Brevet FR2569915A3 — publié le 19860307

FR 2569915 A3 19860307 FR 8413591 A 19840828 CERTIFICAT D1UTlLlTE La présente invention porte sur un ensemble de perfectionnements apportés aux variateurs électroniques utilisant le principe du contrôle de phase, donc délivrant une tension hachée, dont la valeur efficace peut se situer entre 10 et 95% environ, de la tension d'alimentation. Les perfectionnemen ts appor tés ont pour objet 10) de permettre pendant un temps, défini lors de la construction, de faire restituer par le variateur la tension maximale avec retour à l'expiration du temps déterminé, à la tension correspondant à la vitesse d'affichage. 2 ) de proteger par un retard du courant par rapport à l'établissement des contacts, l'interrupteur commandant le fonctionnement du variateur. 30) de signaler par le clignotement d'un voyant le claquage éventuel du fusible de protection. Les voriateurs électroniques fonctionnant par contrôle de phase sont utilisés dans de nombreuses applications domestiques ou industrielles, ils comportent un élément semi-conducteur dit " triac " qui a la propriété, selon le décalage de la phase de la tension délivrée sur son élément de commande, appelé " gachette ", de ne laisser passer le courant que pendant une fraction des deux alternances que comporte toujours un courant alternatif. II est à noter que les triacs, bien qu'ils soient actuellement les plus utilisés dans les systèmes dits " à contrôle de phase, peuvent être remplacés par un montage dit " tête-bêche " de deux thyristors. Qu'il soit fait usage d'un seul triac ou de deux thyristors, la commande s'opérant presque toujours par contrôle de la phase de la tension de commande injectée sur la gâchette, parfois dénommée " porte " lorsqu'il s'agit de thyristors. Le schéma N01, illustre le plus classique et le plus simplifié d'un montage à contrôle de phase utilisant un triac, lequel est figuré en T, donc inséré en série, via l'interrupteur I et le fusible F entre le réseau et l'utilisation ( ou charge.) Un circuit RC permettont selon la valeur de C ou celle de R d'obtenir au point de jonction " X " réuni à la gâchette G du triac par un composant dénommé diac, figuré en D et, qui à la propriété de ne devenir conducteur que lorsque la tension atteint son seuil de déclenchement, habituellement situé aux environs d'une trentaine de volts. Le diac D va donc permettre d'in jecter sur la gâchette G un courant déphosé d'une façon variant selon les valeurs respectives de R et de C.Comme il est plus difficile de faire varier la capacité de C, on jouera sur la résistance variable R, I'un et l'autre concour rant au déphasage du courant injecté entre l'anode Al du triac et la gâchette G. il est utile de mentionner que le contrôle du courant injecté dons la 98chette G ne doit pas nécessairement traverser un diac, mais qu'il peut être fait usage d'un S.B.S. (silicon bilatéral switch) > d'un transistor unijonction ou tout simplement d'une lampe néon, I'essentiel étant de créer un seuil, en dessous duquel, il y a blocage du courant amené à la gâchette. Certaines utilisations de système découlent du schéma NO 1, particulièv rement celles destinées à la commande de vitesse de moteurs asynchrones, à cage résistante, destinés, dans de nombreuses applications, aux problèmes d'extraction d'air. II est en effet possible que, dans certaines applications de ce genre, I'inertie du système d'extraction soit telle que si la tension aux bornes de la charge, dont la valeur efficoce est déterminée par l'angle de conduction, du triac, n'est pas maximale, le moteur ne puisse atteindre la vitesse dont la consigne, sur le schéma NO 1, est donnée par la position du curseur de la résistance variable R. Une partie de l'invention aura donc pour but de courtcircuiter, pendanf un temps déterminé ( en général quelques secondes), la résistance R et d'assurer ainsi, lors du démarrage, la plus grande amplitude possible de la tension aux bornes de la charge. Lorsque le temps déterminé est atteint, le court-circuitoge de R doit disparaltre ou atteindre une valeur telle qu'il n'a plus aucune action sur l'angle de conduction. Le schéma utilisé, dans ce cas, devient celui de la figure 2, dans lequel une thermistance du type CTP : TH de valeur appropriée, va, pendant le temps qu'elle mettra a atteindre son point de basculement, ( dit aussi point de Curie) contraindre lefriac àfonctionner à pleine ouverture, donc laissant passer le maximum de courant du réseau vers l'utilisation. Une thermistance CTP a en effet la propriété, au delà de la température déclancbant le point de basculement, de présenter une résistance considérable par rapport à celle que cette thermistance présentera pour toutes les températures situées en deçà de ce point de basculement. Pour obtenir ce der nier, il sera donc nécessaire de faire s'échauffer la thermistance, ce qui peut astre obtenu en la connectant comme l'indique le schéma NO 2, en parallèle sur le réseau, en série avec une résistance R3, de relativement faible valeur. La thermistance va donc s'échauffer plus ou moins rapidement selon la valeur de la résistance série R3. Lorsque l'échauffement de la thermistanceTh est atteint, cette dernière passe alors à une valeur de résistance considérable, mais le courant de faible amplitude qui va continuer à la traverser la maintiendra, en permanence, à une température nettement supérieure à son point de Curie, ce qui lui permettra de conserver une valeur de résistance de plusieurs centaines de fois plus importante que sa résistance en deçà de son point de basculement. Cependant, le fait d'injecter brutalement, une pleine tension aux bornes de la charge raccordée en U, peut se traduire par un accroissement du courant consommé plusieurs fois supérieur à la valeur nominale pour laquelle est prévu l'interrupteur I, de même que le fusible F. La présente invention a pour deuxième objet la limitation de ce courant pendant quelques mS. Pendant le laps de temps au cours duquel l'échauffement de Th ne sera pas suffisant pour obtenir le basculement, la tension maximale, voisine de celle du réseau,sera disponible aux bornes de R3; cette tension sera utilisée, à travers la diode D3 et les résistances R4 et R6, pour obtenir l'amor çage de la lampe néon L2 laquelle, agissant sur une photorésistance Ph, va amener la résistance de cette dernière à une v aleur très faible, ce qui va pratiquement court-circuiteirt P, obligeant le triac T à fonctionner à plein angle de conduction, donc de délivrer aux bornes de U, une tension-efficace sensiiblement égale à celle du réseau, ce qui permettra à un moteur raccordé en de fonctionner à plein régime jusqu'à ce que la température de Th ayant atteint le point de basculement, état dans lequel la résistance propre de cette dernière vaprésenter une valeur importante, telle que la tension aux bornes de R3 sera relativement négligeable. II en résultera que la tension aux bornes de L2 sera insuffisante pour maintenir son amorçage; L2 va donc s'éteindre et, la photorésistance tPh n'étant plus éclairée reprendra sa résistance dite d'obs curité, résistance tellement élevée que son raccordement sur P n'aura plus au cune incidence appréciable sur la résistance de P. Toutefois, la mise sous tension totale de la- charge connectée en U,favorable pour que le ventilateur raccordé à ses bornes tourne à un régime maximal, fait passer pendant quelques mS ! et principalement lors de l'éta- blissement lu circuit par I, une surintensité pouvant atteinre plusieurs fois la valeur du courant nominal. Cette particularité contraindrait donc bdimension ner le fusible F et, principalement l'interrupteur I, en fonction du courant consommé lors de la fermeture du circuit. Dans l'invention, ce risque est éliminé par levait que lors de la fermeture de I, le condensateur C2 en parallèle sur L2 en série avec sa résistance ballast R6, différera de quelques mS l'amorçage de L2, de ce fait, le contact de I sera toujours établi lorsque le courant consommé aura une valeur encore négligeable. Cette disposition est avantageuse pour la protection des interrupteurs poussoirs ou rotatifs, souvent solidaire du potentiomètre P, faisant fonction de résistance variable. S'il n'est pas désiré que la charge raccordée en U ne démarre pas à plein régime, il suffira, soit de substituer à la CTP une résistance de valeur définie pour que la tension aux:bornes de R3 soit suffisante pour charger C2, donc faire fonctionner L2 avec un retard de quelques mS. L'ouverture du contact 12 aura le meme effet, mais n'assurera plus le léger retard lors de l'enclanchement de l'interrupteur 1-. Dans la configuration où une résistance aura été substituée à Th, la charge raccordée en U pourra être constituée par une ou plusieurs lampes à incandescence, lesquelles ont la particularité de présenter, à froid, une résistance très faible. L'établissement de I se fera avec un courant négligeable et le fusible F n'aura pas besoin entre surdimensionné et pourra même eAtre du type rapide, ce qui assurera une meilleure protection du triac T. L'invention comporte également une particularité du schéma ayant pour but- d'obtenir le clignotement de la lampe témoin L1, au néon, ou à gaz raréfié, lorsque le fusible F sera coupé. En effet, Losque F n'est pas claqué, la résistance R1 est court-circuitée via la diode D1, le voyant L1 est donc alimenté sur une seule alternance par un circuit s'établissant par I via le fusible F, D1- L1 - D2 et R2. Si le fusible F est détérioré, le courant amené à L1 sera dépendant de la résistance R1, laquelle ne laissera passer qu'un courant ondulé, en raison de la présence de D2. Ce courant va charger le condensateur C1 jusqu'à ce que la lampe L1 s'amorce pendant un temps variable selon la valeur des composants R1 - Ci R2; l'amorçage de L1, selon un principe bien connu de ce type de montage dit : à relexotion, déchargera C1, et le cycle recommencera -L1 n'étant plus éclairée que par intermittence. Ce type de fonctionnement ne peut se produire que lorsque le fusible F est détruit, autrement la tension aux bornes de C1 sera toujours suffisante pour alimenter, en permanence, la lampe L1. REVENDICATIONS 1 - Perfectionnements aux variateurs électroniques fonctionnant sur ie principe du contra le de phase, destinés principalement à obtenir une réduction de la vitesse des moteurs asynchrones, utilisés en extraction d'air avec possibilité de pallier, par une temporisation appropriée, les inconvénients résultant de démarrages à faible allure; tout en limitant le courant, lors de la mise en marche, et, en cas d'incidents, signalant par le clignotement du voyant, un état de fonctionnement anormal du fusible incorporé en série avec I 'alimentation du moteur ou de toute autre charge inductive ou résistive, connectée en U. 2 - Caractérisé selon la revendication 1, par le fait que le fonction nement à pleine tension de la charge est obtenu en utilisant, conjointement, une thermistance du type CTP, montée en série avec une résistance R3. Cette thermistance se comportant, en dessous de son point de basculement, comme une résistance de faible valeur, donc constitu ant avec la résistance R3, un diviseur de tension, permettant de prélever aux bornes de R3, une fraction de la tension réseau. Cette dernière redressée par D3, en série avec R4 + R6 et la lampe néon d'un photocoupleur, composé de L2 et de Ph. Un condensateur électrolytique C2 aux bornes de R6 + L2, de l'ordre du microfarad, ne permettra l'amorçage de la lampe L2 que lorsque la tension, à ses bornes, aura atteint son seuil d'amorçage. Lorsque la thermistance Th atteindra son point de basculement, elle présentera alors, une résistance é!evée, et le rapport du diviseur de tension, constitué par Th et R3 sera inversé, et il en résultera que la tension, aux bornes de R3 deviendra insuffisante pour charger C2, et permettre l'amorçage de L2. La photorésistance Ph n'étant plus éclairée, reprendra une valeur de résistance, dite d'obscurité, trop élevée pour avoir une incidence sur la valeur de P. Le meme cycle se reproduisant lors de chaque mise en service du variateur. 3 - Caractérisé selon la revendication 2, par le fait que le délai nécessaire à la charge de C2 sera suffisant pour apporter une temporisation de quelques mS. du fonctionnement; cette temporisa tion ayant pour objet d'éviter que, lors de la mise en service à plein régime de la revendication 2, le courant consommé soit pendant un temps très court, très supérieur à celui pour lequel est calibré le fusible F, ainsi que l'interrupteur I 4 - Caractérisé selon la revendication 1, par le fait que, grâce à l'ensembleF constitué par la résistance R1, de forte valeur, schuntant le fusible F, aux diodes D1 et D2 et à ia résistance R2, on obtiendra, en cas de coupure accidentel le, de F, un effet de relaxation ayant pour but de signaler la destruction du fusible.