Brevet FR2584248A1 — publié le 19870102

La présente invention se rapporte à un circuit électrique pour limiter un courant d'appel et en particu- lier une pointe de courant qui peut se produire à l'allu- mage d'une lampe à incandescence. On sait que les moteurs et les lampes à incan- descence prennent un courant d'appel qui est plusieurs fois ou une dizaine de fois plus grand que leur courant nominal, lorsqu'on les couple à une source de courant al- ternatif. Plus particulièrement, la pointe de courant dans le filament d'une lampe à l'allumage est l'un des facteurs principaux provoquant le claquage du filament. On a proposé divers circuits pour limiter ce courant d'appel. Par exemple, les modèles d'utilité japonais Kokai n 118 572/74 et 12 269/78 proposent des circuits dans lesquels une résistance ayant un coefficient de tempé- rature négatif,telle qu'une thermistance, est raccordée en série avec une lampe à incandescence afin d'augmenter la résistance de charge qui est initialement couplée à une source de courant alternatif. Ce circuit est pratique mais il présente des inconvénients en ce qu'il est difficile de régler l'intervalle de temps nécessaire pour obtenir un fonctionnement stable de la lampe à incandescence, et en ce que la résistance consomme une quantité d'électricité non négligeable par rayonnement de chaleur puisqu'un courant relativement élevé circule continuellement dans la résis- tance pendant le fonctionnement. Dans les brevets japonais Kokai n 215 697/84 et 230 298/84, le présent inventeur a proposé des procédés qui évitent ces inconvénients des circuits connus et dans lesquels une résistance de limitation de courant d'appel, connectée en série avec une lampe à incandescence, est courtcircuitée lorsqu'un filament de lampe a atteint son état de fonctionnement stable, par raccordement en série d'un élément de détection de courant, tel qu'une diode ou un transformateur de courant, avec la résistance; raccor- dement d'un thyristor en parallèle avec la résistance; et -.:application,par l'intermédiaire d'un circuit de temporisa- tion, de la tension aux bornes de l'élément de détection de courant immédiatement après couplage d'une source d'a- l;imentation. Ces procédés sont efficaces pour limiter le -ourant d'appel mais ils présentent encore l'inconvénient -que les circuits de limitation de courant d'appel utilisés À consomment une quantité d'électricité relativement élevée, puisque l'élément de détection de courant reste branché en 1- série dans le circuit principal même après que le filament de lampe ait atteint son fonctionnement stable. Compte tenu de ce qui précède, la présente in- vention a pour objet d'éviter les inconvénients des cir- o uits connus. Elle a également pour objet un circuit de li- :mitation de courant d'appel qui consomme moins d'électri- cité pendant son fonctionnement. Conformément à la présente invention, ces objec- _,....,tifs sont atteints par un circuit comprenant un élément de limitation de courant raccordé en série avec une charge 2. un redresseur commandé raccordé en parallèle avec l'élément de limitation de courant; un photocoupleur; et un circuit de temporisation ayant une constante de temps, raccordé par l'intermédiaire du photocoupleur à la gâchette du redres- . Seur commandé. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description ci-après de ces modes de réalisation, non limitatifs, représentés sur les dessins annexés dans les- -quels Fig.1 est un schéma du circuit de base conforme 3 à l'invention; Fig.2 est un mode de réalisation dans lequel une résistance au cadmium est utilisée dans le photocoupleur Fig.3 illustre un mode de réalisation dans lequel -une pile solaire ou un phototransistor sont utilisés dans le photocoupleur; et Fig.4 illustre un mode de réalisation dans lequel deux paires d'un thyristor à triode à blocage inverse et d'un phototransistor sont utilisées en combinaison. Dans l'ensemble des dessins annexés, le symbole AC désigne une source de courant alternatif; SW, un inter- rupteur; R, une résistance; C, un condensateur; J, une diode de régulation de tension; D, une diode; LD, une diode électroluminescente; CdS, une résistance au cadmium; PT, un phototransistor; Z, une charge; PC, un photocou- pleur; DC, un circuit de temporisation; TRIAC, un thyris- tor à triode bidirectionnel; et SCR, un thyristor à triode à blocage inverse. La figure 1 est un schéma du circuit de base con- forme à l'invention. Dans ce circuit, une résistance R s de limitation de courant d'appel est raccordée en série avec une charge Z, telle qu'une lampe à incandescence, et un redresseur commandé, tel qu'un thyristor à triode bi- directionnel TRIAC, est raccordé en parallèle avec la ré- sistance Rs de limitation de courant d'appel. La sortie d'un circuit de temporisation DC., qui-est alimenté séparément par une source de courant alternatif AC, est re- liée par l'intermédiaire d'un photocoupleur PC à la gâchet- te du thyristor à triode bidirectionnel TRIAC. Comme exemples de photocoupleurs avantageusement utilisables dans l'invention, on peut citer ceux dans les- quels une diode électroluminescente est combinée à une pile photovoltaïque, telle qu'une pile solaire, qui engendre une force électromotrice lors de la photo-émission de la diode électroluminescente, et un phototransistor qui amplifie le photo-courant engendré par la photoémission de la diode électroluminescente. On explique maintenant le fonctionnement du cir- cuit représenté sur la figure 1. Lorsque la source de cou- rant alternatif AC est couplée au circuit par fermeture de l'interrupteur SW, un courant alternatif circule à travers la charge Z et la résistance Rs de limitation de courant d'appel qui est raccordée en série avec la charge Z. La charge du circuit de temporisation d'essai est démarrée par la fermeture de l'interrupteur de la source de courant alternatif AC et le thyristor à triode bidirectionnel TRIAC est activé, par l'intermédiaire du photocoupleur PC, de ma- nière à court-circuiter la résistance R de limitation de courant d'appel dès que la tension aux bornes du circuit de temporisation atteint un niveau de tension prédétermine. La charge réceptrice Z est alimentée à sa tension nominale en même temps que la résistance R de limitation de courant S d'appel est court-circuitée. Le courant d'appel qui peut se produire dans la charge réceptrice Z est sensiblement limité par réglage de la constante de temps du circuit de temporisation DC à la durée nécessaire au chauffage du filament de lampe, de 0,5 à 2 secondes environ et de préférence de 0,1 à 1 seconde environ, puis court-circuitage de la résistance Rsde li- mitation de courant d'appel pour alimenter le filament de lampe à sa tension nominale. Puisque la résistance principale dans le circuit principal est seulement la charge réceptrice Z lorsque la résistance Rs de limitation de courant d'appel est court- circuitée, l'électricité consommée par l'ensemble du cir- cuit est très réduite. Le circuit représenté sur la figure 2 est un mode de réalisation dans lequel le photocoupleur PC est composé d'une diode émettrice de lumière LED et d'une résistance au cadmium CdS. Dans ce circuit, la fermeture de l'interrupteur d'alimentation SW fait circuler un courant alternatif à travers la charge Z et la résistance Rs de limitation de courant d'appel qui est raccordée en série avec la charge Z, et en même temps le courant pulsatoire, produit par re- dressement au moyen de la diode D, commence à charger le condensateur C1 à travers la résistance R1, ces deux compo- sants étant reliés dans le circuit de temporisation DC. Lorsque la durée déterminée par la constante de temps du circuit de temporisation DC est écoulée, le condensateur C1 se décharge à travers la résistance R2 dans le photo- coupleur PC pour activer la diode émettrice de lumière LED. La photo-émission de la diode émettrice de lumière LED di- minue la grandeur de la résistance au cadmium CdS, de sor- te qu'un courant alternatif circule, à travers la résis- tance R4, vers la gâchette du thyristor à triode bidirec- tionnel TRIAC, raccordé en parallèle avec la résistance Rs de limitation de courant d'appel, de manière à exciter le thyristor à triode bidirectionnel TRIAC, ce qui court-cir- cuite la résistance Rs de limitation de courant d'appel. De cette manière, la charge réceptrice Z est alimentée à sa tension nominale. Si on suppose que la charge Z est une lampe à incandescence de 100 watts, la résistance de son filament à température ambiante est de l'ordre de 8 ohms. Le cou- plage direct du filament à sa tension alternative nominale engendre un courant d'appel de 12,5 ampères environ, qui peut être limité à 0,92 ampères environ par raccordement d'une résistance Rs de limitation de courant d'appel de ohms en série avec la charge réceptrice Z, au moyen du circuit conforme à l'invention. Ainsi, le claquage du fi- lament, provoqué par une pointe de courant initiale,peut être évité par un réglage correct de la constante de temps de la résistance R1 et du condensateur C1 utilisés dans le circuit de temporisation, pour permettre le chauffage du filament pendant 0,5 à 2 secondes environ et de préférence 0,5 à 1 seconde environ, puis activation du thyristor à triode bidirectionnel TRIAC raccordé en parallèle avec la résistance Rs de limitation de courant d'appel, de manière à alimenter la charge Z à sa tension nominale. Le circuit représenté sur la figure 3 est un mode de réalisation dans lequel un phototransistor PT,qui ampli- fie un photo-courant engendré par photo-émission, ou une pile solaire ayant un effet photo-voltaïque sont utilisés dans le photocoupleur PC à la place de la résistance au cadmium CdS. La figure 4 représente un circuit dans lequel deux thyristors à triode à blocage inverse SCR1 et SCR2 et deux photo-transistors PT1 et PT2 sont utilisés en combinaison pour actionner le thyristor à triode bidirec- tionnel TRIAC. Dans ce circuit, l'alimentation de demi-cycle positif excite le phototransistor PT2, de sorte que la résistance R de limitation de courant d'appel est court- s circuitée par le thyristor à triode bidirectionnel TRIAC, tandis que les demi-cycles négatifs excitent le photo- transistor PT1 et la tension aux bornes de la résistance R3 excite le thyristor à triode bidirectionnel TRIAC pour court-circuiter la résistance Rs de limitation de courant d'appel. Comme décrit ci-dessus, le présent circuit de limitation de courant d'appel a l'avantage que le courant d'appel dans une lampe à incandescence peut être effecti- vement limité,avec une consommation d'électricité réduite puisque, contrairement aux circuits usuels, une résistance à coefficient de température négatif ou un élément de dé- tection de courant ne reste pas raccordé dans le circuit principal lorsque la lampe à incandescence a atteint son fonctionnement stable. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. Revendications 1. Circuit de limitation du courant d'appel, comprenant un élément de limitation de courant (Rs) rac- cordé en série avec une charge réceptrice (Z), caractérisé en ce qu'il comprend: un redresseur commandé (TRIAC) rac- cordé en parallèle avec l'élément de limitation de courant; un photocoupleur (PC); et un circuit de temporisation (DC) ayant une constante de temps, raccordé par l'intermé- diaire du photo-coupleur à la gachette du redresseur com- mandé. 2. Circuit suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que le redresseur commandé est un thyristor à triode bidirectionnel. 3. Circuit suivant la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que le photocoupleur est composé d'une dio- de émettrice de lumière (LED) et d'une résistance au cad- mium (CdS) ou d'une pile solaire. 4. Circuit suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la charge réceptrice est une lampe à incandescence. 5. Circuit suivant l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la constante de temps est réglée dans la plage de 1/2 à 2 secondes. 6. Circuit suivant l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que le circuit de temporisation est un circuit à constante de temps de type RC.