enroulement 18 de captage de courant alternatif, du fait que l'impédance de l'enroulement 18 est relativement faible quand l'armature 34 est espacée de l'aimant 32 Par suite de cette forte entrée de courant, une attraction électromagnétique relativement grande est produite entre l'aimant 32 et l'armature 34,de sorte que l'armature 34 est attirée par l'aimant 32, en même temps que le support 30, le chassis 38, les ressorts 40 et lea oontaots mobiles 36, en comprimant le ressort 36 et en amenant les contacts mobiles 16 contre les contacts fixes 14. Après que l'armature 34 a été appliquée contre l'aimant 32, l'impédance de l'enroulement de captage 18 est augmentée sensiblement par l'influence de l'armature 34 sur les lignes de flux magnétique autour de l'aimant 32 en forme de E/ de 10 sorte que le courant passant dans l'enroulement de captage 18 diminue jusqu'à un faible niveau de régime qui peut être maintenu indéfiniment sans produire un grillage de l'enroulement de captage 18 Une fois que l'armature 34 a été amenée en contact avec l'aimant 32, l'enroulement de maintien 20 conserve l'armature 34 en contact avec l'aimant aussi longtemps que l'enroulement de maintien à courant continu 20 reste excité A cet égard, il est préférable que l'intansité du champ magnétique produite par l'enroulement de maintien 20 soit sensiblement supérieure à la valeur de crête du champ magnétique 20 produit par l'enroulement de captage 18 quand l'armature 34 se trouvs dans sa seconde position o elle est appliquée contre l'aimant 32 Cela est important par le fait que le champ magnétique produit par l'enroulement de captage 18 est cyclique et a par conséquent des valeurs de crates qui sont aussi bien positives que négatives Il en rÉsulte que, lorsque l'armature 34 se trouve dans la position d'application contre l'aimant 32, le champ produit par l'enroulement à courant continu 20 est de préférence toujours sensiblement supérieur au champ produit par l'enroulement à courant alternatif 18 30 de manière que la somme des champs produits par les deux enroulementssoit toujours suffisante pour contrebalancer la force engendrée par les ressorts 36 et 40 A cet égard, la relation entre les grandeurs des deux champs magnétiques est particulièrement importante en des parties du cycle de cou35 rant alternatif o les deux champs ont des polarités opposées et ont par conséquent tendance à se contre-balancer mutuellement Pendant ces périodes, il est de la plus:haute importance que le champ produit par l'enroulement à courant continu 20 soit suffisant pour contre-balancer à la fois le champ produit par l'enroulement à courant alternatif 18 et la force des ressorts 36 et 40 pour garantir que les contacts 14 et 16 soient maintenus appliqués l'un contre l'autre En conséquence, une fois que l'armature 34 a été amenée contre l'aimant 32, l'enroulement de maintien 20 à courant continu la maintient en contact efficace avec l'aimant jusqu'à ce que le courant provenant de la source de courant alternatif ne passe plus Cependant lorsque cela 10 se produit, l'énergie emmagasinée dans le condensateur 24 est déchargée pour conserver l'excitation dé l'enroulement de maintien 20 pendant un instant, de façon que les contacts mobiles 16 soient maintenus appliqués contre les contacts fixes 14 pendant un instantafin de permettre un arrêt sur 15 d'un équipement excité par l'intermédiaire des contacts 14 et 16. On voit par conséquent que la présente invention per' met d'obtenir iun dispositif de commande du passage d'un courant alternatif, -dispositif actionné magnétiquement de manière efficace et possédant une caractéristique de retardement de coupure qui fournit un temps suffisant pour assurer une coupure sûre d'un équipement excité au moyen de ce dispositif Le contacteur de la présente invention fonctionne avec la fiabilité d'un contacteur à courant alternatif classiquemais il possède néanmoins une carac25 téristique de retardement de coupure qui est établie par l'utilisation d'un condensateur En conséquence le contacteur fonctionne d'une manière sûre dans dans diverses applications et qrâce à la caractéristique de retardement à la coupure, il peut opérer de façon à permettre un arrêt sûr d'un équipement 30 alimenté par l'intermédiaire du contacteur On voit par conséquent que la présente invention représente un progrès important et, qui se traduit par un avantage commercial substantiel, par rapport a l'art antérieur. Bien entendu, l'invention x'est nullement limitée 35 au mode de réalisation ci-dessus décrit et représenté et on pourra envisager d'autres variantes et modifications sans sortir du cadre de l'invention. ll REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande du passage du courant alternatif, dispositif actionné magnétiquement et caractérisé en ce qu'il comprend: &à un corps ( 28) formé d'un matériau électriquement isolant; b un contact fixe ( 14) placé sur ledit corps; c un élément magnétiquement sensible et fixe ( 32) placé sur ledit corps; d un élément magnétiquement sensible et mobile de maintien ( 20) quand le redresseur est relié à une 35 source ( 26) de courant alternatif. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit enroulement de captage ( 18) et ledit enroule- ment de maintien ( 20) sont agencés de telle sorte que, lorsque lesdits éléments fixe ( 32) et mobile ( 34) sont appliqués l'un contre l'autre, l'attraction magnétique engendrée entre eux par ledit enroulement de maintien ( 20) soit supérieure i l'attraction magnétique engendrée entre eux par ledit enroulement de captage ( 18) pendant tout le cycle d'application du courant alternatif à l'enroulement de captage ( 18). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits enroulements de captage ( 18) et de maintien 10 ( 20) sont tous deux placés sur'le même élément magnétiquement sensible. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits enroulements de captage ( 18) et de maintien ( 20) sont tous deux placés sur ledit élément magnétiquement 15 sensible et fixe-( 32). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit redresseur ( 22) et ledit enroulement de captage ( 18) sont reliés électriquement entre eux de façon à être alimentés par une seule source de courant alternatif ( 26). 20 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'j l comprend en outre dries premier et second contacts fixes ( 14) montés sur ledit corps et des premier et second contacts mobiles ( 16) montés, 'de manière à en être électriquement isolés)sur ledit élément mobile de façon à venir s'appli25 quer contre lesdits premier et second contacts fixes respectifs ( 14) dans une des positions dudit élément mobile et à être écartés de ceux-ci dans l'autre position dudit élément mobile.