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L'invention se rapporte aux circuits d'alimentation
d'un électroaimant.
On connaît de tels circuits comportant un enroulement
principal en gros fil, dimensionné pour supporter l'essentiel
de la puissance d'appel et un enroulement auxiliaire, en fil
fin, destine a fournir les seuls ampères-tours nécessaires
au maintien de l'armature, chacun de ces enroulements etant
mis en service, en fonction de la position de l'armature, par
l'intermediaire d'un contact dit "de reduction". Ces circuits
exigent l'emploi de circuits magnetiques dimensionnés en fonc-
tion de la nature ~continue ou alternative) de la source, ce
qui ne permet pas leur utilisation économique dans tous les
cas. On connaît, par ailleurs, des circuits d'alimentation
pour électroaimants comportant un pont redresseur, tel que
le pont de Graetz, qui permet l'excitation d'un enroulement
unique, aussi bien à partir d'une source de courant alternatif
qu'à partir d'une source continue, un contact de reduction
permettant ici la reduction de la tension appliquée au pont
en vue de réduire la consommation pendant le maintien de 1'
armature.
Dans ces circuits, le pont est soumis en permanence,
même pendant le maintien, à une tension relativement élevée
et une énergie non négligeable est dissipée dans une résis-
tance de réduction.
L'invention se propose de fournir un circuit d'alimen-
tation du type comportant un enroulement pr~ncipal et un en-
roulement auxiliaire, apte à être associés à des circuits
magnétiques dimensionnés indépendamment de la nature de la
source, ledit circuit comportant un pont redresseur isolé de
la source pendant le maintien et étant apte à etre utilisé
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efficacement aussi bien en courant continu qu'en alternatif.
L'invention a également pour objet les électroaimants
comportant ce circuit;
Le circuit sui~ant l'invention présente a 1Uj seul tous
les avantages de c~acune des solutions proposées antérieure-
ment sans en avoir les inconvénients indiqués.
Selon l'invention, un circuit électromagnétique d'ali-
mentation d'un électroaimant comprenant de façon connue un
circuit magnétique fixe et un circuit magnétique mobile com-
porte essentiellement un premier enroulement, en gros fil,dit bobinage principal, place dans la diagonale dite "courant
continu" d'un pont redresseur a quatre éléments, du type de
Graetz, dont l'autre diagonale est couplée a la source d'ali-
mentation en courant continu ou alternatif, un second enrou-
1~ lement, en fil fin, dit bobinage de maintien, en série ou nonsur le meme circuit magnétique que l'enroulement principal,
avec une résistance , monté/et connecté en parallele sur le
montage série du pont, et d'un contact d'isolement dont le
fonctionnement est couplé a celui du circuit mobile de 1'
électroaimant, ce contact étant fermé a la mise en service
de l'électroaimant et s'ouvrant lorsque le circuit magnétique
mobile est arrivé au voisinage de sa position de travail.
Suivant un second mode de mise en OeUvre de l'invention,
une diode est couplée en série avec la bobine de maintien.
Suivant un troisieme mode de mise en oeuvre de l'inven-
tion, le contact d'isolement du pont est un contact électro-
nique dont l'état, passant ou bloqué, est déterminé par 1'
évolution du flux dans le circuit magnétique.
Cette solution n'est intéressante pratiquement qu'en
courant alternatif, I'extinction du semi-conducteur commandé
posant des problemes en courant continu.
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L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description qui suit et en se reportant aux figures parmi
lesquelles :
La fig. 1 est un schema de principe du circuit de l'
invention ;
La fig. 2 montre une variante du schema de la figure 1 ;
La Fig. 3 est un schema de principe d'une variante de
l'invention avec interrupteur statique ;
La fig. 4 est un exemple detaille de mise en oeuvre du
schema de la figure 3 ;
La fig. 5 est un exemple d'electroaimant comportant un
circuit d'alimentation suivant l'invention ; et
Les figures 6 et 7 montrent des variantes des schemas
des circuits des figures 1 à 4.
Le circuit represente figure 1 comporte un enroulement
magnetique gros fil, M1, place sur le circuit magnetique fixe
d'un electroaimant, non represente ici, visible figure 3 en
ml, et dimensionne pour fournir la force d'attraction neces-
saire ; l'enroulement M1 est place entre les points j3 et j4,
bornes dites "courant continu" d'un pont de Graetz G dont les
quatre diodes sont representees en D1 à D4 ; les bornes dites
"courant alternatif" du pont, jl et j2, sont couplees aux
bornes bl et b2 du reseau, continu ou alter~natif, d'une part
à travers le contact 0 de commande generale de l'electroaimant,
pour la borne j2 et d'autre part à travers le contact d'iso-
lement B qui est ferme pendant l'appel et s'ouvre lorsque le
circuit magnetique mobile (m2, fig.5) termine ou a termine sa
course. Un second enroulement magnetique M2, en fil fin, en
serie ou non avec une resistance R1 est branche entre les
points ~ et ~, c'est-à~ire en parallèle sur l'ensemble contact
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B + pont G. La résistance R1 peut éventuellement être cons-
tituée par la résistance propre du bobinage M2.
Ces enroulements peuvent être repartis soit en demi-
enroulements par exemple dans le cas de circuits magnétiques
en forme de U, soit en deux enroulements sur la même branche.
Le fonctionnement du circuit en courant alternatif va
d'abord être considéré à l'aide de la figure 1.
A la mise sous tension du dispositif, la bobine prin~
cipale M1 est parcourue par un courant redressé important
qui permet d'obtenir l'effort électromagnétique nécessaire
a l'attraction du circuit magnétique mobile. La course d'
attraction terminée, le contact d'isolement B s'est ouvert,
l'alimentation du pont de diodes n'est alori plus assurée
directement par le réseau. L'excitation magnétique nécessaire
au maintien est alors produite par le courant alternatif cir~
culant dans le bobinage auxiliaire et a son effet secondaire
dans le bobinage d'appel. L'ensemble du circuit magnétique
ferme (ml et m2, fig. 5) et les deux bobinages se comportent
en fait comme un transformateur réel dont le primaire serait
le bobinage auxiliaire et le secondaire le bobinage princi-
pal fonctionnant en court-circuit sur les diodes du pont de
redressement considéré alors dans ses branches courant con~
tinu (diodes D1 a D4). En courant alternatif, la force de
maintien magnetique du circuit est due en majorité au passage
dans le bobinage principal M1 d'un courant redressé monoal-
ternance dont la durée, du fait de la nature inductive du
circuit, est superieure à la demi~période du reseau d'alimen-
tation. La resistance R1 montee en série avec le bobinage
auxiliaire (éventuellement representé par la resistance
propre) est dimensionnée pour ajuster l'énergie transmise
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a l'enroulement principal, lorsque celui-ci èst utilise en
tant que secondaire du transformateur.
Ce circuit possede la propriete de pouvoir etre alimen-
te en courant continu ; l'enroulement principal ne participe
pas a la production de la force de maintien qui est seulement
creee par l'enroulement M2.
La figure 2 montre une amelioration du dispositif de
base : une diode D5, disposee en serie dans le circuit auxi-
liaire impose un passage unidirectionnel du courant dans l'
enroulement M2. Lorsque l'electroaimant est en position de
maintien, des ampere-tours d'excitation sont generes par le
courant redresse monoalternance passant dans le bobinage
auxiliaire M2. D'autre part, l'effet transformateur existe
toujours, la composante alternative du courant redresse pri-
maire induisant un courant secondaire qui, comme precedemment,est redresse monoalternance. Par ailleurs, la composante
alternative induite dans le bobinage principal est en opposi-
tion de phase avec la composante du bobinage auxiliaire ; le
courant dans un des bobinages apparaît donc pendant les pe-
riodes o~ le courant est nul dans l'autre. En respectant lessens des enroulements et les polarités des diodes, on obtient
des ampere-tours additifs, et le flux unidirectionnel resul-
tant comporte une composante continue. Il existe donc un gain
sur l'excitation magnetique au maintien par rapport au schema
precedent, dans le cas d'une utilisation avec alimentation en
courant alternatif.
Le contact d'isolement B peut être de tout type connu,
a commutation mecanique ou statique, semi-conducteur à pou-
voir de conduction commande par exemple. Il peut être ouvert
ou ferme en l'absence de mise sous tension du circuit (inter-
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rupteur marche-arrêt 0 ouvert), l'essentiel etant que, des
que la mise en service du circuit, il se ferme pendant la
période d'appel et s'ouvre au moment ou la course de l'ar-
mature mobile est sensiblement terminée.
Si le circuit est destine a être utilise en alimenta-
tion aliernative, llinterrupteur d'isolement peut être cons-
titue d'un triac TR, un circuit d'amorçage y etant alors
associe, comme indique au schema bloc de la figure 3, ou le
circuit d'amorçage comporte l'ensemble alimentation stabi-
lisee 1 et generateur d'impulsions 2. En variante, l'alimen-
tation stabilisee pourrait être commandee en fonction de la
position de l'armature mobile. Plus avantageusement, comme
représenté sur ce schéma, l'enroulement auxiliaire M2 est
utilisée comme capteur de là position du circuit magnétique
mobile, le phénomène indicateur exploité etant la surtension
importante qui se produit dans cet enroulement lors de la
fermeture du circuit, et qui est detectee par un detecteur
de seuil bistable 3, couple aux bornes de l'enroulement M2 ,
ce detecteur, lorsqu'il est excite, bloque l'alimentation
stabilisee 1 qui, lorsque le contact marche-arrêt 0 est ferme,
alimente le generateur d'impulsions 2, ce dernier assurant
la conduction du triac TR. Lorsque le seuil du detecteur est
depasse, le generateur 3 n'est plus excite et le triac isole
le pont de l'alimentation.
Pour que le triac TR ne coupe pas trop t8t l'alimenta-
tion de l'enroulement d'appel, un element a retard 4 est
inseré a l'amont du détecteur et aux bornes de l'enroulement
auxiliaire.
La figure 4 montre un exemple non limitatif de mise en
oeuvre préféree de ce schema bloc. Le fonctionnement est le
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suivant : à la mise sous tension par le contact 0, l'alimen-
tation stabilisee 1 composee de la diode Zener D9 et du con-
densateur C3, est alimentee par la resistance R5 et permet
au generateur d'impulsions 2 recurrentes constitue du tran-
sistor unijonction T3, du condensateur C4 et des resistancesR6, R7, R8, d'amorcer la gachette du triac TRl qui devient
conducteur, le bobinage d'appel est alors excite. En fin de
course d'attraction, la fermeture du circuit magnetique pro-
voque une surtension caracteristique de forte amplitude aux
bornes de la bobine auxiliaire M2, cette surtension, apres
passage dans la cellule a retard R2. C1 est detectee par la
diode D6 et un elément bistable a seuil constitue par les
transistors T1, T2, les diodes D7, D8, les résistances R3, R4
et le condensateur C2. Le basculement du bistable a pour effet
de mettre la diode Zener D9 en court-circuit par l'interme-
diaire du transistor T2 et de la dlode D8. Le transistor
unijonction T3 n'etant plus alimente, n'emet plus d'impulsion
d'amorçage sur la gachette du triac TR1 qui se bloque au mo-
ment du passage au zero de l'alternance du courant. Le fonc-
tionnement de l'ensemble au maintien devient alors identiquea celui des circuits de la figure 2. La resistance R9 et le
condensateur C5 ont pour but la protection du triac.
Bien qu'il n'y ait pas d'empêchement de principe a
utiliser un commutateur electronique en alimentation continue,
en pratique une telle solution n'est pas retenue à cause des
difficultes d'extinction du semi-conducteur commande.
Par contre un contact d'isolement mecanique peut etre
indifferemment utilise, sans modification, en alimentation
continue ou alternative. De plus, il presente l'avantage non
negligeable de réaliser l'isolement galvanique du pont par
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rapport au réseau.
Les circuits d'alimentation suivant l'invention sont
utilisables en cooperation avec les divers circuits magne-
tiques d'electroaimants connus. A titre illustratif on a
5- represente figure 5 la mise en place d'un tel circuit dans
le cas de circuits magnetiques classiques à trois branches.
Sur cette ~igure, ml et m2 designent respectivement le cir-
cuit magnetique fixe et le circuit magnetique mobile (arma-
ture mobile), les autres reperes ayant la même signification
qu'aux figures precedentes. Le pont G, le contact B, la diode
D5, la resistance Rl, sont places dans un boîtier, Q , com-
portant les deux bornes de connexion ~ et ~ (voir figure 1).
Le courant maximum de maintien est de l'ordre de quel-
ques milliemes du courant d'appel, soit de 2 a 20 % du cou-
rant de maintien des circuits. Aussi les circuits ml et m2sont-ils considerablement plus petits que pour un electroai-
mant classique de même puissance fonctionnent en alternatif.
Encore un autre avantage du circuit suivant l'invention
est que le temps de retombee de l'armature mobile est beau-
coup plus long que dans le cas des circuits classiques (del'ordre de 150 ms contre 50 ms), d~fait que le courant se
prolonge, a la coupure, dans l'ensemble des diodes et resis-
tances, ce qui permet d'eviter des retombees intempestives
de l' armature de coupures fugitives de la tension du
reseau.
Si par contre, pour certaines utilisations, ce retard
etait prohibitif (cas de relais de protection par exemple),
il pourrait être aisement ramene aux limites classiques en
ajoutant un second contact D en serie avec la bobine princi-
pale, comme indique en 01, figure 6, contact qui serait couple
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avec le contact 0, couplage represente symboliquement parla ligne en traits discontinus.
Une autre possibilite interessante de limiter le temps
de retombee consiste a introduire, comme indique figure 7,
dans la branche ou est situe le bobinage d'appel un troisieme
contact , 6, shunte par une resistance r qui presente l'avan-
tage d'eviter le montage de la resistance R1 dans le primaire
du transformateur constitue par M1 et M2, tout en permettant
de choisir les ampere-tours necessaires pour le maintien de
l'armature mobile.
L'invention n'est evidemment pas limitee aux modes
de realisation decrits et representes uniquement à titre
d'exemples.
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