FR2612685A1 - Dispositif de commande pour l'ouverture et la fermeture de circuits de puissance electrique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF POUR L'OUVERTURE ET LA FERMETURE DE CIRCUITS DE PUISSANCE ELECTRIQUE EN BASSE TENSION, MONOPHASEE OU POLYPHASEE. LE DISPOSITIF COMPREND AU MOINS UN RELAIS 4A-C; 5A-C; POURVU D'UNE BOBINE DE COMMANDE 6 ALIMENTEE EN COURANT CONTINU A BASSE TENSION ET AU MOINS UN CONTACT DE TRAVAIL 7 INCORPORE AU CIRCUIT DE PUISSANCE ASSOCIE A CHAQUE PHASE, ET EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UN CIRCUIT ELECTRONIQUE D'EXCITATION D'UN RELAIS 4A, B, C, 5A, B, C ADAPTE POUR FOURNIR A LA BOBINE 6 DU RELAIS PENDANT LA DUREE D'EXCITATION UN COURANT IMPULSIONNEL PRESENTANT LA VALEUR NECESSAIRE POUR L'EXCITATION ET ENSUITE UN COURANT DE PLUS FAIBLE VALEUR REDUITE A LA VALEUR NECESSAIRE POUR LE MAINTIEN DU RELAIS ET DES MOYENS ELECTROMAGNETIQUES DE DETECTION DE SURCHARGES. L'INVENTION EST UTILISABLE POUR DES CIRCUITS IMPRIMES.

Description

La présente invention concerne un dispositif pour l'ouverture et la

fermeture de circuits de puissance électrique en basse tension, monophasée ou polyphasée, comprenant au moins un relais pourvu d'une bobine de commande alimentée en courant continu sous basse tension et au moins un contact de travail incorporé au circuit de

puissance associé à chaque phase.

Dans des dispositifs connus de ce type, les contacts utilisés nécessitent pour couper le courant des circuits principaux dits "de puissance" une distance d'ouverture importante entre des contacts, ce qui conduit a surdimensi-cnner les bobines d'actionnement des con.tacts. 'e plus, leurs dimensions importantes font cu'ils sont mal adaptés à la commande de circuits réalisés en circuits imprimés, et, enfin, leur prix est élevé. La présente invention a pour but de pallier à

ces inconvénr.ients.

Pour atteindre ce but, le dismositif de commande selon l'invention comprend un circuit électronicue d'excitation d'un relais, adapté pour fournir -- la bobine du relais pendan.t la durée d'excitation un courant impulsionnel présentant la valeur nécessaire pour l'excitation et ensuite un courant de plus faible valeur réduite à la valeur nécessaire pour le maintien du

relais, et des moyens électromagnétiques de détection de surcharge.

Selon ureautre caractéristique le dispositif de commande comporte un circuit de commande d'ouverture des contacts à une valeur du courant les traversant, qui est voisine de zéro, avantageusement

en cas d'une surcharge.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le convertisseur courant-tension comprend un enroulement primaire monté en série avec le circuit de puissance à contrôler et un enroulement secondaire relié

électriquement à un circuit détecteur de surcharge.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le circuit électronique d'excitation comprend une source de très basse tension, des moyens de production dudit courant de maintien des relais à partir de cette tension et des moyens de production du courant plus élevé d'excitation des relais tels qu'un doubleur de

ladite très basse tension.

Selon encore une autre caractéristique avantageuse, le convertisseur courant-tension comprend un enroulement primaire et un enroulement secondaire, montés concentriquement autour d'un même noyau constituant un circuit magnétique ouvert, avantageusement en un matériau

ferro-magnétique tel que de l'acier doux.

Selon une autre caractéristique avantageuse, le dispositif de commande comprend au moins deux relais pour circuits imprimés, dont les bobines sont montées en parallèle et dont les contacts sont montés en série dans le circuit de puissance correspondant, des relais pouvant être des relais de grande diffusion du type relais pour

automobiles.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le.dispositif de commande comprend une plaquette de base porteuse d'un circuit imprimé principal, et, pour chaque relais une plaquette de support à circuit imprimé, monté perpendiculairement à la plaquette de base, les conducteurs de puissance et du courant à basse tension étant réalisés sous forme de circuits imprimés, les conducteurs de puissance des plaquettes de support et de la plaquette de base étant

avantageusement reliés par des( conducteurs soudés.

Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif de commande comprend, pour un système de puissance triphasé, une paire de relais associée à chaque phase et les trois paires de relais sont disposées l'une à côté des autres, -3 les trois relais correspondants desdites paires étant fixés sur deux plaquettes de support distinctes, s'étendant perpendiculairement à ladite plaquette de base. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaitront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif de commande selon l'invention, le long de la ligne I-I de la figure 2; 15. - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de commande selon l'invention, le long de la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 montre de façon schématique le montage électrique des bobines et contacts des relais utilisés dans le dispositif de commande selon la présente invention; - la figure 4 montre le schéma d'un circuit électronique d'excitation d'un relais, selon la présente invention; - la figure 5 illustre l'allure du courant électrique fourni par le circuit de la figure 4; - la figure 6 est une vue en coupe, schématique d'un convertisseur courant-tension selon la présente invention; - la figure 7 représente le schéma d'un circuit de détection de surcharge selon la présente invention; et - la figure 8 montre le schéma d'un circuit de commande d'ouverture de relais selon la présente

invention.

Le dispositif de commande qui est représenté à titre d'exemple, comprend essentiellement une plaquette de base 1 à circuit imprimé, sur laquelle sont montées perpendiculairement deux plaquettes de support 2 et 3 sur lesquelles sont soudés respectivement les relais 4a, 4b et 4c, d'une part, et 5a, 5b et 5c, d'autre part. Comme le montre schématiquement la figure 3, chaque relais comporte une bobine de commande 6 et un contact 7 dont la

fermeture et l'ouverture sont commandées par la bobine 6.

Cette dernière est alimentée en courant électrique à partir d'un dispositif électronique, représenté à la figure 4, qui lui fournit un courant sous très basse tension. Les bobines 6 des relais 4a et 5a sont montées en parallèle, ainsi que les bobines des relais 4b et 5b et les relais 4c et 5c. Les contacts 7 des deux relais dont les bobines 6 sont montées en parallèle sont disposés en série dans un même circuit de puissance. Les bornes de raccordement externes d'entrée et de sortie pour le circuit de puissance de chaque paire de relais

sont indiquées par les références respectivement 9 et 10.

Chacune des trois paires de relais 4a, 5a; 4b, 5b; 4c, c peut être associée à une phase d'un système

d'alimentation en puissance triphasée.

Comme il ressort clairement des figures, chaque plaquette de support 2 ou 3 porte trois relais qui sont juxtaposés. Ces plaquettes 2 et 3 sont conformées de la même manière et sont montées de telle manière sur la plaquette i que les relais formant une paire se trouve en

regard l'un de l'autre.

Les conducteurs électriques d'alimentation en courant de très basse tension des bobines et en basse tension des circuits de puissance sont réalisés sous forme de circuits imprimés (non représentés) sur les plaquettes 1, 2 et 3. On constate que les circuits imprimés conducteurs des circuits de puissance des plaquettes de support 2 et 3 sont reliés à des conducteurs de circuits imprimés correspondant de la plaquette de base 1 par des liaisons conductrices 11 et 12. Dans le circuit imprimé de puissance associé à chaque paire de relais est monté un dispositif de détection de charge 14 relié électriquement au circuit de la plaquette 1. Un boîtier isolant 18 est prévu pour protéger l'ensemble du dispositif contre des contacts directs avec les parties sous tension, tout en ménageant des orifices 19 et 20 pour le passage des cosses de raccordement 9 et , et des logements 21, 22 autour de ces cosses pour permettre le raccordement électrique des connecteurs (non représentés) des circuits de puissance en amont et en aval du dispositif de commande selon l'invention. Sur la figure 1 on constate aussi la présence de fentes

permettant une ventilation naturelle du relais.

En se réfèrant à la figure 3, on constate que les bobines de relais 6 sont raccordées électriquement en 27, 28 et 29 au circuit électronique d'excitation représenté à la figure 4. Ces circuits sont situés sur la plaquette de base 1. Les moyens électroniques de contr8le de charge (figure 7) associés au dispositif 14 (figure 6) sont équipés d'un rhéostat 33 situé à l'intérieur du bottier 18 et dont la vis de réglage 35

est accessible de l'extérieur du bottier.

La figure 4 représente le circuit électronique d'excitation des bobines 6 des relais 4a, b, c et 5a, b, c. Il est constitué par un système permettant à partir d'une alimentation unique en très basse tension de fournir deux tensions continues de valeur différentes V1, V3. La tension la plus élevée V3 est utilisée uniquement pour provoquer la fermeture des contacts 7 par l'excitation des bobines 6 pendant un temps prédéterminé, la tension la plus basse Vl servant au maintien des

contacts 7 en position fermée.

A cette fin, le circuit comprend un transformateur T dont l'enroulement secondaire est relié au circuit générateur de la tension continue V1 comprenant essentiellement un pont redresseur PR à diodes DI à 4 et un condensateur C1 destiné à être chargé à ladite tension V1. Le circuit de l'enroulement secondaire du transformateur T comprend en outre un agencement doubleur de tension comprenant essentiellement un montage en série d'un condensateur C2, d'une diode D5 et d'un condensateur C3, une diode D6 étant connectée entre un point commun au condensateur C2 et à la diode D5 et à un point commun entre le condensateur C3 et la borne correspondante de l'enroulement secondaire du transformateur T. Les deux diodes D5 et D6 sont polarisées:de façon inverse, c'est-à-dire l'anode de la

diode D5 est reliée à la cathode de la diode D6.

La cathode de la diode de redressement D5 est reliée à l'émetteur d'un transistor Q1 du type PNP dont le circuit de base comporte un élément commutateur tel qu'un transistor Q2 du type NPN. Les relais sont montés dans le circuit collecteur du transistor Ql. La figure 4 indique les bornes de connexion 27, 28 et 29 telles qu'elles sont définies à la figure 3. Les bornes 29 et 28 se trouvent dans un premier circuit collecteur tandis que les bornes 29 et 27 font partie d'un deuxième circuit collecteur parallèle au premiers Chacun des deux circuits parallèles comporte un montage du type Darlington formé respectivement par des transistors Q3, Q4 et Q5, Q6, du type NPN. Le transistor Q2 et les deux montages Darlington peuvent être commandés par application d'une tension de commande appropriée aux bornes d'entrée B1 et B2, B3. La borne B1 est reliée par un montage en série d'une résistance RI et d'un condensateur C5 à la base du transistor Q2, tandis que les bornes B2 et B3 sont connectées respectivement aux bases des transistors Q3 et Q5 par l'intermédiaire d'une résistance appropriée. On constate que le condensateur Cl est relié par une électrode, par l'intermédiaire d'une diode D7 au collecteur du transistor Q1, tandis que l'autre électrode

est reliée aux émetteurs de transistors Q2, Q4 et Q6.

Le circuit électronique d'excitation comprend des moyens permettant de synchroniser la commande du transistor Q2 avec la tension secondaire du transformateur T grâce à un opto-coupleur dont la photodiode OC1 est monté en parallèle sur l'enroulement secondaire du transformateur T et dont le phototransistor 0C2 est en parallèle au condensateur Clau travers d'une résistance appropriée. L'émetteur du transistor OC2 est relié à l'entrée d'horloge CK d'une bascule BAl dont la sortie est reliée à la borne de commande B1 du transistor Q2. L'entrée de données D de la bascule BA 1 est reliée à la sortie d'une bascule BA4 dont les entrées de données D et d'horloge CK sont reliées entre elles par un bouton-poussoir normalement ouvert IT2. Les entrées de remise à zéro prioritaires R des bascules BAl et BA4 sont reliées entre elles et au point commun d'un circuit RC

constitué par une résistance R10 et un condensateur Cll.

Ce point commun B4 se raccorde au point B4 de la figure 8. L'électrode libre de R10 est raccordée à la masse et celle de Cll est reliée à l'entrée D de la bascule BA4,

ainsi qu'à l'électrode positive du condensateur C1.

La figure 6 représente le convertisseur courant-tension 14. Celui-ci comprend un noyau ferro-magnétique cylindrique 40, avantageusement en acier doux, autour duquel est montée concentriquement une bobine magnétique 41 reliée au circuit électronique de contr8le de charge représentée à la figure 7 par ses bornes d'entrée et de sortie 42 et 43 servant de plot

soudable de raccordement au circuit imprimé principal 1.

Ces plots 42 et 43 sont emmanchés à force dans'le bâti 44 du convertisseur dont la partie 45 forme un bottier autour de la bobine 41 et l'isole de l'enroulement primaire 46 du convertisseur entourant concentriquement

la bobine primaire 41, à l'extérieur du bo!tier.

L'enroulement 46 est monté dans le circuit de puissance du dispositif comme indiqué figure 3 et est constitué par au moins une spire de conducteur électrique. La bobine 41 est maintenue solidaire de l'ensemble par l'addition

de résine de remplissage de l'intérieur du bo!tier 45.

La figure 7 montre le schéma d'un circuit de contr8le de charge et plus précisément de détection d'une surcharge, pour un système de commande adapté à un réseau triphasé. Comme le montre la figure 7, on utilise à cette fin les signaux produits par au moins deux enroulements secondaires 41, chacun associé à une phase du réseau, d'un convertisseur 14 selon la figure 6. Chaque enroulement secondaire 41 est relié à un amplificateur A1 ou A2. Des diodes D8 et D9 relient les sorties des amplificateurs respectivement Ai et A2 à un montage unique du type RC comprenant, montés en parallèle, un condensateur C7 et une résistance R3. Le point commun à la diode D9 et au circuit RC est relié à un amplificateur A3 dont la sortie est reliée à un circuit à retard comprenant une résistance R4 et un condensateur C8 relié à une tension de référence de par exemple 0,6 V par une de ses bornes. La borne libre de ce condensateur est connectée à l'une des entrées d'un comparateur A4, l'autre entrée de celui-ci étant reliée au curseur d'un

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potentiomètre 33 monté dans un circuit approprié de façon

à permettre l'établissement d'une tension de référence.

La sortie de ce comparateur A4 porte la référence BS.

On constate que seulement les éléments de circuit qui sont déterminants pour le fonctionnement de celui-ci ont été mentionnés, tandis que les autres éléments sont considérés comme étant classiques pour le

montage des amplificateurs.

La figure 8 montre un exemple de réalisation d'un circuit de commande d'ouverture de relais utilisé dans un système triphasé, permettant de couper le courant dans les circuits de puissance au voisinage de la valeur zéro de celui-ci. Sa première borne d'entrée est la borne B5 du circuit électronique de contrôle de charge selon la figure. 7. Cette borne B5 est reliée à une des deux entrées d'une porte PO du type NON ET dont la sortie B4 est connectée à la borne B4 de la figure 4. La seconde borne d'entrée du circuit de commande est la borne B1 du

circuit électronique d'excitation selon la figure 4.

La borne d'entrée B1 est reliée aux entrées de remise à zéro prioritaires R des bascules BA2 et BA3 ainsi qu'à un circuit à retard constitué par R7 et C10 à travers une diode D12. Ce point commun constitué par la cathode de D12 et une électrode de R7 et C10 est relié à l'entrée d'un inverseur IN3 dont la sortie est connectée aux entrées de remise à 1 prioritaire S des bascules BA2

et BA3.

L'entrée de donnée D de la bascule BA2 est

portée à un niveau logique i représenté par +V.

La sortie complémentée M de la bascule BA2 est reliée par l'intermédiaire d'une diode D10 à un circuit à retard formé par une résistance R5 et un condensateur C8 montés en parallèle et reliés à la masse. L'entrée libre du montage RC est relié par l'intermédiaire d'un inverseur IN1 à l'entrée de donné-es d'une bascule BA3. La sortie complémentée K de la bascule BA3 est reliée par une diode Dll à un montage en parallèle du type RC comprenant une résistance R6 et un condensateur C9 relié à la masse, et à un amplificateur suiveur de mise en forme A5. La sortie de celui-ci est relié à la borne de commande B3 du circuit électronique d'excitation selon la figure 4. Le circuit de commande d'ouverture représenté à la figure 8 comporte une deuxième borne de sortie B2 qui est reliée à la borne de commande B2 du circuit d'excitation. Cette sortie est reliée à la sortie d'un inverseur IN2 dont l'entrée est connectée à la sortie de

l'inverseur IN1.

La seconde entrée la porte PO est reliée à la masse par une résistance appropriée. Un bouton poussoir

IT1 normalement fermé relie les 2 entrées de la porte PO.

On décrira ci-après le fonctionnement du dispositif de commande qui vient d'être décrit, notamment

des circuits électroniques de celui-ci.

Le circuit électronique d'excitation représenté à la figure 4 a pour fonction de produire un courant impulsionnel C en fonction du temps t indiqué en milliseconde sur la figure 5. Ce courant présente une première période d'intensité élevée permettant la fermeture des contacts 7 des relais, suivie d'un courant d'une valeur plus faible destinée à assurer le maintien à l'état fermé de pes contacts 7.. Le courant d'excitation et de fermeture des relais est produit à l'aide du doubleur de tension contenu dans le circuit selon la figure 4. En effet, le montage représenté, formé par les condensateurs C2 et C3 et les diodes de redressement D5 et D6 ainsi que le secondaire du transformateur T permet d'obtenir aux bornes du condensateur C3 une tension V3 double de la tension V1 présent aux bornes du condensateur C1. En effet, la tension V3 aux bornes du condensateur C3 est égale à la somme des tensions aux bornes du condensateur C2 et aux bornes de l'enroulement secondaire du transformateur T. Le condensateur Cl se

charge à la tension V1 à travers le pont redresseur PR.

Lorsque grâce à une manoeuvre du bouton-

poussoir IT2, on applique aux bornes d'entrée de commande B1, B2 et B3 une tension VA appropriée, les transistors Q2 et les montages Darlington Q3, Q4 et Q5, Q6 deviennent conducteurs ce qui permet au condensateur C3 chargé à la tension de plus grande valeur V3 de se décharger à travers la diode D4 et le transistor Q1 qui fournit ainsi au relais 6 le courant de valeur plus élevée représenté à la figure 5, qui assure l'excitation des relais. Après un intervalle de temps déterminé par le montage en série de la résistance Ri et du condensateur C5, le transistor Q2 se trouvant dans le circuit de base du transistor Q1 revient à l'état bloqué et rend non conducteur le transistor Q1. A partir de cet instant, les bobines 6 des relais sont traversées par le courant de plus faible valeur fourni par le condensateur Ci, à travers la diode D7. L'application de la tension de commande de fermeture appliquée à l'entrée de commande B1 est synchronisée à la tension du réseau grâce au circuit opto-coupleur OC1, 0C2 et la bascule BAi, de sorte que le condensateur Q2 devient conducteur dès le début de la demi-période de conduction des diodes D3 et D2. La bascule BA4 a pour fonction d'éviter le battement (ouvert-fermé) des relais lorsqu'il y a simultanément un défaut de surcharge et le maintien de IT2 en position fermé. Les tensions de commande qui sont appliquées aux entrées B2 et B3 sont engendrées par le circuit représenté à la figure 8, également de façon synchrone à la tension de réseau, comme cela sera décrit plus loin. Le circuit constitué par R10 et C10 a pour r8le d'empêcher la fermeture intempestive des relais à la mise sous tension des

différents circuits.

Le circuit de contr8le de charge ou de détection d'une surcharge, est relié aux enroulements secondaires 41 de deux convertisseurs 14 qui sont placés sur deux phases distinctes du réseau. Aux bornes du condensateur C7 s'établit une tension V5 produite à partir de la tension la plus élevée de celles engendrées par les enroulements 41. Cette tension V5 est appliquée à l'entrée de l'amplificateur A3 qui est monté de façon à présenter un gain par exemple de 7,07. La tension de sortie V6 de cet amplificateur A3 est ainsi égale à 10 fois la valeur efficace du signal d'entrée de plus forte valeur, produite par les enroulements 41. Le montage formé par la résistance R4 et le condensateur C8 retarde l'évolution de la tension V6 à l'entrée du comparateur A4. Ceci autorise la présence de surcharges transitoires dans les circuits de puissance. Le temps t au-delà duquel la détection de surcharge se fait, en fonction du niveau de surcharge oC dans le circuit de puissance peut s'exprimer sous la forme: t = R4.C8. Ln ()

C- 1.1

avecd-représentant le courant circulant divisé par le

courant nominal, Ln étant le logarithme naturel.

Si après ce délai de temps t la tension V7 aux bornes du condensateur C8 dépasse la valeur de consigne établie par le potentiomètre 33, le comparateur A4 produit à sa sortie B5, un signal de valeur zéro,

indicateur d'une surcharge.

Le circuit représenté à la figure 8 commande l'ouverture des relais triphasés avec coupure du courant dans les circuits de puissance au voisinage de la valeur zéro. Lorsque le circuit de détection de surcharge selon la figure 7 produit un signal zéro à sa sortie B5, ou lorsque l'on manoeuvre le bouton poussoir IT1, la sortie de la porte NON ET portant la référence PO passe à l'état 1 qui est appliqué à l'entrée de remise à zéro prioritaire R de la bascule BAl de la figure 4. Dans ces conditions la sortie de BAl passe à l'état O et la tension aux bornes B1 des figures 4 et 8 s'annule ce qui a pour effet de déverrouiller les entrées de remise à zéro prioritaires R des bascules BA2 et BA3 et de porter la sortie complémentée r. de la bascule BA2 à un niveau O dès qu'un signal de synchronisation prélevé sur un des

deux convertisseurs 14 apparaîtra sur son entrée CK.

Avec un retard défini par la constante de temps déterminée par la résistance R5 et le condensateur C8, la tension au point N à l'entrée de l'inverseur IN1 s'annule, ce qui provoque à la borne de sortie B2 reliée à la borne B2 du circuit d'excitation de la figure 4 une tension de valeur zéro provoquant le blocage du montage DARLINGTON Q3, Q4. Il est à noter que l'ouverture des contacts 7 des rerlais alimentés par le courant traversant ce montage Darlington intervient lorsque le courant traversant les relais est décroissant et voisin de la valeur zéro. Les valeurs des composants R5 et C8 sont calculées en fonction de la fréquence du réseau et

des caractéristiques mécaniques des relais utilisés.

Quand la tension au point N s'annule, l'entrée de données D de la bascule BA3 passe à l'état 1 ce qui produit à la sortie complémentée K de la bascule l'état zéro lors d'un changement d'état vers un état 1 du signal de synchronisation à l'entrée CK obtenu par le deuxième convertisseur représenté à la figure 7 et associé à une deuxième phase du réseau triphasé. Après un délai de temps déterminé par la résistance R6 et le condensateur C9 le signal de sortie à la borne B3 devient zéro, ce qui provoque le blocage du deuxième montage Darlington formé par les transistors Q5 et Q6. Ainsi les relais montés entre les bornes 29 et 27 ne sont plus alimentées en courant et leur contact 7 s'ouvre. Cette ouverture intervient à un instant o le courant traversant les contacts est décroissant et voisin de la valeur zéro. Les valeurs des composants R6 et C9 sont calculées en fonction de la fréquence du réseau et les

caractéristiques mécaniques des relais utilisés.

Si au moment o apparait l'ordre de commande d'ouverture à la borne B1, les contacts 7 des relais ne sont traversés par aucun courant, il n'existe pas de signaux de synchronisation sur les entrées CK des bascules BA2 et BA3. Les sorties M et K peuvent quand même etre amenées à l'état zéro par le fait que l'état 0 présent sur la borne B1 sera également présent après un délai de temps déterminé par la constante de temps du circuit formé par la résistance R7 et le condensateur C10 à l'entrée de l'inverseur IN3. Ceci provoque la remise à zéro des deux bascules. Etant donné que"le délai de temps déterminé par la résistance R7 et C10 est supérieur à la somme des retards déterminés par les circuits RC aux sorties des bascules BA2 et BA3, l'application d'un signal aux entrées S de remise à un des bascules n'est efficace qu'en absence d'un signal de synchronisation aux

entrées CK des relais.

Par une manoeuvre du bouton poussoir IT2, la fermeture des contacts 7 des relais intervient quand une tension appropriée est appliquée aux entrées R de mise à zéro des bascules BA2 et BA3, qui sera transmis aux

bornes B2 et B3.

Il ressort de la description qui vient d'être

faite, du dispositif de commande et de contr8le des circuits de puissance électrique en courant alternatif basse tension, que celui-ci présente un grand nombre d'avantages. Les relais utilisés peuvent être des relais de

très grande diffusion du type relais pour automobiles.

Etant donné que le courant d'excitation des relais.ne circule que pendant un intervalle de temps relativement court nécessaire pour la fermeture des relais et est ensuite réduit à la plus faible valeur de maintien des contacts à l'état fermé, le dispositif de commande peut fonctionner pour une puissance donnée avec un échauffement moindre, un volume réduit et donc un prix de

revient inférieur, comparativement au dispositif connu.

Etant donné que le circuit d'excitation des relais fonctionne à partir d'une source unique de tension qui peut très favorablement être de la très basse tension, ces relais peuvent être utilisés dans tous les circuits comportant à la fois de la très basse tension tels que des circuits de logique électronique et des circuits de puissance. Du fait que l'ouverture des contacts des relais est synchronisée par rapport à la tension du réseau de façon que les différents contacts se séparent lorsque la valeur du courant qui le traverse est voisine de zéro permet d'augmenter la longévité des relais en supprimant l'usure des contacts par effet de l'arc électrique et de réduire les parasites électromagnétiques

engendrés lors de la séparation des contacts.

Il est encore avantageux que l'ensemble formé par les relais et les plaquettes de support soit enfermé dans un bottier isolant comportant des crifices pour le passage des cosses de raccordement pour le ou les circuits de puissance, de telle façon que ces cosses de raccordement fassent saillie hors du boîtier, sur sa face opposée à celle du circuit principal, et des fentes permettant une ventilation naturelle des relais. Il est également avantageux que la fonction liant le courant primaire et la tension secondaire du convertisseur soit linéaire. De plus, la structure du dispositif selon l'invention assure un bon isolement électrique entre les

circuits primaire et secondaire.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Dispositif pour l'ouverture et la fermeture de circuits de puissance électrique en basse tension, monophasée ou polyphasée, comprenant au moins un relais pourvu d'une bobine de commande alimentée en courant continu à basse tension et au moins un contact de travail incorporé au circuit de puissance associé à chaque phase, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique d'excitation d'un relais (4a, b, c; 5a, b, c) adapté pour fournir à la bobine (6) du relais pendant la durée d'excitation un courant impulsionnel présentant la valeur nécessaire pour l'excitation et ensuite un courant de plus faible valeur réduite à la valeur nécessaire pour le maintien du relais, et des moyens électromagnétiques (14)

de détection de surcharges.

2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commande d'ouverture des contacts (7) à une valeur du courant les traversant, qui est voisine de

zéro, avantageusement en cas d'une surcharge.

3. Dispositif de commande selon l'une des revendication 1, caractérisé en ce que le circuit électronique d'excitation comprend une source (T) de très basse tension, des moyens (PR, C1) de production dudit courant de maintien des relais à partir de cette tension et des moyens (C2, C3, D5, D6, T) de production du courant plus élevé d'excitation des relais, tels qu'un

doubleur de ladite très basse tension.

4. Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit électronique d'excitation comprend des moyens de commande de coupure du courant d'excitation, tel que des montages

à transistors de commutation (Q2; Q3, Q4; Q5, Q6).

5. Dispositif de commande selon l'une des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens

électromagnétiques (14) comprennent un convertisseur courant-tension (14) comprenant un enroulement primaire (46) monté en série avec le circuit de puissance à contr8ler et un enroulement secondaire (41) relié

électriquement à un circuit détecteur de surcharge.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit détecteur de surcharges, pour un système de puissance triphasée, comprend au moins deux montages d'entrée (Ai, A2) montés en parallèle, chacun relié à un enroulement secondaire (41) de convertisseur, associé à une phase du système, et adapté pour produire à leur borne de sortie commune une tension représentative de la tension d'entrée la plus élevée, la sortie commune des montages d'entrée est reliée à une entrée d'un comparateur (A4) dont l'autre entrée est reliée à une tension de référence, par l'intermédiaire d'un circuit à retard (R4, C8) adapté pour empêcher la prise en compte de phénomènes transitoires, tels que des

surcharges transitoires.

7. Dispositif de commande selon l'une des

revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le circuit de

commande d'ouverture précité comporte une première bascule (BA2) dont l'entrée de données (D) est à l'état 1 et dont la sortie est connectée, par l'intermédiaire d'un circuit à retard (R5, C8), à une deuxième bascule (BA3) reliée par sa sortie, par l'intermédiaire d'uncircuit à retard (R6, C9) à une borne de sortie, l'entrée (R) de remise à zéro de chaque bascule étant reliée à la borne de commande (B1) de coupure du courant d'excitation d'intensité élevée et chaque bascule recevant à son entrée d'horloge un signal de synchronisation à une phase correspondant du système triphasé obtenu à partir d'un

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des convertisseurs (14), et chacune des sorties des circuits à retard constituant une borne (B2, B3) de

commande du circuit électronique d'excitation des relais.

8. Dispositif de commande selon la

revendications 7, caractérisé en ce que le circuit de

commande d'ouverture comporte des moyens de commande d'ouverture indépendants du circuit de détection de surcharge (IT1, PO, BA1), tel que des moyens de commande

manuelle (IT1).

9. Dispositif de commande selon l'une des

revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le circuit

de commande d'ouverture comprend des moyens d'ouverture des contacts des relais en cas d'absence d'un signal de

synchronisation, ces moyens étant formés par un -

agencement comprenant un circuit à retard (R7, C10) relié à l'entrée (S) de remise à 1 des deux bascules (BA2, BA3), le retard défini par le circuit à retard (R7, C10) étant supérieur à la somme des retards des circuits à retard (R5, C8 et R6, C9) associés aux deux bascules

(BA2, BA3).

10. Dispositif de commande selon l'une des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le

convertisseur du courant-tension (14) comprend un enroulement primaire (46) et un enroulement secondaire (41), montés concentriquement autour d'un même noyau (40) constituant un circuit magnétique ouvert, avantageusemnet

en un matériau ferro-magnétique tel que de l'acier doux.

11. Dispositif de commande selon l'une des

revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il

comprend au moins deux relais (4a, b, c, 5a, b, c) pour circuits imprimés, dont les bobines (6) sont montées en parallèle et dont les contacts (7) sont montés en série dans le circuit de puissance correspondant, ces relais pouvant être des relais de grande diffusion du type

relais pour automobile.

12. Dispositif de commande selon l'une des

revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il

comprend une plaquette de base (1) porteuse d'un circuit imprimé principal, et, pour chaque relais, une plaquette de support (2, 3) à circuits imprimés, montée. perpendiculairement à la plaquette de base (1), les conducteurs de puissance et du courant à basse tension étant réalisés sous forme de circuits imprimés, les conducteurs de puissance des plaquettes de support (2, 3) et de la plaquette de base (1) étant avantageusement

reliés par des conducteurs soudés (11, 12).

13. Dispositif de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend pour un système de puissance triphasé, une paire de relais associée à chaque phase et les trois paires (4a, 5a; 4b, b; 4c, 5c) sont disposées l'une à c8té des autres, les trois relais correspondants desdites paires étant fixés de préférence avec les relais d'une paire situé en regard l'un de l'autre,sur deux plaquettes de support (2, 3) distinctes, avantageusement conformées de la même manière et s'étendant perpendiculairement à ladite plaquette de

base (1).

14. Dispositif selon l'une des revendications

11 à 13, caractérisé en ce que l'ensemble formé par les relais (4a, b, c; 5a, b, c) et les plaquettes de support (2, 3) sont enfermées dans un boftier isolant (18) comportant des orifices (19, 20) pour le passage des cosses de raccordement (9, 10) pour le ou les circuits de puissance, de telle façon que ces cosses de raccordement fassent saillie hors du boîtier, sur sa face opposée à celle du circuit principal, et des fentes permettant une

ventilation naturelle des relais.

15. Dispositif de commande selon l'une des

revendications précédentes, caractérisé en ce que les

moyens de détection de surcharge comprennent un organe de réglage du seuil de surcharge admissible dans les circuits de puissance contr8lés, tels qu'un potentiomètre (33), dont l'organe de commande est accessible de l'extérieur du bottier (18) à travers un orifice approprié.

16. Dispositif de commande selon l'une des

revendications 10 à 15, caractérisé en ce que les bornes

d'entrée et de sortie (42, 43) de l'enroulement secondaire (41) du convertisseur (14) sont réalisées sous forme de plots qui sont emmanchés à force dans des trous

pratiqués dans un bottier (45) du convertisseur (14).

17. Dispositif de commande selon l'une des

revendications 10 à 16, caractérisé en ce que le

convertisseur (14) comprend un boitier (45) dans lequel la bobine d'enroulement secondaire (41) est fixée avantageusement par addition d'une résine de remplissage,l'enroulement primaire (46) pouvant être monté concentriquement à ladite bobine à l'extérieur du

boitier (45).