Brevet FR2851118A1 — publié le 20040813

Domaine de l'invention L'invention concerne les circuits de lampes de très bas voltage branchées en série derrière un condensateur muni d'un shunt luimême disposé en série sur le circuit. Technique connue Un tel système est décrit dans le document FR 8204859. La figure 1 montre ce circuit. Il est branché entre la phase P et le neutre N. Il se compose d'un certain nombre de lampes Li branchées en série et, en parallèle, chacune a un shunt automatique SHi, qui se lo ferme en cas de destruction de la lampe à laquelle il est associé. Ces lampes Li sont alimentées à partir de la phase P par l'intermédiaire d'un interrupteur INT et d'un condensateur C avec une résistance shunt R. Le condensateur C fixe l'intensité alimentant les lampes Li selon la relation: I = C O U, U étant la tension entre la phase P et le neutre N. 15 But de l'invention La présente invention a pour but de développer un circuit permettant de moduler l'intensité dans les lampes en tenant compte des impératifs techniques imposés par la présence d'un circuit fortement réactif qui, sous l'effet des commutations, peut générer des surintensités 20 momentanées (impulsions, rebondissements) capables de détériorer tous les composants du circuit. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne une installation d'alimentation de lampes très basse tension du type défini ci-dessus ca25 ractérisée par un montage en parallèle comprenant - un circuit d'alimentation de base avec un condensateur de base, - au moins un circuit d'alimentation complémentaire avec un condensateur complémentaire, - un moyen de commutation pour brancher au moins le circuit 30 d'alimentation complémentaire. Cette installation permet de moduler l'intensité des lampes par l'adjonction d'au moins un circuit d'alimentation complémentaire, l'intensité traversant les lampes en série étant la somme des intensités fournies par chacun des circuits d'alimentation, le circuit d'alimentation 35 de base et le ou les circuits d'alimentation complémentaires branchés en parallèle. Cette installation est particulièrement simple et n'alourdit pas ni la réalisation ni le cot de la solution connue et lui conserve tous ses avantages de simplicité et d'économie. De façon avantageuse, un élément résistif variable à coefficient négatif, notamment une thermistance est branché en série sur chaque condensateur. Cet élément résistif permet d'absorber la surintensité créée par la commutation lors du branchement d'un circuit d'alimentation 5 complémentaire. On protège ainsi les composants du circuit contre les surintensités sans modifier le fonctionnement normal. La résistance à froid de cette thermistance est suffisante pour absorber le courant de commutation tandis qu'après commutation, en régime permanent, sa valeur sera suffisamment faible pour ne pas engendrer de dégagement thermique im10 portant. De façon avantageuse, la thermistance est placée dans un boîtier dissipateur thermique et notamment dans un enrobage plastique chargé ou thermiquement conducteur, et en particulier coiffé par une capsule en aluminium. De façon avantageuse, pour le fonctionnement du circuit, la capacité du circuit d'alimentation de base est inférieure à la capacité totale donnant le courant nominal de fonctionnement du circuit. La capacité du ou de chaque circuit d'alimentation complémentaire est inférieure ou au plus égale à la différence entre la capacité 20 totale correspondant au courant nominal (capacité nominale) et la capacité du circuit d'alimentation de base; en particulier, l'installation comporte plusieurs circuits d'alimentation complémentaires dont la somme des capacités est égale à la différence entre la capacité nominale et la capacité du circuit d'alimentation de base. De cette manière, en branchant le 25 circuit de base, on aura un flux lumineux inférieur au flux lumineux nominal et en adjoignant un ou plusieurs circuits d'alimentation complémentaires, on atteindra le flux nominal. La limite supérieure de la capacité totale égale à la capacité nominale est choisie pour avoir la durée de vie optimale. Il est toutefois 30 possible pour des raisons particulières, de dépasser cette capacité nominale par l'adjonction d'un circuit d'alimentation complémentaire en combinaison avec le ou les autres circuits d'alimentation donnant une capacité totale supérieure à la capacité nominale et, par suite, une intensité supérieure à l'intensité nominale pour avoir un flux lumineux plus 35 élevé que celui du point de fonctionnement nominal, mais cela au détriment de la durée de vie des lampes. Suivant une autre caractéristique avantageuse, chaque condensateur est équipé d'un fusible thermique calibré, placé à proximité du condensateur sur son arrivée de courant. Ce condensateur est, de préférence, formé d'un enroule5 ment de film et le fusible thermique calibré est placé dans l'enroulement. Cela permet au fusible d'être directement au contact de la source de chaleur et de jouer son rôle si cette source de chaleur, c'est-à-dire le condensateur, dépasse une température fixée. Suivant une autre caractéristique, chaque circuit 10 d'alimentation tant de base que complémentaire est logé dans un boîtier isolant électrique et comportant des moyens de connexion et de fixation pour brancher les différents composants du circuit. De manière avantageuse, le boîtier tubulaire est en forme de tronçon profilé ce qui en simplifie la fabrication. Enfin, le boîtier comporte avantageusement des moyens de fixation constitués par des griffes permettant la fixation des boîtiers entre eux ainsi que la fixation de l'ensemble ou d'un boîtier sur un rail d'armoire électrique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est le schéma d'un circuit connu pour l'alimentation de lampes très basse tension avec un condensateur, - la figure 2 est le schéma d'une installation selon l'invention, - la figure 3 est un diagramme donnant en ordonnées l'intensité, la puissance, le flux lumineux et la durée de vie des ampoules d'un circuit et en abscisses le pourcentage d'augmentation ou de diminution de la tension par rapport à la tension nominale, - la figure 4 est un diagramme simplifié donnant le flux lumineux en 30 fonction du branchement de circuits d'alimentation complémentaire dans l'installation d'alimentation selon la figure 2, - la figure 5 est une vue en perspective d'un boîtier pour un circuit d'alimentation, notamment le circuit de base, - la figure 6 est une vue en perspective du boîtier d'un circuit 35 d'alimentation complémentaire, - les figures 7A, 7B, 7C sont respectivement une vue de bout, une vue en coupe verticale et une vue de gauche du boîtier d'un circuit d'alimentation complémentaire, - la figure 8 est une vue en coupe de l'assemblage de deux boîtiers de circuits d'alimentation selon l'invention, - la figure 9 est une vue de dessus du boîtier de la figure 5 montrant les griffes de fixation du boîtier à. un rail d'armoire électrique. Description de modes de réalisation de l'invention Selon la figure 2, une installation d'alimentation basse tension comprend des lampes Li branchées en série entre la phase P et le neutre L. Ces lampes Li très basse tension (TBV) comportent chacune un shunt SHi qui se met en oeuvre si la lampe est défaillante pour ne pas inlO terrompre le circuit selon la technique connue. En amont, les lampes sont alimentées à partir d'un montage en parallèle d'un circuit d'alimentation de base formé d'un condensateur de base Co muni d'une résistance shunt R. Ce circuit commandée par un interrupteur général So. Dans cet exemple, en parallèle au circuit d'alimentation de base, il y a deux circuits d'alimentation complémentaires formés chacun d'un condensateur Ci, C2 et d'une résistance à coefficient négatif telle qu'une thermistance TH1, TH2 et d'un interrupteur Si, S2 associé à chaque branche. Le circuit d'alimentation de base fournit un courant de base Io = Co co U, U étant la tension entre la phase et le neutre P/N. Le premier circuit complémentaire fournit l'intensité Il = Ci co U et le second circuit complémentaire fournit l'intensité I2 = C2 o) U. Selon l'invention, le condensateur Co est choisi de façon à fournir une intensité Io inférieure à l'intensité nominale des lampes Li lorsque seul le circuit d'alimentation de base est utilisé, l'interrupteur So étant fermé et les interrupteurs Si, S2, ouverts; les lampes Li sont alimentées par le courant Io inférieur au courant nominal. Le flux lumineux 30 fourni par les lampes Li est inférieur au flux nominal. De manière plus détaillée, la figure 3 est un diagramme donnant, en fonction d'un pourcentage de tension par rapport à la tension nominale (100%), différents paramètres de fonctionnement des lampes Li tels que l'intensité I qui les alimente, la puissance W consommée et le flux 35 lumineux engendré ainsi que la durée de vie. Les lampes à incandescence ont une luminosité qui n'est pas directement proportionnelle à l'intensité électrique I qui les traverse. Le diagramme montre que les paramètres: Intensité I, Voltage V, Puissance P et Flux lumineux F (exprimé en Lumens) sont fondamentalement liés, qu'il faut environ 50 % de l'intensité I pour que la lampe commence à s'illuminer, et à 90 % de l'intensité Nominale (point N), seulement 50 % de la lumière est produite. On constate donc qu'à l'approche de la valeur 5 Nominale (N) le gradient d'intensité I est relativement faible par rapport aux écarts de flux lumineux F et que 10 à 20 % de valeur de réglage de I peuvent suffire pour gérer le niveau d'éclairement souhaité. Pour alimenter les lampes à leur puissance nominale, l'intensité (In) doit être ajustée avec suffisamment de précision; or, la ten10 sion du réseau n'est pas toujours constante, et la résistance globale du circuit peut varier d'un circuit à l'autre. En conséquence les lampes peuvent être " sous-voltées " ou " survoltées ", c'est-à-dire qu'elles sont susceptibles de mal fonctionner en particulier lorsqu'elles sont survoltées, et dans ce cas leur durée de vie est très réduite. De façon avantageuse selon l'invention, la capacité du condensateur du circuit d'alimentation de base Co est inférieur à celle du condensateur donnant l'intensité nominale des lampes Li; la capacités des condensateurs des circuits d'alimentation complémentaires Ci, C2, , correspond chacune à une fraction de la différence entre la capacité no20 minale et la capacité Co du circuit d'alimentation de base. Le branchement successif des différents circuits d'alimentation complémentaires permet ainsi d'atteindre l'intensité nominale. En ajoutant le premier circuit l'alimentation complérmentaire, on augmente l'intensité de la valeur de la valeur Il. En ajoutant le 25 second circuit d'alimentation complémentaire, on augmente l'intensité de I2. Il est également possible d'intervertir l'ordre de branchement des circuits d'alimentation complémentaires. La limite imposée à l'intensité est un choix qui correspond à 30 un optimum en fonction de la durée de vie des lampes. Il est possible de prévoir du circuit d'alimentation complémentaire dont le branchement en plus du ou des autres circuits d'alimentation de base et complémentaire permet de dépasser le point de fonctionnement nominal des lampes mais cela au prix d'une réduction assez importante de leur durée de vie. Ainsi de façon générale, par le branchement du circuit d'alimentation de base seul, on aura une lumière faible et cette intensité lumineuse ou le flux lumineux sera augmentée en fonction des nécessités ou de l'effet à obtenir par le branchement du ou des circuits d'alimentation complémentaires. L'exemple présenté à la figure 2 ne montre que deux circuits d'alimentation complémentaires. Il est possible d'avoir une gradation plus fine en multipliant ces circuits d'alimentation complémentaires. Les valeurs de Co, Cl, C2 étant proportionnelles à 10, Il, I2, elles pourront être déterminées à l'aide du graphique de la figure 3 qui exprime la variation de flux en fonction de I. Les valeurs de Ci, C2 seront donc faibles par rapport à Co, ce qui ne doit pas trop alourdir le produit final. La figure 4 est un graphique déduit de ceux de la figure 3 et donnant le flux lumineux en fonction de la capacité totale branchée sur le circuit d'alimentation des lampes Li. Pour la seule capacité Co, le flux lumineux sera au point A de la courbe F (en dessous du flux nominal correspondant au point de 15 fonctionnement nominal N). En ajoutant le circuit complémentaire avec la capacité Ci, on passe au point B et en ajoutant le deuxième circuit complémentaire, on arrive au point de fonctionnement nominal N. La commutation des éléments additionnels Ci, C2 sur 20 l'élément principal Co en charge parcouru par le courant réactif, engendre un arc électrique important au niveau de l'interrupteur Si. Selon l'invention, on y remédie en ajoutant en série sur le circuit de chaque condensateur complémentaire, une thermistance TH1, TH2 à coefficient de température négatif (CTN). La résistance à froid de la 25 thermistance est suffisante pour absorber le courant de commutation, tandis que la résistance de régime (après la commutation) sera suffisamment faible pour limiter le dégagement thermique. La thermistance est aménagée à l'intérieur d'un boîtier dissipateur thermique constitué par un enrobage de plastique chargé ou une 30 céramique éventuellement coiffé par une capsule en aluminium. = - La thermistance TH1, TH2 est soudée sur le câble de sortie du condensateur additionnel Ci, C2, lequel sera relié au point commun avec la sortie du condensateur principal Co. L'aménagement des boîtiers contenant la partie active du 35 condensateur avec ses éléments de protection ultime (fusible thermique, résistance de décharge) ainsi que la connectique correspondante, devra répondre aux exigences pratiques de montage ainsi qu'aux normes de sécurité électrique. La figure 5 montre une perspective et la figure 9, une vue en coupe axiale, d'un boîtier pour le circuit d'alimentation de base. Ce boîtier 1, de forme tubulaire est moulé en matière plastique isolante. Il présente une seule ouverture frontale 2 qui sera obturée par la résine 5 d'enrobage et le connecteur approprié (non représenté) dont l'embase est scellée dans la résine d'enrobage. L'autre extrémité du boîtier est fermé par un fond 3. Sur l'une de ses faces, le boîtier comporte deux rails 4, 5, symétriques, pour recevoir un ou deux boîtiers secondaires. La vue en coupe de la figure 9 montre plus particulièrement la forme du boîtier principal 1 avec des découpes 6, 7 pour des sorties de câble. Les figures 6, 7A-C montrent la forme d'un boîtier 10 pour un circuit d'alimentation complémentaire. Ce boiter 10 est également de 15 forme tubulaire de section voisine de celle du boîtier principal 1. Ce boîtier tubulaire a une ouverture 11 à une extrémité et l'autre est fermée par un fond 12. Sur un côté, le boîtier comporte deux languettes 13, 14 destinées à coopérer avec les rails 4, 5 du boîtier principal pour fixer un ou deux boîtiers secondaires sur le boîtier principal et faciliter les connexions en 20 raccourcissant les longueurs de branchement. La figure 8 montre la mise en place d'un boîtier secondaire 10 sur le boîtier principal 1. Cette figure 8, de même que la figure 9, montre des griffes latérales 20, 21 portées par le boîtier principal pour permettre sa fixation 25 à un rail de tableau électrique. Les condensateurs placés dans les boîtiers ne son pas représentés. Ils sont, en principe, réalisés sous la forme d'un enroulement et le fusible calibré équipant chaque condensateur est placé à proximité du condensateur et, de préférence, dans l'enroulement même de façon à se 30 déclencher immédiatement en cas de surchauffe. Le principe d'assemblage modulaire au moyen des languettes et rails venus de moulage, constitue une façon commode d'assembler les condensateurs additionnels qui peuvent être disposés sur un flanc latéral du boîtier principal. Les connecteurs d'arrivée de la phase et sortie 35 lampes sont identiques pour chaque élément. Leur disposition en façade du boîtier autorise au moins deux connections pour le raccordement en sortie des condensateurs additionnels. Enfin la disposition de deux nervures transversales aménagées sur le flanc perpendiculaire (ventral) du boîtier principal, offre l'avantage de pouvoir fixer l'ensemble sur le rail de fixation normalisé de l'armoire électrique. Dans cette position verticale le boîtier offre un empla5 cement optimal et facilite l'aménagement des câbles à l'intérieur de l'armoire électrique. REVENDICATIONS 10) Installation d'alimentation de lampes très basse tension, branchées en série, sur le réseau par l'intermédiaire d'un condensateur muni d'un shunt, caractérisée par un montage en parallèle comprenant - un circuit d'alimentation de base (Co, R) avec un condensateur de base (Co), - au moins un circuit d'alimentation complémentaire avec un condensateur complémentaire (Cl, C2), - un moyen de commutation (Si, S2) pour brancher au moins le circuit d'alimentation complémentaire. 2 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée par un élément résistif variable à coefficient négatif (TH1, TH2) notamment une thermistance en série avec chaque condensateur (Ci, C2). 30) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la somme des capacités des condensateurs (CO, Cl, C2) de tous les circuits est au plus égale à la capacité nominale donnant le courant nominal d'alimentation de l'installation. 4 ) Installation selon la revendication 2, 25 caractérisée en ce que l'élément résistif variable est installé dans un boîtier dissipateur thermique (1, 10), électriquement isolé. 5 ) Installation selon la revendication 1, 30 caractérisée en ce que chaque condensateur (Co, Cl, C2) est équipé d'un fusible thermique calibré placé à proximité du condensateur sur son arrivée de courant. 60) Installation selon la revendication 1, 35 caractérisée en ce que le condensateur (Co, Cl, C2) est formé d'un enroulement d'un film et le fusible thermique calibré est placé dans l'enroulement. 7 ) Installation selon les revendications 1 et 6, caractérisée en ce que chaque circuit est logé dans un boîtier isolant électrique (1, 10) formant radiateur et comportant des moyens de connexion et de fixation. 8 ) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le boîtier est tubulaire en forme de tronçon de profilé ou de pièce moulée. 9 ) Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu' les moyens de fixation sont constitués par des rails, languettes et griffes (4, 5, 13, 14, 20, 21) pour la fixation des boîtiers (1, 10) entre eux et sur le rail d'une armoire électrique. 15