2332'» 1 2096492 La présente invention concerne un montage pour la limitation du courant d'un interrupteur de courant alternatif constitué par au moins un couplage antiparallèle de deux thyristors par circuit utilisateur, à service cyclique en fonction d'une tension de régulation et dont le rapport 5 cyclique est influencé par réaction d'une grandeur instantanée du circuit utilisateur, superposée à la tension de régulation (régulation asservie ). Un tel interrupteur de courant alternatif est commandé de façon connue par fermeture et ouverture alternées pendant une ou plusieurs périodes entières de la tension alternative. Les impulsions d'allumage des thyris-10 tors de l'interrupteur de courant alternatif sont synchronisées avec les passages par zéro, qui marquent chacun le début d'une période de la tension alternative à connecter à l'utilisation. On appelle rapport cyclique le rapport du temps de fermeture à la somme des temps de fermeture et d'ouverture, c'est-à-dire à la période du cycle, et fréquence de répétition 15 le nombre de périodes du cycle par seconde. Le rapport cyclique varie en fonction d'une tension de régulation, telle que la tension de sortie d'un régulateur de température, de sorte que la puissance connectée à l'utilisation est modifiée en conséquence. Il est usuel d'influencer le rapport cyclique et/ou la fréquence de répétition d'un interrupteur de courant 20 alternatif par la valeur instantanée du courant d'utilisation, au moyen d'une régulation de courant asservie, car ce procédé présente l'avantage de compenser aussi les fluctuations de courant qui résultent des variations de charge et des fluctuations de la tension alternative, et de permettre une meilleure utilisation thermique des thyristors de l'interrupteur de 25 courant alternatif, en service intermittent. L'application du procédé est limitée par les valeurs efficaces maximales admissibles des périodes du courant alternatif connectées à l'utilisation et chargeant les thyristors dans le cas d'un faible rapport cyclique et d'un coefficient de réglage également faible. Des inconvénients'apparaissent toutefois aussi 30 en service cyclique normal, et non seulement pour un faible rapport cyclique, car la valeur instantanée du courant, déterminée à l'aide d'un transformateur de courant, ramenée à l'entrée de commande de l'interrupteur de courant alternatif et influençant le rapport cyclique, fait varier la caractéristique de commande de l'interrupteur selon la valeur finale 35 du courant. L'invention vise à éviter ces inconvénients tout en conservant les avantages de la régulation de courant asservie. Selon une caractéristique 71 2332'» 2 2096492 essentielle de l'invention, le montage comporte une régulation de tension asservie, influençant le rapport cyclique au moyen de la valeur instantanée de la tension d'utilisation, et deux étages limiteurs de courant qui agissent sur la régulation de tension asservie, à savoir un premier étage limiteur qui intervient lors du dépassement de l'intensité nominale des thyristors et un second étage limiteur qui intervient quand sont atteints le rapport cyclique minimal, fonction de la fréquence de répétition choisie, et l'intensité efficace admissible pour le service cyclique intermittent des thyristors, ce second étage limitant le courant à cette valeur par déphasage de l'aire tension alternative-temps. Un interrupteur de courant alternatif selon l'invention permet désormais de commander et de régler la puissance fournie selon le principe du fonctionnement cyclique, même dans le cas de résistances d'utilisation ayant un rapport élevé des valeurs à froid/à chaud. Il fallait auparavant utiliser dans ce cas des organes de réglage du courant à commande par déphasage uniquement. Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux étages limiteurs de tension sont réglables à l'aide de potentiomètres et réalisés de façon à intervenir au plus tôt lors du dépassement de l'intensité des thyristors de l'interrupteur de courant alternatif, le premier étage limiteur intervenant au plus tard quand le courant type de l'interrupteur à thyristors est atteint et le second au plus tard quand l'intensité efficace admissible pour le service cyclique intermittent est atteinte. Le montage selon l'invention est en outre réalisé comme suit. Dans le circuit de régulation de tension asservie, la valeur instantanée de la tension d'utilisation est ramenée sur une première résistance pure, sous forme d'une tension redressée pulsatoire et la tension d'un condensateur, chargé dans un sens par la tension de réglage, par l'intermédiaire d'un groupe RC déterminant la fréquence de répétition, et dans le sens opposé par la tension redressée pulsatoire, par l'intermédiaire d'une résistance pure, commande une bascule de Schmitt en aval de laquelle un générateur d'impulsions d'allumage des thyristors de l'interrupteur de courant alternatif est connecté de façon connue, par des comparateurs de synchronisation et une bascule bistable. Dans le premier étage limiteur de tension, une résistance de charge, à laquelle est appliquée la valeur instantanée du courant d'utilisation, sous forme d'une tension redressée pulsatoire d'amplitude proportionnelle 71 2332ît 3 2096492 à celle du courant d'utilisation, est en parallèle avec le montage en série d'une résistance pure, d'une diode et d'un condensateur chargé par la tension de réglage et la tension d'utilisation ramenée, la diode devenant conductrice quand l'intensité nominale de l'interrupteur de cou-5 rant alternatif est dépassée et quand une tension de charge déterminée du condensateur est atteinte, le condensateur étant alors chargé ou déchargé avec une polarité opposée à celle de la tension de réglage. Dans le second étage limiteur de courant, la résistance de charge précitée est en parallèle avec un élément RC, servant au lissage de la 10 tension continue pulsatoire, et le condensateur de l'élément RC est en parallèle avec un diviseur de tension constante, constitué par une résistance et une diode Zener et superposant de façon connue à la tension continue aux bornes de la résistance, proportionnelle à l'amplitude du courant d'utilisation, une tension en dents de scie délivrée par une bas-15 cule de synchronisation à commande par déphasage, afin de produire des impulsions de synchronisation aux points d'intersection de la tension en dents de scie et de la tension continue, les impulsions de synchronisation étant appliquées par un comparateur de synchronisation distinct au générateur d'impulsions d'allumage des thyristors de l'interrupteur de courant 20 alternatif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente le schéma-bloc d'un interrupteur de courant alter-25 natif comportant un montage selon l'invention, utilisable comme organe de réglage de la puissance, pour la régulation de température d'un radiateur électrique (utilisation); la figure 2 représente le schéma du premier et du second étage limiteur de courant dans un montage selon l'invention; et 30 les figures 3A à D représentent le courant de chauffage au cours des diverses phase de limitation, dans une application décrite. Afin de simplifier la description de l'invention, le schéma-bloc de la figure 1 représente un interrupteur de courant alternatif monophasé, constitué par deux thyristors 1 et 2 en couplage antiparallèle. Un géné-35 rateur 3 d'impulsions d'allumage est prévu pour ces thyristors et commandé par un circuit de synchronisation, de façon à délivrer au moins une impulsion d'allumage à chaque passage par zéro positif de la tension monophasée 71 2332'» 4 2096492 u^ à connecter à une utilisation par l'interrupteur de courant alternatif 1, 2; le rapport cyclique estégal à 1 dans ce cas. Le rapport cyclique dépend par ailleurs de la valeur d'une tension de réglage U , prélevée K. sur un régulateur de température 6 et appliquée à l'entrée du bloc de 5 commande 5, encadré en tirets sur la figure 1. Les éléments 4, 6, 5 (1, 2) constituent une boucle de régulation de température, dans laquelle la consommation de l'utilisation 4 est maintenue constante et égale à une valeur déterminée, par un rapport cyclique approprié, pour une charge constante. La tension de réglage charge avec la polarité indiquée d'abord 10 le condensateur 7, puis le condensateur 8 d'un élément RC 7, 7', 8, 8', connecté à l'entrée du bloc de commande 5 et déterminant la fréquence de répétition. Un circuit, constitué par une résistance pure 10 et un redresseur 11' qui injecte la tension d'utilisation dans le circuit, décharge de nouveau le condensateur 8, jusqu'à l'extinction des thyristors 1, 2 et 15 l'ouverture d'un interrupteur de courant alternatif. Les temps de charge et de décharge déterminent le rapport cyclique et la fréquence de répétition de l'interrupteur de courant alternatif. Une boucle de régulation de tension est asservie à la boucle de régulation de température par la valeur instantanée de la tension d'utilisation 20 u^, qui est ramenée, sous forme d'une tension redressée pulsatoire Ug, à une résistance de charge 9 et, par une autre résistance pure 10, au condensateur 8 du groupe RC que la tension redressée charge avec la polarité opposée. La tension d'utilisation u^ est déterminée par un transformateur de tension 11 et redressée par un redresseur en pont 11', à la sortie 25 duquel est reliée la résistance de charge 9. Cette boucle de régulation de tension influence aussi le rapport cyclique, de façon à compenser les conséquences de fluctuations de la tension alternative sur la puissance fournie à l'utilisation. Le rapport cyclique et la fréquence de répétition sont déterminés, de la façon décrite ultérieurement, par la variation de 30 tension aux bornes du condensateur 8, résultant de la valeur de la tension de réglage U_ et de la valeur instantanée de la tension d'utilisation u. K 4 ramenée, et par les deux seuils d'une bascule de Schmitt 12, commandée par la tension Ug aux bornes du condensateur. Le calcul des éléments 7, 7', 8, 8' permet de prédéterminer la fréquence de répétition. Deux compa-35 rateurs de synchronisation 13, 13', montés en aval de la bascule de Schmitt 12, comportent chacun deux entrées I, II. La sortie de la bascule est reliée aux entrées I des comparateurs 13 et 13'. Une horloge 14, commandée 71 2332'» 5 2096492 par la tension alternative u^, délivre une impulsion de commande positive à l'entrée II du comparateur 13 à chaque passage par zéro positif de la tension alternative uyr; une horloge identique 14' délivre aussi, à chaque passage par zéro positif, une impulsion de commande positive à l'entrée II 5 du comparateur 13'. La sortie du comparateur 13 est reliée à une première entrée I et la sortie du comparateur 13' à une seconde entrée II d'une bascule bistable 15. Plus la tension de réglage augmente à l'entrée du bloc de commande 5, plus la tension U croît rapidement aux bornes du condensateur et plus o 10 la bascule de Schmitt 12 répond rapidement, en appliquant un potentiel de commande à l'entrée I du comparateur 13. Tant que ce potentiel de commande est appliqué à l'entrée I, le comparateur 13 le connecte, à chaque impulsion de commande de l'horloge 14, à l'entrée I de la bascule 15, que la première impulsion de commande de l'horloge 14 fait basculer et 15 qui met ainsi en marche un générateur 3 d'impulsions d'allumage en aval. Ce générateur est réalisé de façon connue, afin de délivrer une impulsion d'allumage aux thyristors de l'interrupteur de courant alternatif, à chaque passage par zéro de la tension alternative. L'interrupteur de courant alternatif 1, 2 est alors fermé et la tension continue pulsatoire 20 délivrée par le pont redresseur 11' peut alors, par l'intermédiaire de la résistance 10, produire une inversion de charge du condensateur 8, au cours de laquelle ce condensateur se décharge jusqu'à ce que la tension de réponse inférieure de la bascule de Schmitt 12 soit atteinte. La bascule de Schmitt 12 révient alors dans son état initial et le potentiel 25 de commande est supprimé sur l'entrée I des comparateurs 13 et 13'. L'entrée I du comparateur 13' est inverseuse, de sorte que l'impulsion de commande positive suivante de l'horloge 14' connecte un potentiel de commande à l'entrée II de la bascule bistable 15, qui revient alors dans sa position initiale. Le générateur d'impulsions 3 est ainsi mis hors ser-30 vice aussi et le temps de fermeture de l'interrupteur de courant alternatif 1, 2 est terminé. Le temps d'ouverture suivant de 1'interrupteur se prolonge jusqu'à ce que la tension Ug dépassé de nouveau le seuil de réponse de la bascule de Schmitt 12, à l'entrée du bloc de commande 5. Le schéma-bloc de la figure 1 comporte en outre un limiteur de courant 35 i0 avec à l'entrée un transformateur de courant 16, inséré dans le circuit d'utilisation pour la détermination de la valeur instantanée du courant d'utilisation, et deux sorties. Une résistance pure 17, une diode 18 et le 71 2332*» 6 2096492 condensateur 8 précité sont reliés en série à la première sortie. La seconde sortie est reliée à une entrée I d'un comparateur 19, connecté entre la bascule bistable 15 et le générateur d'impulsions 3, et commandé par la seconde entrée II de la bascule 15. L'étage limiteur de courant 20 est décrit ci-dessous à l'aide de la figure 2. On voit sur cette figure que le courant d'utilisation déterminé est redressé par un redresseur en pont 21, puis appliqué à une charge 22, sous forme d'une tension redressée pulsatoire ^22' c^ar8e 22 est en parallèle avec un premier étage limiteur, constitué par le montage en série précité d'une résistance 17, d'une diode 18 et du condensateur 8, chargé par la tension de réglage UR et la tension u^ ramenée. Le transformateur de courant 16 et les éléments de ce montage en série sont calculés pour que la diode 18 devienne suffisamment conductrice, de sorte que la résistance totale du montage en série diminue notablement et le condensateur 8 subit une charge supplémentaire, avec la polarité opposée à celle de la tension de réglage, quand le courant d'utilisation i^ dépasse l'intensité nominale des thyristors. On voit que cette charge supplémentaire du condensateur 8 entraîne une réduction du courant d'utilisation par diminution du rapport cyclique. La figure 2 montre par ailleurs que la charge 22 est en outre en parallèle avec un élément RC de lissage 23, 24 et que le condensateur 24 de l'élément RC est en parallèle avec le montage en série d'une résistance additionnelle 25 et d'une diode Zener 26. Une tension continue lissée, de valeur proportionnelle à l'amplitude du courant d'utilisation i^, est appliquée au condensateur 24. La polarité de la diode Zener 26 est telle que cette tension continue la polarise dans le sens inverse. Lorsque la tension continue dépasse une valeur limite déterminée, la diode 26 est parcourue par un courant de Zener I^ et il apparaît aux bornes de la résistance 25 une tension continue ^253 dont valeur croît linéairement avec la tension continue aux bornes du condensateur 24. La tension continue U^g est superposée à une tension en dents de scie ^273 qui est délivrée par une bascule 27 synchronisée par la tension alternative. La bascule 27 applique un potentiel de commande à l'entrée I du comparateur de synchronisation 19 distinct quand la tension devient égale à la tension U2g. L'ensemble du circuit décrit ci-dessus fonctionne en second étage limiteur de courant 20 de l'interrupteur de courant alternatif. Tant que 71 23324 7 2096492 10 le courant d'utilisation i^ ne dépasse pas l'intensité nominale des thyristors ou ne la dépasse que d'une valeur telle que le premier étage limiteur de courant agit sans que le rapport cyclique atteigne encore la valeur minimale possible, le courant de Zener Iefet si faible que le potentiel de sortie positif de la bascule bistable 15 est connecté au générateur d'impulsions d'allumage 3, à chaque passage par zéro de la tension alternative, de sorte que les thyristors 1 et 2 sont également allumés par les passages par zéro de la tension alternative. La tension de Zener de la diode 26 est prévue si élevée que la tension U^ dépasse la tension de Zener quand le courant d'utilisation i^ croît après réduction par régulation du rapport cyclique à la valeur minimale. La tension continue croît alors avec le courant d'utilisation et il en résulte un déphasage des impulsions d'allumage délivrées patfle générateur 3; par suite de la commande par déphasage de la tension alternative, ce déphasage, se tra-15 duit par une diminution du courant d'utilisation, qui peut se poursuivre jusqu'au blocage total des thyristors. L'action du second étage limiteur de courant est essentiellement déterminée par la valeur de la tension de Zener Le schéma de la figure 2 comporte en outre deux potentiomètres et 20 un amplificateur-régulateur-j- ~ïë"potentiomètre PI, qui règle l'intervention du premier étage-îriîniteur de courant, est en parallèle avec le montage en séri^-d^un condensateur 8, d'une diode 18 et d'une résistance 17, et le potentiomètre P2, qui règle l'intervention du second étage limiteur de courant 20, est en parallèle avec le montage en série d'une diode Zener 25 26 et d'une résistance 25. Un amplificateur régulateur 28 est prévu pour amplifier la tension continue apparaissant aux bornes d'une résistance 25 et superposée à la tension en dents de scie ^y délivrée par la bascule de synchronisation 27. Lors de l'établissement du courant dans une résistance de chauffage 30 à rapport élevé des résistances à froid et à chaud, la faible valeur de la résistance de chauffage à froid produit une impulsion dfe courant intense, que l'élévation de température due au passage du courant diminue jusqu'à une intensité stationnaire, déterminée par la résistance à chaud. L'impulsion de courant d'établissement est interdite comme suit dans 35 l'exemple de réalisation décrit. Le second étage limiteur de courant est ajusté à l'aide du potentiomètre P2, de façon à agir pour l'intensité type des thyristors 1, 2 de l'interrupteur de courant alternatif monophasé, 71 23324 8 2095492 et le premier étage limiteur de courant est également ajusté pour agir quand le courant type est atteint. Dès que le courant de chauffage i^ atteint l'intensité type, le second étage limiteur de courant 20 agit le premier : les tensions continues U^ et ^24' ProPorti°nnell-es à l'in-5 tensité i et produites par le transformateur de courant 16 aux bornes du pont 22 et du condensateur 24, selon la figure 2, atteignent une valeur suffisante, correspondant à la résistance Rp2 ajustée du potentiomètre, pour que la diode 26 commence à être parcourue par un courant de Zener ]"26 et qu'une tension continue apparaisse aux bornes de la résistance 10 25. La tension pleinement amplifiée d'abord par l'amplificateur- régulateur 28, augmente alors la tension de réponse de la bascule synchronisée 27 de façon que le générateur d'impulsions 3, commandé par cette bascule selon la figure 1, attaque les thyristors 1 et 2 avec un angle de déphasage correspondant à la limitation du courant de chauffage souhai-15 tée après le branchement. La boucle de régulation 16, 20, 3 (1, 2) agit lors de l'intervention du second étage limiteur; elle est insérée dans la boucle de régulation 16, 20, 17, 18, 8, 12, 15, 3 (1, 2) du premier étage limiteur de courant, lui-même inséré dans la boucle de régulation de tension 11, 9, 8, 12, 15, 3 (1, 2), asservie à la boucle de régulation 20 de température 4, 6, 5 (1, 2). Cette boucle de régulation la plus interne détermine la fonction de réglage des transistors 1, 2 et par suite le courant de chauffage i^. L'intervention du second étage limiteur de courant donne par suite la variation de courant représentée à la figure 3A. L'interrupteur de courant alternatif 1, 2 fonctionne par suite d'abord 25 avec la fonction de réglage par commande de déphasage. Afin de limiter automatiquement à l'intensité voulue le courant de chauffage après le branchement, par réduction de l'angle de déphasage selon une fonction temporelle prédéterminée, 1'amplificateur-régulateur 28 est réalisé avec une action PID, comme l'indique l'élément RC représenté à côté de l'ampli- 30 ficateur 28 sur la figure 2. Pour une tension U„c constante, la tension 25 de sortie amplifiée de 1'amplificateur-régulateur 28 décroît selon la fonction temporelle prédéterminée et par suite l'angle de déphasage des alternances du courant alternatif est pratiquement annulé. La variation correspondante du courant de chauffage i^, jusqu'à l'état stationnaire, 35 est représentée à la figure 3B. (En cas d'augmentation du courant de chauffage au-delà de l'intensité nominale, la seconde limitation agit de nouveau et le courant de chauffage est limité en conséquence). 71 23324 9 2096492 Pour un courant de chauffage stationnaire, lrinfluence de cet étage limiteur est inférieure à celle de la régulation de température et de la régulation de tension asservie. La température de la résistance de chauffage 4 a en effet atteint la valeur de consigne en service; l'influence de la régulation de température est prépondérante et détermine la fonction de réglage de l'interrupteur de courant alternatif 13 2. Il y a par suite passage du fonctionnement par déphasage au fonctionnement par commutation pure, avec un rapport cyclique maintenant la température à la valeur de consigne, par la puissance connectée à la résistance de chauffage. Le premier étage limiteur agit quand le courant de chauffage dépasse l'intensité type des thyristors pendant le fonctionnement en commutation, du fait d'un court-circuit par exemple. Ce résultat est obtenu comme suit (figure 2) : la tension aux bornes du pont 22 du transformateur de courant 16 devient si élevée qu'avec la tension aux bornes du condensateur 8, correspondant à la résistance ajustée du potentiomètre, elle rend la diode 18 conductrice, ce qui accélère la décharge du condensateur 8 et réduit en conséquence le temps de conduction et le rapport cyclique de l'interrupteur de courant alternatif. L'influence du second étage limiteur, agissant après le branchement, redevient prépondérante quand le courant de chauffage croît fortement, jusqu'à l'intensité efficace admissible en service cyclique, car la tension est alors si grande qu'elle produit sans amplification une commande par déphasage des thyristors. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. 71 23324 10 209.6492 Revendications 1. Montage pour la limitation du courant d'un interrupteur de courant alternatif, constitué par au moins un couplage antiparallèle de deux thyristors par circuit utilisateur, à service cyclique en fonction d'une 5 tension de régulation et dont le rapport cyclique est influencé par une grandeur instantanée, ramenée du circuit utilisateur et superposée à la tension de régulation (régulation asservie), ledit montage étant caractérisé par une régulation de tension, asservie par la valeur instantanée de la tension d'utilisation et influençant le rapport cyclique, et par 10 deux étages limiteurs de courant qui interviennent dans la régulation de tension asservie : un premier étage limiteur, qui intervient lors du dépassement de l'intensité nominale des thyristors, et un second étage limiteur, qui intervient quand le rapport cyclique minimal, fonction de la fréquence de répétition choisie, et l'intensité efficace admissible 15 pour le service cyclique intermittent des thyristors sont atteints, et qui limite le courant à cette valeur par déphasage de l'aire tension alternative-temps. 2. Montage selon revendication 1, caractérisé en ce que les deux étages limiteurs de courant sont ajustables à l'aide de potentiomètres et 20 réalisés de façon à intervenir au plus tôt lors du dépassement de l'in tensité nominale des thyristors, le premier étage limiteur intervenant au plus tard quand le courant type de l'interrupteur à thyristors est atteint et le second étage limiteur intervenant au plus tard quand l'intensité efficace admissible pour le service cyclique intermittent est 25 atteinte. 3. Montage pour la régulation de tension asservie dans un montage selon revendication 1, caractérisé en ce que la réaction de la valeur instantanée de la tension d'utilisation s'effectue sous forme d'une tension redressée pulsatoire, d'amplitude proportionnelle à celle de la tension 30 d'utilisation, et que la tension d'un condensateur, chargé par la tension de régulation, par l'intermédiaire d'un groupe RC déterminant la fréquence de répétition, et chargé dans le sens inverse par la tension redressée pulsatoire, par l'intermédiaire d'une résistance pure, commande une bascule de Schmitt en aval de laquelle un générateur d'impulsions d'allumage des 35 thyristors de l'interrupteur de courant alternatif est monté par l'inter médiaire de comparateurs de synchronisation et d'une bascule bistable. 4. Premier étage limiteur de courant selon revendications 1 et 2, 71 23324 11 2096492 caractérisé en ce qu'une résistance de charge, aux bornes de laquelle est appliquée la valeur instantanée du courant d'utilisation, sous forme d'une tension redressée pulsatoire d'amplitude proportionnelle à celle du courant d'utilisation, est en parallèle avec le montage en série d'une résistance pure, d'une diode et du condensateur chargé par la tension de régulation et la tension d'utilisation ramenée, ladite diode devenant conductrice quand l'intensité nominale de l'interrupteur de courant alternatif est dépassée et quand une tension de charge déterminée du condensateur est atteinte, et le condensateur étant chargé ou déchargé avec une polarité inverse de celle de la tension de régulation. 5. Second étage limiteur de courant selon revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la résistance de charge est en parallèle selon la revendication 2 avec un élément RC servant au lissage de la tension continue pulsatoire et le condensateur dudit élément RC est en parallèle avec un diviseur de tension constante, constitué par une résistance pure et une diode Zener, et superposant la tension continue aux bornes de la résistance pure, d'amplitude proportionnelle à celle du courant d'utilisation, à une tension en dents de scie, délivrée par une bascule de synchronisation à commande par déphasage, pour la production, aux points d'intersection de la tension en dents de scie et de la tension continue, d'impulsions de synchronisation qu'un comparateur de synchronisation distinct applique au générateur d'impulsions d'allumage des thyristors de l'interrupteur de courant alternatif.