Brevet FR2766983A1 — publié le 19990205

"DISPOSITIF ET PROCEDE DE MISE HORS TENSION D'UN RECEPTEUR, ET APPAREIL ELECTRIQUE AINSI EQUIPE" La présente invention concerne un dispositif de mise hors tension d'un récepteur. Elle vise également un procédé mis en oeuvre dans ce dispositif, ainsi qu'un appareil électrique équipé de ce dispositif. I1 s'agit ici d'appareils électriques alimentés à partir du secteur monophasé sous une tension variable au moyen d'un composant de puissance tel qu'un triac. Ces équipements électriques peuvent représenter des charges indifféremment actives ou réactives. L'utilisation d'un triac conduit à appliquer sur la charge une forme d'onde de tension caractéristique variant selon l'angle d'amorçage de ce triac. La puissance électrique reçue par la charge peut alors être réglée aisément. En cas de court-circuit du triac, la charge reçoit toute la tension disponible, appelle un courant maximum et développe donc la totalité de sa puissance, ce qui peut conduire à des situations dangereuses ou indésirables, telles qu'une suralimentation d'une résistance chauffante ou une survitesse d'un moteur de robot culinaire. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de mise hors tension d'un récepteur au sein d'un appareil électrique, lorsqu'un triac se trouve accidentellement en courtcircuit. Cet objectif est atteint avec un dispositif pour mettre hors tension un récepteur électrique au sein d'un appareil électrique alimenté sous tension variable à partir d'une source de tension alternative monophasée via des moyens interrupteurs commandés agencés pour appliquer dans des fenêtres temporelles de conduction variables la tension alternative monophasée en entrée dudit récepteur électrique. Suivant l'invention, ce dispositif comprend des moyens pour détecter un fonctionnement anormal desdits moyens interrupteurs commandés conduisant à un état de court-circuit, des moyens pour mettre hors tension ledit récepteur électrique, et des moyens pour commander lesdits moyens de mise hors tension en réponse à une détection de fonctionnement anormal par lesdits moyens de détection. Dans un premier mode de réalisation d'un dispositif de mise hors tension selon l'invention, les moyens de détection comprennent des moyens pour mesurer le courant absorbé par le récepteur électrique hors des fenêtres temporelles de conduction, et les moyens de commande coopèrent avec les moyens de mesure de courant pour commander une mise hors tension en cas de mesure d'un courant absorbé sensiblement non nul hors desdites fenêtres temporelles de conduction. Dans un second mode de réalisation d'un dispositif de mise hors tension selon l'invention, les moyens de détection comprennent des moyens pour mesurer la tension aux bornes des moyens interrupteurs commandés hors des fenêtre temporelles de conduction, et les moyens de commande coopèrent avec les moyens de mesure de tension pour commander une mise hors tension en cas de mesure d'une tension sensiblement nulle aux bornes desdits moyens interrupteurs commandés hors desdites fenêtres temporelles de conduction. Les moyens de mise hors tension comprennent par exemple des moyens de relais en série avec les moyens interrupteurs commandés. Pour un système d'alimentation sous tension variable comprenant un fusible en série avec le récepteur électrique et les moyens interrupteurs commandés, et dans le cas d'un contrôle de courant, les moyens de mise hors tension peuvent avantageusement comprendre des moyens interrupteurs auxiliaires disposés pour appliquer, en réponse à une détection d'un courant absorbé sensiblement non nul hors des fenêtres temporelles de conduction, la source de tension alternative sur ledit fusible de façon à en provoquer la fusion. Dans le cas d'un contrôle de tension, les moyens de mise hors tension peuvent alors comprendre des moyens interrupteurs auxiliaires disposés pour appliquer, en réponse à une détection d'une tension sensiblement nulle hors des fenêtres temporelles de conduction, la source de tension alternative sur ledit fusible de façon à en provoquer la fusion. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour mettre hors tension un récepteur électrique alimenté sous tension variable à partir d'une source de tension alternative monophasée via des moyens interrupteurs commandés agencés pour appliquer dans des fenêtres temporelles de conduction variables la tension alternative monophasée en entrée dudit récepteur électrique, mis en oeuvre dans le dispositif selon l'invention. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte une détection d'un fonctionnement anormal desdits moyens interrupteurs commandés conduisant à un état de courtcircuit, et une mise hors tension dudit récepteur électrique en réponse à une détection de fonctionnement anormal. Dans une version particulièrement avantageuse du procédé selon l'invention, pour détecter un fonctionnement anormal, on omet périodiquement de commander les moyens interrupteurs commandés pendant une alternance, on mesure le courant absorbé par le récepteur électrique durant cette alternance, et on met hors tension ledit récepteur électrique si le courant absorbé ainsi mesuré est sensiblement non nul. On peut également prévoir qu'à partir d'une mesure du courant absorbé par le récepteur électrique, on estime la puissance consommée par ledit récepteur électrique, on compare cette puissance estimée avec une consigne de puissance, et on met hors tension ledit récepteur électrique dans le cas d'une différence significative entre puissance estimée et consigne de puissance. Suivant encore un autre aspect de 1 invention, il est proposé un appareil électrique incluant un récepteur alimenté à partir d'une source de tension alternative monophasée via des moyens interrupteurs commandés, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, pour mettre hors tension ledit récepteur en cas ce détection d'un fonctionnement anormal desdits moyens interrupteurs commandés. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 est un schéma synoptique d'un équipement électrique pourvu d'un dispositif de mise hors tension selon l'invention dans une première forme de réalisation avec contrôle de courant; - la figure 2 est un schéma synoptique d'un équipement électrique pourvu d'un dispositif de mise hors tension selon l'invention dans une seconde forme de réalisation avec contrôle de tension; - la figure 3 est un schéma synoptique d'un équipement électrique pourvu d'un dispositif de mise hors tension selon l'invention dans une troisième forme de réalisation avec contrôle de tension et mise en oeuvre d'un triac auxiliaire; - la figure 4 est un schéma synoptique d'un équipement électrique pourvu d'un dispositif de mise hors tension selon l'invention dans une quatrième forme de réalisation avec contrôle de tension et mise en oeuvre d'un triac auxiliaire; - la figure 5 est un chronogramme de formes d'onde de tension aux bornes du récepteur et de courant absorbé, en fonctionnement normal; et - la figure 6 est un chronogramme de formes d'onde de tension aux bornes du récepteur et de courant absorbé, en fonctionnement anormal. On va maintenant décrire plusieurs exemples de réalisation d'un dispositif de mise hors tension selon l'invention, en même temps que le procédé mis en oeuvre dans ce dispositif, en référence aux figures précitées. Il est à noter que des composants ou éléments identiques dans les différentes figures seront repérés par des références identiques. On considère tout d'abord un appareil électrique El comprenant un récepteur R, par exemple un moteur, alimenté à partir d'une source de tension secteur S via des moyens interrupteurs commandés tels qu'un triac 14, en série avec des contacts d'un relais 13 et un shunt 12 qui font partie d'un dispositif 1 de mise hors tension selon l'invention comprenant en outre un module 16 de traitement de l'information de courant fournie par le shunt 12 et un module 15 de commande du relais 13. Ces deux modules font partie intégrante d'un système de contrôle et de commande 10 de l'appareil électrique El, ce système recevant des consignes de commande d'un interface utilisateur 11, par exemple d'un ou plusieurs boutons de commande, et délivrant des impulsions de déclenchement du triac 14. Le module de traitement 16 peut en outre réaliser une comparaison de la puissance consommée par le récepteur R à partir de la mesure du courant absorbé avec une consigne de puissance déterminée à partir des informations de commande en provenance de l'interface utilisateur. Le module de commande 15 commande le relais 13 en ouverture dès lors qu'un courant non nul est mesuré dans des plages temporelles correspondant normalement à une non conduction du triac 14. Dans une seconde forme de réalisation représentée en figure 2 et correspondant à un contrôle de tension, un appareil électrique E2 est pourvu d'un dispositif 2 de mise hors tension comprenant un interface 21 de mesure de la tension aux bornes du triac 14, cet interface 21 étant relié à un système 20 de contrôle et de commande incluant un module de commande d'un relais 13 placé en série avec le triac 14. Ce relais 13 est commandé en ouverture dès lors qu'une tension sensiblement nulle est détectée aux bornes du triac 14 dans des plages temporelles correspondant normalement à une non-conduction du triac 14. La mise hors tension du récepteur peut aussi être assurée par utilisation d'un triac auxiliaire dont le déclenchement provoque la destruction d'un fusible. Ainsi, on peut concevoir, en référence à la figure 3, un appareil électrique E3 pourvu d'un fusible 33 placé sur une ligne d'alimentation en série avec le récepteur R et d'un dispositif de mise hors tension 3 comprenant un triac auxiliaire 34 ayant l'une de ses bornes connectées entre le fusible 33 et le récepteur R et son autre borne connectée entre le triac principal 14 et le shunt 12. Le dispositif de mise hors tension 3 comprend en outre un module de traitement du courant mesuré par le shunt 12 et un module 32 de déclenchement du triac auxiliaire 34. Ces deux modules 31, 32 sont en pratique inclus au sein d'un système de contrôle et de commande 30 de l'appareil électrique E3. Le dispositif de mise hors tension 3 est agencé pour provoquer par déclenchement du triac auxiliaire 34 une fusion du fusible 33 par liaison de la source alternative (S) sur ledit fusible et par conséquent une ouverture du circuit électrique conduisant à la mise hors tension du récepteur R. Cette autre façon de provoquer la mise hors tension du récepteur peut aussi être mise en oeuvre dans le cas d'un contrôle de tension, comme l'illustre la figure 4 représentant un appareil électrique E4 pourvu d'un dispositif de mise hors tension 4 comprenant un interface 21 de mesure de tension aux bornes du triac principal 14 et un module 32 de déclenchement du triac auxiliaire 34 au sein d'un système de contrôle et de commande 40. Il est à noter que ces formes particulières de réalisation mettant en oeuvre un triac auxiliaire conduisent à la destruction du fusible, ce qui accroît encore la sécurité de l'appareil puisqu'il est de toute façon nécessaire de changer ce fusible même si le dispositif de mise hors tension se trouve pour une raison ou une autre désactivé. On va maintenant décrire le procédé de mise hors tension mis en oeuvre dans les dispositifs qui viennent d'être décrits, en référence aux figures précitées et plus particulièrement aux figures 5 et 6. Dans le cas d'un fonctionnement normal du triac 14, à chaque impulsion de déclenchement C, des fractions d'ondes de tension v sont appliquées sur le récepteur R. Il s ensuit une absorption de courant i par le récepteur R avec des formes d'onde caractéristiques, pendant des fenêtres temporelles de conduction [0, to], [tl, tOi], de durée variable déterminée par la nature (inductive ou résistive) du récepteur et par l'angle réglable d'amorçage ou de déclenchement du triac 14. il est à noter que la figure 5 correspond précisément au cas d'un récepteur purement résistif. En dehors de ces fenêtres de conduction, le courant absorbé par le récepteur est sensiblement nul ou négligeable et la tension aux bornes du triac est sensiblement égale à la tension secteur alors que cette même tension est sensiblement nulle ou négligeable (tension de seuil) dans les fenêtres temporelles de conduction. Dans le cas où le triac 14 se trouve en état de conduction permanente en dépit d'une commande de déclenchement à angle de commande non nul à des instants to, tl, tll, la tension secteur est alors appliquée en permanence sur le récepteur R qui absorbe alors un courant de forme d'onde sensiblement sinusoidale, comme l'illustre la figure 6. Une telle situation pouvant être particulière dangereuse et préjudiciable, le dispositif de mise hors tension est alors activé pour supprimer toute alimentation directe du récepteur par la source de tension secteur. Dans le cas d'un contrôle de courant, illustré par les figures 1 et 3, la détection d'un courant non nul hors des fenêtres temporelles de conduction normale provoque l'ouverture du relais 13 (figure 1) ou le déclenchement du triac auxiliaire 34 (figure 3). Dans les deux cas, l'alimentation du récepteur R est immédiatement interrompue. On peut également prévoir une variante du procédé dans laquelle on omet périodiquement de déclencher le triac de puissance 14 au cours d'une alternance et on mesure le courant appelé: si ce courant est non nul, on provoque alors la mise hors tension du récepteur soit par ouverture du relais 13, soit par déclenchement du triac auxiliaire 34. Dans le cas d'un contrôle de tension, illustré par les figures 2 et 4, la détection d'une tension sensiblement nulle ou négligeable aux bornes du triac 14 hors des fenêtres temporelles de conduction normale provoque la mise hors tension du récepteur, soit par ouverture du relais 13, soit par déclenchement du triac auxiliaire 34 et destruction du fusible 33. Bien sûr, l'invention n' est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, d'autres composants interrupteurs de puissance commandés peuvent être utilisés. Les modules de détection et de commande peuvent mettre en oeuvre des technologies de fabrication et de conception courantes en électronique. La présente invention peut être appliquée dans de nombreux domaines techniques impliquant des récepteurs alimentés sous tension variable au moyen d'interrupteurs commandés à partir d'une source de tension monophasée, notamment dans le domaine de l'électroménager, des outils professionnels ou domestiques, et des équipements industriels. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1-4) pour mettre hors tension un récepteur (R) au sein d'un appareil électrique alimenté sous tension variable à partir d'une source de tension alternative monophasée (S) via des moyens interrupteurs commandés (14) agencés pour appliquer dans des fenêtres temporelles de conduction variables la tension alternative monophasée en entrée dudit récepteur électrique (R), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (12, 16; 21) pour détecter un fonctionnement anormal desdits moyens interrupteurs commandés (14), des moyens (13, 34) pour mettre hors tension ledit récepteur électrique (R), et des moyens (15, 32) pour commander lesdits moyens de mise hors tension (13, 34) en réponse à une détection de fonctionnement anormal par lesdits moyens de détection (12, 16; 21). 2. Dispositif (1, 3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent des moyens (12) pour mesurer le courant absorbé par le récepteur (R), et en ce que les moyens de commande (15) coopèrent avec les moyens de mesure de courant (12) pour commander une mise hors tension en cas de mesure d'un courant absorbé sensiblement non nul hors des fenêtres temporelles de conduction. 3. Dispositif (2, 4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection comprennent des moyens (21) pour mesurer la tension aux bornes des moyens interrupteurs commandés (14), et en ce que les moyens de commande (15) coopèrent avec les moyens de mesure de tension (21) pour commander une mise hors tension en cas de mesure d'une tension sensiblement nulle aux bornes desdits moyens interrupteurs commandés (14) hors des fenêtres temporelles de conduction. 4. Dispositif (1, 2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de mise hors tension comprennent des moyens de relais (13) en série avec les moyens interrupteurs commandés (14). 5. Dispositif (3) selon la revendication 2, pour un système d'alimentation sous tension variable comprenant un fusible (33) en série avec le récepteur (R) et les moyens interrupteurs commandés (14), caractérisé en ce que les moyens de mise hors tension comprennent des moyens interrupteurs commandés auxiliaires (34) disposés pour appliquer, en réponse à une détection d'un courant absorbé sensiblement non nul hors des fenêtres temporelles de conduction, la source de tension alternative (S) sur ledit fusible (33) de façon à en provoquer la fusion. 6. Dispositif (4) selon la revendication 3, pour un système d'alimentation sous tension variable comprenant un fusible (33) en série avec le récepteur (R) et les moyens interrupteurs commandés (14) , caractérisé en ce que les moyens de mise hors tension comprennent des moyens interrupteurs commandés auxiliaires (34) disposés pour appliquer, en réponse à une détection d'une tension sensiblement nulle hors des fenêtres temporelles de conduction, la source de tension alternative (S) sur ledit fusible (33) de façon à en provoquer la fusion. 7. Procédé pour mettre hors tension un récepteur (R) alimenté sous tension variable à partir d'une source de tension alternative monophasée (S) via des moyens interrupteurs commandés (14) agencés pour appliquer dans des fenêtres temporelles de conduction variables la tension alternative monophasée en entrée dudit récepteur (R), mis en oeuvre dans le dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une détection d'un fonctionnement anormal desdits moyens interrupteurs commandés (14) conduisant à un état de court-circuit, et une mise hors tension dudit récepteur (R) en réponse à une détection de fonctionnement anormal. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, pour détecter un fonctionnement anormal, on omet périodiquement de commander les moyens interrupteurs commandés (14) pendant une alternance, on mesure le courant absorbé par le récepteur (R) durant cette alternance, et on met hors tension ledit récepteur (R) si le courant absorbé ainsi mesuré est sensiblement non nul. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, à partir d'une mesure du courant absorbé par le récepteur (R), on estime la puissance consommée par ledit récepteur (R), on compare cette puissance estimée avec une consigne de puissance, et on met hors tension ledit récepteur (R) dans le cas d'une différence significative entre puissance estimée et consigne de puissance. 10. Appareil électrique (E1-4) incluant un récepteur (R) alimenté à partir d'une source de tension alternative monophasée (S) via des moyens interrupteurs commandés (14), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif (1-4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, pour mettre hors tension ledit récepteur (R) en cas de détection d'un fonctionnement anormal desdits moyens interrupteurs commandés (14).