Brevet FR2637413A1 — publié le 19900406

APPAREIL DE COUPURE TELECOMMANDE. L'invention concerne un appareil de coupure telécommande unipoiaire ou multipolaîre, comportant un nispositif de coupure par pale, les différents pales étant respectivement connectes 3 uiIferentes pnases d'un réseau alternatif basse-tension, chaque dispositif de coupure comportant un contact mobile déplaçable entre des positions d'ouverture et de fermeture, un organe de telécommande comportant un électro-aimant, associe a un mecanisme de déplacement des contacts mobiles et comportant une bobine connectee a une source d'alimentation par l'intermédiaire d'un interrupteur statique comportant une électrode de commande, l'organe de télécommande comportant un circuit éleotronique de commande comportant au moins une entree sur laquelle sont appliqués des signaux de télécommande et une sortie produisant, en réponse å un signal de télécommande impliquant un changement de position des contacts mobiles, un ordre de commande synchronisé sur l'une des phases du réseau. Un tel appareil, dans lequel les ordres de commande synchronises sur l'une des phases du réseau sont appliques à l'électrode de commande de l'interrupteur statique pour commander un changement de position simultané des contacts mobiles de tous les pôles, peut fonctionner soit en teiérupteur, soit en contacteur. On a egalement propose des appareils à fonctions multiples comportant une entrée télérupteur et une entree contacteur.Dans les appareils de coupure de ce type, actionnes en charge, le fonctionnement en telerupteur et/ou en contacteur implique un grand nombre de changements de position des contacts noDiles. Or, on a remarque, notamment dans les appareils multipolaires de ce type, que l'usure des paies est trJs inégale. La pressente invention a pour but dfaméliorer la fiabilité des appareils de coupure de ce type en limitant les cifrences d'usure entre les paies. Dans ce but, l'appareil de coupure selon l'invention comporte un circuit auxiliaire aisposé entre la sortie du circuit électronique de commande et l'électrode de commande de l'interrupteur statique et destiné à appliquer sur ladite électrode, en réponse à un ordre de commande, une impulsion de commande déphasée aléatoirement par rapport audit ordre. Alors cue dans un appareil dans lequel le signal de commande de la bobinede l'électro-aim2nt est synchronisé avec 1 une des phases du réseau, l'ouverture ou la fermeture des contacts s'effectue toujours approximativement au même moment de la sinusoïde des signaux appliqués à un pale, les changements de position des contacts s'effectuent à des instants variables aléatoirement de la sinusoide, répartissant au mieux l'usure des contacts. Un tel circuit auxiliaire comporte de préférence un oscillateur produisant un signal d'horloge asynchrone et de fréquence supérieure à la fréquence du réseau, et des moyens de déphasage recevant en entrée l'ordre de commande et le signal d'horloge et permettant de déphaser l'impulsion de commande par rapport à l'ordre de commande. Selon un mode particulier de réalisation, les moyens de déphasage sont constitués par une bascule, de type D, recevant sur son entrée l'ordre de commande et sur son entrée horloge le signal d'horloge, et une porte logique ET dont les entrées reçoivent l'ordre de commande et le signal de sortie de la bascule et dont la sortie fournit l'impulsion de commande. Le circuit auxiliaire peut également comporter des moyens de calibration de l'impulsion de commande de manizre à en réduire la durée. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de l'exposé qui va suivre ae modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente le schéma synoptique d'un appareil de coupure selon l'invention. La figure 2 illustre les formes d'onde des signaux présents en aivers points du circuit représenté sur la figure 1. La figure 3 représente un second mode de réalisation du circuit auxiliaire pouvant être substitué au circuit auxiliaire de l'appareil de coupure selon la figure 1. La figure 4 illustre les formes d'onde des signaux présents en divers points du circuit selon la figure 3. L'appareil de coupure représenté a titre d'exemple sur la figure 1 comporte trois pôles 10, il et 12 comportant chacun un contact mobile 16 actionnable entre des positions d'ouverture et de fermeture. Chacun des pôles est relié par les bornes d'arrivée associées, respectivement 18, 19 et 20 å une phase différente d'un réseau d'alimentation alternatif basse tension. Chaque pôle peut, de manière connue, former un bloc unipolaire de coupure, plusieurs pales identiques pouvant être juxtaposés pour former un appareil de coupure modulaire bipolaire, tripolaire comme sur la figure, ou tétrapolaire. Un bloc de télécommande 22 est accolé aux pôles 10 à 12 de maniere constituer un système modulaire tripolaire de commande à distance. Le bloc de télécommande 22 est équipé d'un mécanisme de télécommande destiné à assurer le basculement simultané des contacts mobiles 16 des différents pôles. Ce bloc comporte au moins trois bornes de connexion 24, 26 et 28. La borne 24 reçoit les signaux de télécommande tandis que les bornes 26 et 28 sont des bornes d'alimentation dont l'une 26 est reliée à lune des phases du réseau et dont l'autre est reliée au neutre N.Les bornes 24, 26 et 28 sont connectées a l'intérieur du bloc de télécommande a un circuit électronique de commande (30,32,34) destiné à produire en réponse aux signaux de télécommande, des ordres de commande A synchronisées sur l'une des phases du réseau. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les ordres de commandes A sont synchronisés sur la phase du réseau alimentant le pale 10, le circuit électronique ae commande comportant un circuit d'horloge 32 connecté aux bornes d'alimentation 26 et 28 et produisant un signal d'horloge I synchronisé sur le réseau, donc de période 20ms pour un réseau à 50 Hz. Le circuit électronique de commande comporte également un circuit d'alimentation 34 qui peut avantageusement être connecté aux mêmes bornes d'alimentation 26 et 28 de manière à fournir au circuit électronique de commande les tensions continues qui lui sont nécessaires. il est bien entendu que ces tensions continues pourraient etre fournies par tout autre moyen équivalent (batteries,...> . Le bloc de télécommande 22 comporte également un électro-aimant dont la bobine 36 est connectée par l'intermédiaire d'un interrupteur statique 38 à une source d'alimentation. Dans le mode de réalisation préféré représenté sur la figure, la bobine 36 est connectée en série avec un thyristor entre les bornes de connexion 26 et 28. Il est évident que la source d'alimentation peut être différente et constituée par une source auxiliaire indépendante de tension alternative ou de tension continue, l'interrupteur statique étant dans ce dernier cas un transistor de puissance, par exemple un transistor à effet de champ. Le circuit électronique de commande peut commander un fonctionnement de l'appareil soit en télérupteur soit en contacteur, ou même dans le cas où il comporte une seconde entrée de télécommande (non representée) un fonctionnement multiple télérupteur et/ou contacteur. Dans tous les cas de fonctionnement, les ordres de commande A de sortie du circuit électron-ue de commande sont synchronisés, grâce au circuit a'horloge 32, sur l'une des phases du réseau. Ceci provoque une ouverture ou une fermeture de chacun des pôles à un instant prédéterminé de la courbe sinusoïdale du signal d'alimentation qui lui est appliqué. Si lton considere par exemple un appareil tripolaire, alimenté par un réseau triphasé, compte tenu du temps T nécessaire à l'ouverture ou à la fermeture des contacts, si l'ouverture ou la fermeture a lieu dans le premier pôle (instants t6 ou t7) lorsque le courant (I1, figure 2 > (pour l'ouverture} ou la tension (pour la fermeture) est sensiblement à son maximum, pour les seconds et troisièmes pales, l'ouverture ou la fermeture des contacts associés aura lieu pour des courants (12, 13;; figure 2) très inférieurs, Ceci a pour conséquence une usure très inégale des pôles. Selon l'invention, cet inconvenient est évite grâce à l'introduction entre la sortie du circuit électronique de commande 30 et l'électrode de commande de l'interrupteur statique d'un circuit auxiliaire produisant des impulsions de commande déphasées aléatoirement par rapport aux ordres de commande. Selon un mode de réalisation préferé représente sur la figure 1, ceci est réalisé au moyen d'un circuit oscillateur 40, alimenté par le circuit d'alimentation 34, et produisant en sortie un signal d'horloge B de fréquence supérieure à la fréquence du réseau et non synchronisé sur celui-ci. Ceci peut être réalisé par tout moyen connu, par exemple par un multivibrateur astable ayant la fréquence désirée ou de fréquence plus élevée (par exemple 100kHz) suivi par un diviseur. Le signal d'horloge B (figure 2 > est appliqué à l'entrée horloge d'une bascule 42, de type D, recevant sur son entrée Di les signaux A de sortie du circuit 30. On obtient ainsi sur la sortie de la bascule un signal Qi déphasé aléatoirement vis à vis du signal A. Ceci ressort clairement des formes d'onde représentées sur la figure 2. En effet tandis que le front montant du signal A, aux temps tO ou t2, cofncide avec le passage à zéro (par exemple le début de la demi-onde positive) de la sinusoïde du courant I1 traversant un premier pale (phase 1 du réseau), le signal Q1 ne passe à la valeur logique 1 qu'au front montant suivant du signal d'horloge B, c'est à dire respectivement aux instants tl ou t3. Le déphasage, tl-tO ou t3-t2, entre les fronts montants des signaux A et 3, asynchrones, est variable et cette variation est aléatoire. Elle peut varier entre 0 et une période du signal d'horloge v. Les signaux A et Q1 sont combinés par une porte logique ET d4 de manière à fournir un signal C dont le front montant est déphasé de manière aléatoire vis à vis du front montant de l'ordre de commande correspondant A et dont le front descendant coïncide avec le front descendant de l'ordre A, c'est à dire avec le passage à zéro suivant (fin de la desi-one -,ositive) oes signaux associés à la phase 1 du réseau. Le signal C de sortie du circuit auxiliaire est appliqué, éventuellement par l'intermédiaire d'un circuit d'adaptation (non représenté), à l'électrode de commande de l'interrupteur statique 38. Le temps T nécessaire à l'ouverture ou à la fermeture des contacts après application d'une impulsion de commande C sur l'électrode de commande de l'interrupteur statique étant sensiblement constant, le changement de position des contacts aura lieu aux instants t4 et t5, en des positions différentes des sinusoides associées à chaque phase et non pas toujours dans la même position (t6,t7) comme lorsque les ordres de commande synchronisés A sont appliqués au commutateur statique.Sur le figure 2, on voit que pour deux ordres de commande A successifs, l'ouverture des contacts a lieu au temps t4 lorsque la sinusoïde (I3) liée à la phase 3 est, en valeur absolue, à son maximum, tandis cue les sinusoïdes (Il et 12) lites aux phases 1 et 2 sont inférieures à la moitie de leur valeur maximun, la fermeture des contacts ayant lieu à l'instant t5 pour lequel I2 est presque nul, I3 est, en valeur absolue, voisin de I3/2 et I1 est proche du maximum. il est clair qu'il est ainsi possible d'avoir une usure moins inégale des contacts des différents pales.La fréquence du signal d'horloge B de sortie de l'oscillateur 40 devra être choisie en tenant compte du déphasage maximum désiré, du temps T nécessaire à l'ouverture ou à la fermeture, et de la fréquence du réseau. A titre d'exemple, pour une fréquence de réseau de 50 ou 60 Hz, cette fréquence d'horloge pourra être comprise entre 120 Hz et 800 hz environ. Dans le cas ou le commutateur statique est un transistor a effet de champ, donc un élément dont l'électrode de commande a une consommation en courant faible, le circuit auxiliaire tel que décrit ci-dessus est parfaitement adapté. Par contre si l'on utilise un thyristor, le courant appliqué a la gâchette de celui- ci peut être relativement important, ce qui implique un circuit d'alimentation 34 capable de fournir ce courant.En pratique on dispose un transistor, alimenté par une tension continue (par exemple 2aV) distincte de la tension continue (typiquement 5V > alimentant les autres circuits logiques du bloc télécommande, entre la sortie du circuit auxiliaire et la gâchette du thyristor et, pour réduire la consommation, on réduit la durée des impulsions de commande appliquées à la base du transistor. La figure 3 représente une variante du circuit auxiliaire selon l'invention, dans laquelle les impulsions de commande E sont non seulement déphasées aléatoirement par rapport aux ordres de commande A, mais également calibrés de manière à en limiter la duree. Les éléments identiques à ceux du circuit auxiliaire selon la figure 1 portent les mêmes références. Le circuit auxiliaire selon la figure 3 comporte une seconde bascule 46, de type D, recevant sur son entrée D2 le signal de sortie 1 de la première bascule 42, et sur son entrée d'horloge le signal 3 complémentaire du signal d'horloge B de sortie de l'oscillateur 40. Le signal Q2 de sortie de la seconde bascule est en conséquence décalé d' une demi-période de 1' norloge par rapport au signal Q1 de sortie de la première bascule (figure 4). Ce décalaye est utilisé par une porte logique ET 48 recevant en entrée les signaux Q1 et Q2 pour former un signal E dont le front montant est aécalé de manière aléatoire (tO-t1, t2-t3) par rapport au front montant de l'ordre de commande A de la même maniere que le signal C selon le mode de réalisation de la figure 1, et dont les impulsions ont une durée constante, gale a une demi-période du signal d'horloge B. il est bien évident que d'autres circuits de calibration pourraient être utilisés de la même manière, la durée des impulsions de commanae pouvant être différente d'une demipériode du signal d'horloge B. Tandis que l'invention a été décrite pour un appareil de coupure tripolaire, il est clair que l'utilisation du principe d'un déphasage aléatoire est applicable quel que soit le nombre de pôles. Dans le cas d'un appareil unipolaire, il peut également être intéressant d'éviter que l'ouverture ou la fermeture ait lieu toujours au même moment de la sinusoïde. On peut ainsi obtenir, dans tous les types d'appareil, une usure moyenne des contacts des différents pôles. REVENDICATIONS 1. Appareil de coupure télécommande unipolaire ou multipolaire, comportant un dispositif de coupures par pales (18-20), las différents pales étant respectivement connectés à différentes phases d'un réseau alternatif basse-tension, chaque dispositif de coupure comportant un contact mobile (15} déplaçable entre des positions d'ouverture et de fermeture, un organe de télécommande comportant un électro-aimant, associé a' un mécanisme de deplacement des contacts mobiles et comportant une bobine (36 > connectée à une source d'alimentation par l'intermédiaire d'un interrupteur statique (38) comportant une électrode de commande, l'organe de télécommande comportant un circuit électronique de commande (30,32,34) comportant au moins une entrée (24) sur laquelle sont appliqués des signaux de télécommande et une sortie produisant, en réponse à un signal de télécommande impliquant un changement de position des contacts mobiles, un ordre (A) de commande synchronisé sur l'une des phases (Il > du réseau, appareil caractérisé en ce qu'il comporte un circuit auxiliaire (40-44; 40,42, 46,48) disposé entre la sortie (A > du circuit électronique de commande et l'électrode de commande de l'interrupteur statique (38) et destiné à appliquer sur ladite électrode, en réponse à un ordre de commande (A), une impulsion de commande (C,E) déphasée aléatoirement par rapport audit ordre. 2. Appareil de coupure selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit auxiliaire comporte des moyens t40) de production d'un signal d'horloge (B) de fréquence supérieure a' la fréquence du roseau et asynchrone par rapport au réseau et des moyens (42,44) de déphasage de l'ordre de commande recevant en entrée ledit ordre de commande (A) et ledit signal d'horloge (U) et produisant en sortie ladite impulsion de commande (C,). 3. Appareil de coupure selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déphasage sont constitués par une bascule {4cl, de type D, recevant sur son entrée (Dl), ordre de commande (A) et sur son entrée horloge le signal d'horloge (B), et une porte logique ET (44) dont les entrées reçoivent l'ordre de commande (A) et le signal (Q1) de sortie de la bascule (42) et dont la sortie fournit l'impulsion de commande (C). 4. Appareil de coupure selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit auxiliaire comporte de plus des moyens (46,48) de calibration de l'impulsion de commande ( 5. Appareil de coupure selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que les moyens de déphasage et de calibration comportent une première bascule (42 > , de type D, sur entrée (D1) de laquelle est appliqué l'ordre de commande (A) et sur l'entrée d'horloge de laquelle est appliqué le signal d'horloge (B), une seconde bascule (46) dont l'entrée (D2) est connectée à la sortie (QI) de la première bascule et dont l'entrée horloge reçoit un signal (B) complémentaire du signal (B) d'horloge, la sortie (Q1) de la première bascule et la sortie complémentaire (Q2) de la seconde bascule étant appliquées aux entrées d'une porte logique ET (48) dont le signal de sortie (E) constitue ladite impulsion de commande calibrée.