Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La prêsente invention concerne un dispositif de
commande du fonctionnement d'un contacteur.
Plus particulièrement, le dispositif selon
l'invention se rapporte à la commande du fonctionnement
d'un contacteur du type comportant une bobine d'appel et
une bobine de maintien en position active d'un équipage
mobile.
Dans l'état de la technique, la bobine d'appel
et la bobine de maintien sont en général connectées en
série l'une avec l'autre et un interrupteur est connecté
en parallèle aux bornes de la bobine de maintien pour
provoquer la mise en court-circuit de cette bobine lors
d'une première phase de fonctionnement du contacteur après
son déclenchement.
En effet, lors de cette première phase de
fonctionnement, seule la bobine d'appel doit être ali-
mentée pour provoquer un dêplacement rapide de l'équipage
mobile.
Une fois que cet équipage mobile est en position
active, on provoque l'ouverture de l'interrupteur de mise
en court-circuit de la bobine de maintien de manière que
celle-ci soit connectée en série avec la bobine d'appel
afin de réduire le courant circulant dans ces bobines.
Cependant, cette structure prësente un certain
nombre d'inconvénients notamment au niveau de l'obligation
de prévoir cet interrupteur de mise en court-cirucit de
l'une des bobines et du dimensionnement de celles-ci pour
obtenir les différentes caractéristiques de fonctionnement
notamment de temps de déplacement de l'équipage mobile
vers sa position active et vers sa position escamotée et
d'échauffement limité des bobines.
Dans l'état de la technique le document FR-A-
2.611.981 décrit et représente un relais de démarrage de
véhicule à moteur qui comporte plusieurs bobines en
parallèles qui sont alimentées successivement afin de
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2
limiter la force d'appel. Dans un premier temps, une seule
bobine est commandée, puis deux, puis trois bobines, seule
la première bobine restant alimentée pour le maintien du
relais dans le cas d'une chute de la tension d'alimenta-
tion. Ce document enseigne donc qu'il est connu de comman-
der sêparément plusieurs bobines en parallèle, en particu-
lier simultanément pendant la phase d'appel, mais ce
document ne traite pas le problème du maintien du relais
dans le cas d'une chute de la tension d'alimentation.
Le document EP-A-0164.014 décrit et représente
un relais de signalisation qui peut fonctionner sous deux
tensions différentes, c'est-à-dire une tension haute qui
peut varier entre 20 et 26, 5 Volts et une tension basse
qui peut varier entre 10,5 et 13,5 Volts. Une résistance,
pouvant être shuntée par un interrupteur, est branchée en
série avec le relais. Le document n'indique pas que le
relais puisse comporter plusieurs bobines de commande. Si
la tension est basse, ce qui est détecté par un compara-
teur, l'interrupteur est fermé et le relais est alimenté
directement. Si la tension est haute, la fermeture de
l'interrupteur est commandée par une bascule monostable et
la durée de l'impulsion de la bascule transmise par un
circuit OU est telle que le fonctionnement du relais est
assuré. Ensuite, le relais est alimenté en série avec la
résistance dont la valeur est choisie de manière à mainte-
nir la tension minimale de maintien sur le relais. Ce
document ne traite donc en aucune manière du problème de
maintien en cas de chute de la tension d'alimentation.
Le document GB-A-2.156.156 enseigne simplement
le fait de commander un relais de disjoncteur par des
bobines en parallèle dont une peut être commandée séparé
ment de l'autre.
Aucun de ces documents ne décrit, ni même ne
suggère, le problème de maintien du relais en cas de chute
de tension.
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3
Ce problème est particulièrement important pour les
relais de démarreur car le courant absorbé par le démarreur est
três élevê, ce qui entraîne une chute de tension importante.
Le but de l'invention est donc de résoudre ces
problèmes.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif
de commande de fonctionnement d'un contacteur comportant une
bobine d'appel et une bobine de maintien en position active
d'un équipage mobile, lesdites bobines ayant des alimentations
l0 pilotées par des moyens de commande séparés, caractérisé en ce
que lesdits moyens de commande comprennent:
une entrée pour recevoir des signaux représentant une
valeur des tensions de commande et d'alimentation; et
des sorties connectées respectivement aux bobines,
pour contrôler les alimentations des bobines en fonction des
signaux reçus à l'entrée, de manière à:
- alimenter simultanément les bobines d'appel et de
maintien lors d'un déclenchement du fonctionnement du
contacteur;
20 - couper l'alimentation de la bobine d'appel au bout
d'un temps déterminé après le déclenchement du fonctionnement
du contacteur; et
- alimenter de nouveau la bobine d'appel en cas de
chute déterminée de la tension d'alimentation du contacteur
lors du fonctionnement du contacteur.
De prëférence, les moyens de commande comportent des
moyens séparés de commande de l'alimentation des bobines.
De préférence, les moyens de commande comprennent des
entrées additionnelles pour recevoir des signaux logiques de
30 commande rëglant Ies moyens de commande.
De préférence, des organes de protections sont
respectivement couplés en parallèle avec les bobines.
De préférence, lesdits moyens de commande
comprennent:
deux transistors ayant des collecteurs, des bases et
des émetteurs, les émetteurs étant reliés à une masse, les
3a
collecteurs formant lesdites sorties des moyens de commande;
une unité de commande comprenant une entrée formant
ladite entrée des moyens de commandes, et des sorties
connectêes respectivement aux bases des transistors, pour
piloter les transistors;
chacune desdites bobines êtant connectée entre une
borne d'alimentation et le collecteur d'un desdits transistors.
De préférence, l'unité de commande est relié à la
masse.
De préférence, les collecteurs des transistors sont
connectés respectivement à des bornes d'alimentation par
l'entremise de rêsistances.
De préfërence, l'unité de commande comprend des
entrées formant lesdites entrëes additionnelles.
De préférence, l' entrée des moyens de commande est
connectëe à une paire de diodes.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va
suivre pour la compréhension de laquelle on se reporterâ aux
dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 reprêsente un schéma synoptique d'un
dispositif de commande du fonctionnement d'un contacteur de
l'état de la technique;
- la figure 2 représente un schéma synoptique d'un
dispositif de commande du fonctionnement d'un contacteur selon
l'invention; et
- la figure 3 illustre le fonctionnement du
dispositif de commande selon l'invention.
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Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 1, il
existe dans l'état de la technique, des contacteurs qui
comportent deux bobines, l'une dite bobine d'appel dési-
gnée par la référence générale 1 sur cette figure et
l'autre dite bobine de maintien désignée par la référence
générale 2.
Un interrupteur de mise en court-circuit de la
bobine de maintien, désigné par la référence générale 3,
est prévu en parallèle sur cette bobine.
On notera que ces bobines d' appel et de maintien
sont connectées en série entre une borne d'alimentation et
le collecteur d'un transistor d'alimentation désigné par
la référence générale 4 sur cette figure, ce collecteur
étant relié à une borne positive de l'alimentation à
travers une résistance 5. L'émetteur de ce transistor est
relié à la masse et la base de celui-ci reçoit un signal
de pilotage de moyens de commande désignés par la rêfé-
rence générale 6, recevant sur des entrées, des informa-
tions logiques de commande désignées par la référence 7.
Les moyens de commande présentent une structure
classique à base par exemple d'un contrôleur de décodage
des informations.
On notera qu'un organe de protection est con
necté en parallèle sur les bobines d'appel et de maintien
et est désigné par la référence générale 8.
Le fonctionnement de ce dispositif est le sui-
vant.
Dans l'état initial de ce dispositif, l'inter
rupteur 3 est fermé de sorte que la bobine de maintien 2
est en court-circuit.
Les moyens de commande 6, sous la commande des
informations 7, provoquent l'alimentation de la bobine
d'appel à travers le transistor 4.
L'équipage mobile du contacteur est alors attiré
vers sa position active.
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Au bout d'un temps déterminé, supérieur au temps
nécessaire à l'équipage mobile pour arriver en position
active, l'interrupteur de mise en court-circuit 3 est
ouvert de sorte que la bobine de maintien 2 est connectée
5 en série avec la bobine d'appel 1 afin de réduire le
courant circulant dans ces bobines.
Dans un exemple de réalisation, le contacteur
est alimenté par une tension continue, VAlim, dont la
valeur nominale est de 28 Volts et qui peut varier dans de
grandes proportions, par exemple de l0 à 32 V.
La bobine d'appel est alimentée par un créneau
de courant de 40 mS pour une tension de 28 V et une
température de 20~C. La précision admissible pour cette
durée du créneau est fonction de la valeur de la tension
(10 à 32 V.) et de la température, qui peut varier par
exemple entre -55~C et +85~C.
Le courant d'appel est égal à 1 A pour la
tension nominale de 28 V et une température de 20~C alors
que le courant de maintien dans les même conditions n'est
que de 250 mA.
La tension de seuil inférieur en dessous de
laquelle la bobine d'appel est réactivêe est fixée entre
12 V et 12,5 V et la tension de seuil supérieur au dessus
de laquelle la bobine d'appel est désactivée lorsqu'elle
avait été réactivée est fixée entre 14 V et 14,5 V.
La tension de commande du contacteur, VCde, doit
être au moins égale à 3 V pour une tension d'alimentation,
VAlim, qui doit être supérieure à 18 V. Ceci est obtenu au
moyen d'une porte logique ET qui reçoit en entrée deux
signaux représentatifs de la valeur des tensions de
commande et d'alimentation et commande la délivrance du
créneau d'alimentation de la bobine d'appel indiqué ci-
dessus. Si la tension de commande tombe en dessous de
cette valeur de 3 V, le dispositif de commande économiseur
selon l'invention commande l'ouverture du contacteur.
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6
Le fonctionnement du contacteur est résumé sur
la figure 3 dans le cas d'une baisse de la tension d'ali-
mentation puis dans le cas d'une réaugmentation de cette
tension consécutive à une baisse. Par ailleurs, le tableau
qui suit fournit les différentes valeurs de réglage en
fonction de la température de fonctionnement.
-55c c 2oc 85c looc
- Dure du crneau de conuuande 34 37,1 39,2 45 46
pour 18 V <_ VAlim < 32 V mS mS mS mS mS
et 3 V < VCde < 28 V
- Dure du crneau de commande 34 37, 39,2 45 46
pour 3 V _< VCde < 28 V en mS I mS mS mS
mS
1 ~ appliquant 18 V < VAlim ~ 32
V
-Tension de seuil infrieur pour 12,4 12,4 I2,4 12,412,4
3 V < VCde < 28 V V V V V V
- Tension de seuil suprieur pour14 14 14 14 14
3 V < VCde < 28 V V V V V V
- Tension minimum de fonctionnement2,90 2,80 2,75 2,482,35
pour 3 V < VCde < 28 V V V V V V
- Tension minimum d'alimentation17,6517,6717,7 17,74l7,74
pour gnrer eu crneau de V V V V V
Z rJ -commande pour 3 V < VCde < 28
V
Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, cette
structure présente un certain nombre d'inconvénients du
fait de l'utilisation d'un interrupteur de mise en court-
20 circuit de la bobine de maintien et de la nêcessitê de
surdimensionner les bobines et en particulier la bobine
d'appel afin de provoquer un déplacement rapide de
l'équipage mobile vers sa position active dans la mesure
où lors de cette phase de fonctionnement, la bobine de
25 maintien ne participe pas à ce déplacement.
Par ailleurs, cette structure présente également
des problèmes d'échauffement des bobines et une faible
capacité d'adaptation à des variations importantes de la
tension d'alimentation du contacteur.
30 Le dispositif de commande selon l'invention
permet de résoudre ces problèmes.
Un schéma synoptique de ce dispositif est
représenté sur la figure 2, dans laquelle des éléments
analogues à ceux représentés sur la figure 1 sont désignés
35 par les mêmes numéros de référence.
7
C'est ainsi que l'on reconnaît sur cette figure
2, la bobine d'appel 1, la bobine de maintien 2, les
moyens de commande 6 et les informations de commande 7.
Contrairement au dispositif classique représenté
sur la figure 1, dans le dispositif de commande selon
l'invention, les moyens de commande de l'alimentation des
bobines comprennent des moyens séparés de commande de
l'alimentation de celles-ci.
En effet, dans le dispositif représenté sur
cette figure 2, l'une des bornes de chaque bobine 1, 2 est
connectée à une borne d'alimentation, tandis que l'autre
borne de chacune de celles-ci est reliée au collecteur
d'un transistor respectivement 9,10, ces collecteurs étant
reliés à une borne d'alimentation à travers des résistan
ces 11 et 12.
Les émetteurs de ces transistors sont reliés à
la masse et les bases de ceux-ci sont reliées à des
sorties de pilotage des moyens de commande 6 en fonction
des informations logiques de commande 7.
Des organes de protection 13 et 14 sont con-
nectés en parallèle aux bornes des bobines.
Par ailleurs, les moyens de commande reçoivent
également en entrée une information de tension d'alimen
tation du contacteur, comme cela sera décrit plus en
détail par la suite.
On conçoit alors que la commande séparée des
bobines permet d'améliorer les caractéristiques de fonc-
tionnement du contacteur.
En effet, les moyens de commande séparés de
l'alimentation des bobines peuvent être adaptés pour
alimenter simultanément les bobines d'appel et de maintien
lors du déclenchement du fonctionnement du contacteur,
pour accélérer le déplacement de l'équipage mobile vers sa
position active.
8
L'alimentation de la bobine d'appel 1 est
ensuite coupée au bout d'un temps déterminé supérieur au
temps de déplacement de l'équipage mobile vers sa position
active par contrôle du fonctionnement du transistor 9.
Cependant, cette bobine d'appel 1 peut à nouveau
être alimentée en cas de chute de tension déterminée de la
tension d'alimentation du contacteur, chute de tension qui
risquerait de provoquer le retour de l'équipage mobile
vers sa position escamotée.
Les moyens de commande 6 surveillent en perma
nence la tension d'alimentation du contacteur et déclen
chent l'alimentation de la bobine d'appel lorsque cette
tension chute au-dessous d'un seuil déterminé, ce qui se
produit notamment en cas de forte charge du reste du
circuit.
On conçoit alors que l'alimentation des bobines
est commandée en fonction de l'évolution de la charge dans
le reste du circuit pour permettre un meilleur fonctionne-
ment du contacteur.
L'alimentation de la bobine d'appel en cas de
chute importante de la tension d'alimentation du contac
teur permet de réduire de façon notable le courant dans la
bobine de maintien et par conséquent le volume de cuivre
des bobines de même que le volume de fer du circuit ma
gnétique de ce contacteur.
La réduction des courants d'appel et de maintien
se traduit également par une réduction de l'échauffement
des bobines.
Par ailleurs, cette structure permet également
d'assurer une plus grande vitesse de déplacement de
l'équipage mobile d'une part de sa position escamotée vers
sa position active et d'autre part, de sa position active
vers sa position escamotée, du fait de l'énergie plus
faible emmagasinëe dans les bobines.
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9
Enfin, il est également à noter que l'inter-
rupteur de mise en court-circuit de la bobine de maintien
est supprimé, cet interrupteur étant relativement diffi-
cile à régler.
