Brevet FR2757708A1 — publié le 19980626

APPAREIL ELECTRIQUE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE CONTROLE DE CHARGE L'invention concerne un appareil électrique comportant un dispositif de contrôle de l'alimentation d'une charge et un circuit de traitement connecté audit dispositif de contrôle. Dans les appareils électriques connus comportant des dispositifs de contrôle de l'alimentation d'une charge, la tension d'alimentation de ladite charge est découpée à l'aide de composants électroniques de puissance, notamment des triacs ou des thyristors. I1 est connu de commander des charges électriques en découpant la tension d'alimentation. En courant alternatif, le découpage se fait à chaque demi-alternance selon un angle d'amorçage prédéterminé fixe ou variable. Cependant, avec ce type de commande, les variations de tension peuvent être très importantes lorsque l'amorçage de la conduction commence vers la crête de la tension sinusoïdale. De plus, les perturbations parasites générées par les variations de tension ne sont pas faciles à éliminer par filtrage. Dans d'autres appareils électriques connus, notamment dans des minuteries à préavis d'extinction d'éclairage, il est nécessaire de réduire la puissance fournie à la charge avant un arrêt total d'éclairage. Pour réduire la puissance fournie à la charge, les minuteries fournissent une seule polarité de la tension alternative. Dans ce cas, une seule alternance alimente la charge et la puissance fournie est diminuée sensiblement de moitié. Pour atteindre ce résultat, il suffit d'intercaler une diode dans la ligne d'alimentation de la charge. Ce type de contrôle de charge génère sur le réseau une composante de courant continu. Cette composante génère des perturbations harmoniques dans le réseau de distribution. De plus, les charges prévues pour fonctionner en courant alternatif ne peuvent pas toujours être alimentées en courant continu sans être endommagées ou avoir une durée de vie plus réduite. L'invention a pour but un appareil électrique comportant un dispositif de contrôle de charge fournissant un courant adapté aux charges pour courant alternatif et n'ayant pas un taux de perturbation harmonique élevé. Selon l'invention, L'appareil électrique comporte des moyens de détermination de la polarité d'une tension d'alimentation connectés entre une ligne d'alimentation et le circuit de traitement, des moyens d'interruption connectés à des bornes de sorties et au circuit de traitement et commandés par demi-alternances intermittentes et ayant deux polarités pour réduire une tension d'alimentation moyenne fournie à une charge. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le circuit de traitement commande la fermeture des moyens d'interruption d'un nombre prédéterminé de demi-alternances pendant des cycles comportant un nombre impair de demi-alternances consécutives. Selon un mode de réalisation préférentiel, le circuit de traitement commande la fermeture des moyens d'interruption pendant deux demi-alternances et l'ouverture desdits moyens d'interruption pendant une demi-alternance de cycles comportant trois demi-alternances consécutives. Selon une première variante, le circuit de traitement commande l'ouverture des moyens d'interruption pendant des demi-alternances intercalées chacune entre deux demi-alternances pendant lesquelles lesdits moyens d'interruption sont commandés en fermeture. Selon une seconde variante, le circuit de traitement commande la fermeture des moyens d'interruption de trois demi-alternances pendant un cycle de cinq demi alternances consécutives, une demi alternance commandée en fermeture étant intercalée entre deux demi-alternances commandées en ouverture. De préférence, entre chaque cycle consécutif la première demi-alternance pour laquelle le circuit de traitement commande la fermeture des moyens d'interruption, change de polarité. Le circuit de traitement commande les moyens d'interruption de manière fournir à la charge pendant une premier et un second cycles successifs une tension moyenne ayant une première polarité pendant le premier cycle et une tension moyenne ayant une seconde polarité inversée par rapport à la première pendant le second cycle. Selon un développement de l'invention, le circuit de traitement a les fonctions d'une minuterie à préavis d'extinction. De préférence, les moyens de détection sont isolés électriquement entre la ligne du réseau et le circuit de traitement. L'appareil électrique peut comporter des moyens de commande électriquement isolés connectés entre le circuit de traitement et les moyens d'interruption. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels - La figure 1 représente un schéma d'installation d'un appareil électrique connu de type minuterie. - La figure 2 représente un schéma d'installation d'un appareil électrique selon un mode de réalisation de l'invention. - Les figures 3 à 6 représentent des courbes de tensions pouvant être fournies par des appareils selon des modes de réalisation de l'invention. Le schéma de la figure 1 représente une installation d'un appareil électrique 1 de type minuterie à préavis d'extinction d'éclairage. L'appareil comporte un circuit de traitement 2 connecté à travers une première entrée 3 à un bouton poussoir 4 relié à une première ligne d'alimentation 5, et à travers une seconde entrée 6 à une seconde ligne 7 d'alimentation. Le circuit 2 reçoit sur les entrées 3 et 6 des informations de commande. L'appareil électrique 1 comporte des sorties pour commander des charges électriques, notamment des appareils d'éclairage. Une première sortie 8 est connectée à la première ligne d'alimentation 5 et une seconde sortie 9 est connectée à des charges électriques, par exemple, une lampe 10 ou le primaire d'un transformateur 11 alimentant une lampe 12. La lampe 10 et le transformateur étant connectés également à la seconde ligne d'alimentation 7. Lorsque le bouton poussoir est actionné, le circuit de traitement 2 commande la fermeture d'un contact 13 connecté dans l'appareil entre les sorties 8 et 9. Dans les minuteries classiques, le contact reste fermé pendant un temps prédéterminé, puis le circuit de traitement commande l'ouverture du contact. Dans des minuteries à préavis d'extinction d'éclairage, un dispositif de commande 14 de réduction d'éclairage est commandé par le circuit de traitement pendant un temps prédéterminé avant l'extinction totale des lampes. Sur le schéma de la figure 1, le dispositif est connecté en parallèle sur le contact 13 et au circuit 2 de traitement. Les dispositifs 14 connus alimentent les charges 10, 1 1 et 12 avec une polarité de tension correspondant à une demi-alternance d'une tension sinusoïdale. Pour effectuer cette fonction le dispositif 14 comporte des diodes ou des thyristors. Ce type de contrôle de charge risque de diminuer la durée de vie des lampes et ne peut pas être utilisé lorsque des lampes 12 sont alimentées par l'intermédiaire de transformateurs 11. La composante continue risque de saturer le circuit magnétique des transformateurs et générer des courants primaires continus importants. Sur des lampes à filament, la composante continue crée un transport de matière qui fragilise le filament et diminue la durée de vie de ladite lampe. Dans un appareil selon l'invention, la tension appliquée à la charge n'a pas de composante continue perturbatrice ni de variation de tension générant des signaux parasites sur le réseau de distribution. La tension fournie par un appareil selon un mode de réalisation de l'invention supprime certaines demi-alternances du réseau alternatif mais a une composante continue nulle ou quasi nulle. Le circuit de traitement d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention reçoit un signal représentatif de la polarité de la tension du réseau et commande un interrupteur électronique bidirectionnel à chaque demi-alternance pour supprimer une ou plusieurs demialternances dans un cycle de nombre impaire de demi-alternances successives. Un appareil selon un mode de réalisation de l'invention, représenté sur la figure 2, comporte un optocoupleur 15 dont la diode d'entrée est connectée à travers une résistance 16 entre la première et la seconde lignes 5 et 7 d'alimentation. Les sorties de l'optoeoupleur sont connectées à des entrées du circuit de traitement pour fournir des signaux représentatifs de la polarité des demi-alternances de tension. La charge est commandée par un triac 17 connecté entre les sorties 8 et 9. La conduction du triac 17 est commandée par un second optocoupleur 18 dont la sortie est connectée en série avec une résistance 19 entre la gâchette et l'anode dudit triac. L'optocoupleur est, de préférence, du type optotriac. L'entrée de l'optoeoupleur est connectée à travers une résistance 20 à des sorties du circuit de traitement 2. Dans le mode de réalisation de la figure 2, l'appareil électrique fonctionne de la manière suivante. Tant que l'entrée 3 ne reçoit pas un signal de commande le circuit de traitement ne commande pas la conduction du triac et les charges ne sont pas alimentées. Ensuite, dès qu'un bouton poussoir est actionné, le circuit 2 commande la conduction totale du triac. Toutes les demi-alternances sont appliquées aux charges pendant une première durée prédéterminée. Puis, le circuit de traitement commande la conduction du triac en alimentation réduite pour prévenir l'extinction pendant une seconde durée prédéterminée. Dans le mode de fonctionnement en alimentation réduite, le circuit de traitement utilise les informations de polarité de tension pour commander le triac selon un cycle de demialternances prédéterminé. Un cycle préférentiel de demi-alternances prédéterminé est représenté sur la figure 3. Le circuit de traitement 2 commande la conduction du triac pendant deux premières demialternances consécutives 21 et 22 parmi un groupe G1 de trois demi-alternances 21, 22, et 23 consécutives. Dans ce mode de réalisation une seule demi-alternance 23 sur trois est supprimée. Le nombre de demi alternances du groupe étant impair, les polarisés respectives des demi-alternances fournies ou supprimées changent à chaque cycle. Par exemple, sur la figure 3, une première demi-alternance 24 d'un cycle a une polarité négative alors que la première demi-alternance 21 du cycle précédant est positive. Sur la figure 4, deux demi-alternances sur trois sont supprimées, la seconde et la troisième. Dans ce cas, la tension transmise à la charge est réduite de deux tiers. Pour éviter des clignotements de la charge, le nombre de demi-alternances consécutives bloquées doit être faible. Ce nombre est de préférence égal à un ou deux. Sur la figure 5, le circuit de traitement commande la charge pendant trois demi-alternances sur un groupe G2 de cinq demi-alternances consécutives. Dans ce cas, la seconde et la quatrième demi-alternances sont supprimées alors que la première, la troisième et la cinquième sont fournies à la charge. Cette séquence est identique à chaque cycle. Selon la courbe de la figure 6, la tension appliquée à la charge comporte 4 demi-alternances sur sept demi-alternances consécutives d'un groupe G3. Les demi-alternances supprimées sont la seconde, la quatrième et la sixième de chaque groupe. La commande de charge avec des cycles d'alimentation en tension selon les figures 3 à 6 est réalisée facilement par un appareil simple et peu coûteux, selon le mode de réalisation de la figure 2. Dans le mode de réalisation de la figure 2, la commande de la charge est réalisée par un triac, mais il est évident que d'autres composants électroniques de puissance peuvent convenir. L'appareil électrique décrit ci-dessus est de préférence une minuterie à préavis d'extinction. Cependant, l'invention peut être appliquée à d'autres appareils électriques contrôlant la tension moyenne appliquée à une charge. Les courbes des tensions représentées sur les figures 3 à 6 montrent des modes préférentiels de contrôle de la tension de charge, mais d'autres cycles dans d'autres modes de réalisation de l'invention sont possibles. REVENDICATIONS 1. Appareil électrique comportant un dispositif de contrôle (1) de l'alimentation d'une charge (10, 11, 12) et un circuit de traitement (2) connecté audit dispositif de contrôle, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détermination de la polarité d'une tension d'alimentation connectés entre une ligne d'alimentation (5, 7) et le circuit de traitement, des moyens (17) d'interruption connectés à des bornes de sorties et au circuit de traitement (2) et commandés par demi-alternances intermittentes et ayant deux polarités pour réduire une tension d'alimentation (V) moyenne fournie à la charge. 2. Appareil électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de traitement commande la fermeture des moyens d'interruption d'un nombre prédéterminé (21, 22) de demi-alternances pendant des cycles comportant un nombre impair de demi-alternances consécutives (21, 22, 23, G1, G2, G3). 3. Appareil électrique selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le circuit de traitement commande la fermeture des moyens d'interruption pendant deux demialternances (22, 23) et l'ouverture desdits moyens d'interruption pendant une demialternance (23) de cycles comportant trois demi-alternances consécutives (G1). 4. Appareil électrique selon la revendication 2 caractérisé en ce que le circuit de traitement commande l'ouverture des moyens d'interruption pendant des demi-alternances (23-26) intercalées chacune entre deux demi-alternances pendant lesquelles lesdits moyens d'interruption sont commandés en fermeture (22, 24). 5. Appareil électrique selon l'une des revendications 2 ou 4 caractérisé en ce que le circuit de traitement commande la fermeture des moyens d'interruption de trois demi-alternances pendant un cycle de cinq demi-alternances consécutives (G2), une demi-alternance commandée en fermeture étant intercalée entre deux demi-alternances commandées en ouverture. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'entre chaque cycle consécutif, la première demi-alternance (21, 24) pour laquelle le circuit de traitement commande la fermeture des moyens d'interruption change de polarité. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit de traitement commande les moyens d'interruption de manière fournir à la charge pendant une premier et un second cycles successifs une tension moyenne ayant une première polarité pendant le premier cycle et une tension moyenne ayant une seconde polarité inversée par rapport à la première pendant le second cycle. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit de traitement a les fonctions d'une minuterie à préavis d'extinction. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de détection (15) sont isolés électriquement entre la ligne (5, 7) du réseau et le circuit de traitement (2). 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de commande (17, 18) électriquement isolés connectés entre le circuit de traitement (2) et les moyens d'interruption.