Brevet FR2564654A1 — publié le 19851122

La présente invention se rapporte à un circuit de commutation qui permet l'alimentation,au passage du zéro, d'un circuit en courant alternatif, par exemple un circuit de lampe à incandescence ou de moteur électrique, de manière à diminuer l'intensité du courant d'appel dans ce dernier, et qui permet l'envoi du courant nominal dans ce circuit, après un laps de temps prédéterminé. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un circuit de commutation à régulation de phase dans lequel le signal de sortie d'un pont de Wheatstone à courant alternatif, comprenant un condensateur, une résistance variable reliée à un circuit de constante de temps, et des résistances ou un enroulement à prise centrale relié à une alimentation en courant alternatif, est envoyé à la gâchette d'un thyristor ou d'un thyristor bidirectionnel à triode ; un courant alternatif,qui s'établit lors de la fermeture d'un circuit de courant alternatif, est envoyé à la résistance variable, pour obtenir un signal de sortie en courant alternatif déphasé ; et le signal de sortie en courant alternatif déphasé est envoyé comme signal de gachette au thyristor du type voulu, de sorte que l'intensité du courant débité augmente progressivement. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description de ses formes de réalisation, non limitatives, représentées sur les dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est un schéma de principe du circuit de commutation conforme à l'invention Fig. 2 représente la courbe caractéristique résistance-courant d'un photocoupleur Fig. 3 est une courbe de la résistance d'un photocoupleur en fonction du temps; Fig. 4 est un schéma d'un circuit utilisant un photocoupleur comme résistance variable Fig. 5 illustre les formes d'onde pendant le fonc tionnement ; Fig. 6 illustre la variation du courant dans le circuit, en fonction du temps Fig. 7 est un schéma d'un mode de réalisation de l'invention ; et Fig. 8 représente schématiquement plusieurs types de résistances variables. Sur les figures 1 à 8, R désigne une résistance; C,un condensateur ; VR, une résistance variable ; A, un amplificateur ; K, un thyristor bidirectionnel à triode S, un interrupteur d'alimentation ; F, un circuit de com- mande ; AC, une alimentation en courant alternatif ; P, une alimentation en courant continu ; Z, un récepteur ; Q, une photodiode ; H, un transformateur. ; D, une diode ; L, un enroulement ; TH, une thermistance ; et N, un filament de chauffage. En ce qui concerne le principe de fonctionnement du circuit de commutation conforme à l'invention, illustré par la figure 1, un amplificateur A est raccordé au pont de Wheatstone en courant alternatif, entre des résistances R1 et R2 d'une part et entre un condensateur C et une résistance variable VR d'autre part, pour commander un thyristor bidirectionnel à triode K avec la tension de déséquilibre engendrée dans le pont. La résistance variable VR est une thermistance ou une cellule photoconductrice de type CdS dont la résistance est modifiée par la chaleur ou la lumière. Sa résistance est maximale,ou minimale,lorsque l'interrupteur d'alimentation est ouvert mais elle est inversée à sa valeur minimale, ou maximale,après un laps de temps déterminé par la constante de temps du circuit de régulation F, lorsque l'interrupteur d'alimentation est fermé. Lorsque la résistance variable VR est à sa valeur de résistance maximale ou minimale, la tension de sortie du pont de Wheatstone est en phase avec la tension d'une alimentation AC en courant alternatif à la borne U ou V respectivement. Par pilotage d'un thyristor de type redresseur au silicium commandé SCR ou du thyristor bidirectionnel à triode K,au moyen de cette tension de sortie, on connecte la gâchette du thyristor à une onde sinusotdale de courant alternatif au passage à zéro vers la région négative lorsque l'interrupteur d'alimentation S est fermé, et la gâchette reçoit alors des signaux déphasés. Ainsi, le thyristor n'est pas conducteur au moment où l'interrupteur d'alimentation S est fermé, et l'intensité du courant dans le circuit augmente successivement, au fur et à mesure.Sur la figure 1, P et Z désignent respectivement une alimentation en courant continu et une charge réceptrice. Les figures 2 et 3 illustrent les caractéristi- ques obtenues lorsqu'on utilise un photocoupleur comme résistance variable VR. La figure 2 illustre la relation entre le courant à travers une photodiode Q du photocoupleur et la résistance de la cellule photoconductrice CdS incorporée dans le photocoupleur. On voit, sur cette figure, que la résistance est de 2 megohms, ou de l'ordre de 1 kiloohm, lorsque le courant est nul,ou de 40 milliampères, respectivement. La figure 3 est une courbe de la résistance va-riable en fonction du temps, et on voit que la résistance atteint une valeur constante, au bout d'un- temps donné. La figure 4 illustre un mode de réalisation d'un circuit conforme à l'invention, utilisant un photocoupleur comme résistance variable. Un pont de Wheatstone en courant alternatif, comprenant des résistances R1 et R2, un condensateur C et une résistance variable VR, est alimenté par une tension alternative, comme représenté sur la figure 5 (a). Si-la tension de sortie du pont est appliquée à-la base d'un transistor T, à travers une résistance R4, lorsque la résistance varia ble VR est à sa valeur de résistance maximale, une tension ayant une forme d'onde telle que représenté sur la figure 5 (c) est alors engendrée à l'enroulement secondaire d'un transformateur H1 et la forme d'onde du courant de collec teur est représentée sur-la figure 5(b). La tension à l'enroulement secondaire du transformateur H1, lorsqu'elle est appliquée au thyristor bidirectionnel à triode K comme signal de gdchette, ne rend pas le thyristor conducteur, car son niveau est un passage à zéro vers la région négative de la tension alternative représentée sur la figure 5(a), cette tension alternative étant appliquée au pont de Wheatstone. Le courant sortant du transformateur de puissance H2 est ensuite envoyé à la photodiode Q, à travers une diode D,-un condensateur C4, des résistances R6, R5 et R3, ex la valeur de-la résistance de la résistance variable VR diminue progressivement. -A ce moment, l'impulsion de sortie, ayant une forme d'onde telle que représentée sur la figure 5(d), commande le thyristor bidirectionnel à triode K, pour permettre le passage d'un courant ayant une forme d'onde telle que représentée sur la figure 5(e) par des hachures. Dans le circuit représenté sur la figure 4, l'insertion de la résistance R3 a pour but de fixer l'intensité lumineuse et le courant de la-photodiode Q à- des valeurs appropriées. La figure 6 illustre la variation,en fonction du temps, du courant dans le circuit représenté sur la figure 4, pendant une période de fermeture de l'interrupteur d'alimentation S,jusqu'à écoulement du temps prescrit. Lors de la fermeture de l'interrupteur, aucun courant ne passe, comme représenté sur la figure 6(a). Au cycle suivant, le courant dans le circuit augmente, comme représenté par les hachures sur la figure 6(b). Aux deux cycles suivants, on obtient un passage de courant tel que représenté par les hachures sur. les figures 6(c) et 6(d). Finalement, une on de complète passe dans le circuit, comme représenté sur la figure 6(e). Le temps nécessaire pour que la forme d'onde change de la configuration représentée sur la figure 6(a) à celle qui est représentée sur la figure 6(e) peut être choisi dans la plage comprise entre plusieurs fractions de seconde et plusieurs secondes, par modification de la constante de temps déterminée par la résistance R5 et la capacité C3, représentées sur la figure 4. La figure 7 illustre un circuit qui utilise un transformateur abaisseur, approprié lorsque l'alimentation AC en courant alternatif est à haute tension. Dans ce circuit, un enroulement secondaire L1 d'un transformateur H procure une alimentation en courant continu et un pont de Wheatstone à courant alternatif est branché entre un autre enroulement secondaire L2 et L3. Plus particulièrement, par raccordement de la prise médiane de l'enroulement secondaire L2 et L3 à un amplificateur A, pour introduire le signal de sortie entre le condensateur C et la résistance variable VR,dans l'amplificateur A, une petite variation de résistance de la résistance variable VR entraine un déphasage beaucoup plus grand. La figure 8 illustre plusieurs types de résistances variables utilisables dans le pont de Wheatstone à courant alternatif. La figupe 8(a) représente une combinaison d'une thermistance TH du type à chauffage et d'un filament chauffant N. La figure 8(b) représente un photocoupleur comprenant une combinaison d'une photodiode Q et d'une cellule photoconductrice de type CdS. La figure 8(c) représente un circuit prévu pour obtenir une résistance variable, par envoi du courant d'un condensateur C à une thermistance TH, afin de chauffer la thermistance par elle-même. Il estXentendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de c & le-ci. Revendications 1. Circuit de commutation à régulation de phase, caractérisé en ce que le signal de sortie d'un pont de Wheatstone à courant alternatif,comprenant un condensateur (C), une résistance variable (VR) reliée à un circuit (F) de constante de temps, et des résistances (R1, R2) ou un enroulement à prise médiane (L2, L3) relié à une alimentation en courant alternatif, est envoyé à la gâchette d'un thyristor ou d'un thyristor bidirectionnel à triode (K > ; le courant alternatif qui s'établit lors de la fermeture d'un circuit en courant alternatif (AC) est envoyé à la résistance variable (VR) pour obtenir un signal de sortie en courant alternatif déphasé; et le signal de sortie en courant alternatif déphasé est envoyé comme signal de gâchette au thyristor d'un type ci-dessus, de sorte que la valeur du courant de passage augmente sudcessivement. 2. Circuit suivant la revendication 1, qui comprend (a) un régulateur (F) ayant une constante de temps, (b) un pont de Wheatstone en courant alternatif, relié au régulateur (F) et à un amplificateur (A) et qui comporte dans une branche une résistance variable (VR), (c) un amplificateur (A) de la tension de déséquilibre engendrée dans le pont de Wheatstone, (d) des moyens d'envoi d'une énergie en courant continu au régulateur (F) et à l'amplificateur (A), et (e) un thyristr (K) piloté par l'amplificateur, Caractérisé en ce que ces composants sont raccordés de fa çon à ce que le thyristor (K) ne soit pas conducteur au moment du couplage de l'alimentation en courant alternatif, et que le courant à travers le thyristor parte d'un passage à zéro d'une onde sinusoSdale de courant alternatif et augmente successivement jusqu'à la valeur prescrite, en un laps de temps déterminé par la constante de temps du régulateur..