Brevet FR2641914A1 — publié le 19900720

La présente invention concerne un dispositif d'amorçage de deux triacs en série branchés entre une source de courant alternatif et une charge. Dans les installations électriques, notamment les installations de chauffage par appareils électriques individuels il est courant d'utiliser dans chaque appareil un triac composant d'un thermostat électronique. Par ailleurs d'autres triacs sont situés à dis-tance dans le tableau de répartition et ils sont pilotés par d'autres fonctions comme la régulation de température , la programmation ou l'optimisation d'abonnement EDF. De ce fait l'alimentation de la charge que constituent. le ou les appareils de chauffage individuels branchés en parallèle sur le réseau de distribution s'effectue, à partir de la source du courant alternatif, à travers un premier triac ou triac amont, qui est commun à une partie de l'installation, et d'autres triacs associés respectivement aux divers appareils et branchés en parallèle à la sortie du premier triac.Par conséquent pour assurer l'alimentation électrique d'une charge il est nécessaire de provoquer l'amorçage de deux triacs en série. Cet amorçage se révèle difficile à réaliser car chaque triac a besoin, -pour s'amorcer complètement, que trois conditions pratiquement simultanées, à moins d'une microseconde près, soient remplies à savoir une présence de la tension d'alimentation en amont du triac, c'est-à-dire du côté source d'alimentation, une présence d'un courant de gâchette produit par un circuit électronique, et une présence d'une charge afin que le courant à travers la charge et par conséquent le triac croisse suffisamment vite et maintienne conducteur le thyristor correspondant de ce triac pendant toute la durée de l'alternance, même Si le courant de gâchette disparait.Or dans le cas de deux triâcs branchés en série, les deux premières conditions sont seules remplies pour le triac amont, c'est-à-dire celui qui est le plus proche de la source de courant alternatif, tandis que pour le triac aval seule la troisième condition est remplie. En effet l'électronique de génération d'impulsion de gachêtte est alimentée en aval du triac amont. De ce fait aucun des deux triacs ne peut s'amorcer. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient par des moyens très simples, -peu onéreux et assurant à coup sûr un amorçage des deux triacs en série avec une grande fiabilité. A cet effet ce dispositif d'amorçage de deux triacs en série branchés entre une source de courant alternatif et une charge est caractérisé en ce que sur le triac amont, c'est-à-- dire celui qui est le plus proche de la source de courant alternatif, est branché en parallèle un élément dont l'impédance varie en fonction des conditions de fonctionnement, cet élément présentant une impédance élevée vis-à-vis de celle de la charge, c'est-à-dire ayant une valeur au moins dix fois plus grande, une impédance faible vis-à-vis du courant sous la tension d'alimentation alternative, laissant passer un courant d'intensité allant jusqu'à 250 milliampères, et une impédance très élevée pour les cas où la tension source lui est appliquée, afin d'éviter l'emballement. sous la tension de la source d'alimentation ou une tension voisine. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma électrique d'un dispositif d'amorçage de deux triacs en série suivant l'invention. La figure 2 est un schéma électrique partiel d'une forme d'exécution du dispositif d'amorçage. Sur la figure 1 est représenté un circuit d'alimentation de plusieurs charges U1,U2,U3 à partir d'une source de courant électrique S, à tension alternative de 220 V par exemple. L'alimentation de la charge.Ul à partir de la source S s'effectue à travers deux triacs en série à savoir un triac "amont" T1, branché directement à une phase ou au neutre de la source de courant à tension alternative S, et un triac aval T2 relié à une extrémité de la charge U1 dont l'autre extrémité est connectée à une phase ou au neutre de la source S.Sur la figure 1 ont été représenté deux autres charges additionnelles U2,U3 qui sont branchées également en parallèle sur la première charge U1, en aval du triac amont T1, la charge U2 étant connectée à travers un troisième triac T3 tandis que l'autre charge U3 est branchée à travers un interrupteur de fonction X. A chacun des triacs T1,T2,T3 est associée une électronique de commande respective E1,E2,E3 branchée en parallèle et qui fournit le courant à la gâchette G qui est nécessaire pour provoquer l'amorçage du triac. Chaque triac comprend par ailleurs deux électrodes A1,A2 entre lesquelles s'établit le courant lorsque le triac est amorcé. Pour que chacun des triacs T1,T2,T3 puisse s'amorcer il est nécessaire que trois conditions soient simultanément remplies, à moins d'une microseconde près, à savoir une tension doit être présente à l'électrode Al, un courant de gâchette doit être produit par ltélectronique E1,E2 ou E3, et la charge U1 ou U2 doit être présente afin que le courant I à travers cette charge et le triac croisse suffisamment vite et maintienne conducteur le triac pendant toute la durée de l'alternance même Si le courant de gâchette disparait.Pour obtenir la simultanéité de ces trois conditions il est prévu, suivant l'invention, de brancher en parallèle sur le triac amont T1, c'est-à-dire entre ses électrodes A1,A2, un élément F qui doit remplir trois conditions à savoir 1.- Il doit avoir une impédance élevée vis-à-vis de la charge U1 ou U2 pour ne pas laisser passer le courant I et de ce fait annuler la fonction assurée par le triac T1. Cette impédance doit être d'au moins dix fois celle de la charge Ul ou U2. 2.- I1 doit avoir une impédance faible vis-à-vis du courant passant sous la tension d'alimentation de 220 V, afin de pouvoir alimenter l'électronique E2 associée au deuxième triac T2, ainsi qu'éventuellement les autres électroniques telle que l'électronique E3 associée au triac T3. Cette impédance doit être telle que l'élément F doit laisser passer un courant ayant une intensité d'environ 250 milliampères. Cette faible impédance doit durer suffisamment longtemps pour que l'électronique E2 associée au triac aval T2 ait le temps de produire une impulsion de gâchette (charge de condensateurs de forte valeur). 3.- I1 doit avoir une impédance très élevée lorsque pour une raison.ou une autre le triac aval T2 n'existe pas et la charge U1 se retrouve branchée directement aux bornes du triac amont T1, ce qui fait alors apparaître aux bornes de l'élément F une tension voisine de 220 V. Ce cas est par exemple réalisé, avec le montage de la figure 1, si le contact de relais ou contacteur X se ferme, ce qui connecte directement la charge U3 à laquelle il est relié au triac amont Tl. L'élément F branché en parallèle sur le triac amont T1 et dont l'impédance est variable en fonction des conditions de fonctionnement, peut être réalisé de diverses manières. Suivant une première forme d'exécution qui est représentée sur la figùre 2 l'élément à impédance va-riable F est constitué par une ou plusieurs résistances R couplées à un limiteur thermique L, la résistance R et le limiteur thermique L étant branchés en série et étant reliés ainsi aux bornes Al,A2 du triac amont T1. La valeur de la résistance R est d'un kiloohm environ et la puissance est choisie pour supporter la tension de 220 V pendant quelques secondes, sans que la grosseur des résistances soit prohibitive. Le limiteur thermique L est accolé à la résistance R ou aux résistances et il coupe le courant dans la résistance R lorsque la température dépasse une certaine valeur (90cl), ce qui déconnecte le système le temps que la température redescende vers une valeur minimale (600C environ). La première caractéristique de l'élément R,L, c'est-àdire l'impédance élevée vis-à-vis de la charge U1, est obtenue par la valeur de la résistance R d'un kiloohm qui, en série avec une charge ayant une impédance de 5 à 100 ohms, donne une valeur d'impédance suffisamment élevée. La deuxième caractéristique, à savoir une valeur d'impédance faible vis-à-vis du courant sous la tension de 220 V, pour laisser passer un courant allant jusqu'à 250 milliampères, est obtenue également par le choix de la valeur de la résistance R de un kiloohm qui permet de laisser passer 220 milliampères. La durée du courant est longue puisqu'il s'agit d'une résistance à caractéristique tension/courant linéaire. La troisième caractéristique, c'est-à-dire l'impédance très élevée pour éviter l'emballement thermique sous la tension de la source d'alimentation, est assurée par le limiteur thermique L. Lorsque le triac Tl est bloqué et que le contact X se ferme sur une charge élevée (5 ohms), la tension aux bornes de la ou des résistances R est pratiquement de 220 V, ce qui développe une puissance élevée, de 50 W environ, dans la ou les résistances R ayant une valeur de 1000 ohms. Sans le limiteur thermique L, le dimensionnement de la résistance R et des dissipateurs correspondants serait prohibitif et le prix élevé. Lorsque le seuil de température du limiteur L est atteint, au bout de quelques secondes seulement dans une enceinte confinée de petite dimension, ce limiteur ouvre son contact et la puissance- calorifique est interrompue ainsi que la fonction de l'élément F. I1 convient de souligner que l'interruption de la fonction de l'élément F n'est pas toujours gênante puisque, d'après le processus décrit précédemment, cela ne se produit qu'après au moins quelques secondes de blocage complet du triac amont T1. La forme d'exécution particulière de l'invention qui a été décrite ci-dessus, si elle se révèle avantageuse puisqu'elle permet d'assurer l'amorçage à coup sûr des deux triacs en série, n'en présente pas moins l'inconvénient qu'elle exige plusieurs minutes pour le refroidissement et le réenclechement de l'élément F. Pour remédier à cet inconvénient on peut utiliser, comme élément F branché en parallèle sur le triac amont T1, un seul élément à coefficient de température positif ou élément CTP dont les caractéristiques sont choisies d'une manière très particulière, à savoir 1.- L'élément CTP est tel que branché directement à la source de courant alternatif à 220 V, son autoéchauffement provoque l'augmentation exponentielle de sa résistance et la puissance dissipée en son sein s'autolimite. 2.- L'élément CTP branché pendant plusieurs milliers d'heures sur la source à 220 V est capable- de résister aux surtensiona qui atteignent parfois 1000 V pendant 1 milliseconde. 3.- La première caractéristique de l'élément F est réalisée par autolimitation du courant, l'impédance devenant élevée lorsque le courant I cherche à s'établir avec le triac amont T1 bloqué. 4.- Pour assurer la deuxième caractéristique de l'élément F, l'élément CTP est choisi de manière à avoir une valeur au repos, c'est-à-dire à froid, très faible, de l'ordre d'une dizaine d'ohms, en laissant passer des courants assez elevés malgré une croissance rapide de la résistance en présence de ces courants. La durée de ces courants pour alimenter l'électronique E2 est assurée par le choix de la puissance de l'élément CTP. Plus la puissance de l'élément CTP est élevée plus les courants alimentant les électroniques E2,E3 situés en aval peuvent être élevés. 5.- La troisième caractéristique est assurée puisque l'élément CTP peut tout simplement supporter la tension de 220 V. Le refroidissement et donc le retour à l'état passant s'effectuent en moins de 100 millisecondes. Lors d'une réalisation de l'invention permettant de faire passer un courant de 120 mA dans l'électronique E2, la puissance développée au maximum sous une tension de 220 V est de 0,5 W, ce qui est facile à dissiper dans un petit boîtier. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'amorçage de deux triacs (T1,T2) en série branchés entre une source de courant alternatif (S) et une charge (ut), caractérisé en ce que sur le triac amont tel), c'est-à-dire celui qui est le plus proche de la source de courant alternatif (S), est branché en parallèle un élément (F) dont l'impédance varie en fonction des conditions de fonctionnement, cet élément présentant une impédance élevée vis-à-vis de celle de la charge (U1), c'est-à-dire ayant une valeur au moins dix fois plus grande, une impédance faible vis-à-vis du courant sous la tension d'alimentation alternative, laissant passer un courant d'intensité allant jusqu'à 250 milliampères, et une impédance très élevée pour les cas où la tension de la source lui est appliquée, afin d'éviter l'emballement sous la tension de la source d'alimentation (S) ou une tension voisine. 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément à impédance variable (F) est constitué par une ou plusieurs résistances (R > couplées à un limiteur thermique (L), la résistance (R) et le limiteur thermique (L) étant branchés en série et étant reliés ainsi aux bornes (A1,A2) du triac amont (Tl). 3.- Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la valeur de la résistance (R). est d'un kiloohm environ. 4.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément (F) branché en parallèle sur le triac amont (T1) est constitué par un seul élément à coefficient de température positif.