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Dispositif de réglage permettant de faire varier progressivement la puissance consommée par une charge électrique Le but de l'invention est de fournir un dispositif de réglage progressif de puissance de format réduit, susceptible d'accomplir en outre certaines fonctions auxiliaires. La notion format réduit doit être interprétée dans le sens de comparaison avec un interrupteur électrique pour usage ménager utilisé pour le contrôle de l'éclairage des pièces, par exemple.
La présente invention a pour objet un dispositif de réglage permettant de faire varier progressivement la puissance consommée par une charge électrique, pour montage apparent ou encastré, caractérisé en ce que la, puissance est commandée par un thyratron bidirectionnel contrôlant le passage du courant depuis le réseau, à travers une borne de connexion, un interrupteur, un élément de sécurité, une self de filtrage, le thyratron et une borne de sortie reliée à la charge.
La fig. 1 est une vue en perspective de l'arrière et représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'invention.
La fig. 2 est un schéma de principe du câblage du dispositif représenté à la fig. 1.
La fig. 3 est un schéma électrique détaillé du dispositif dont le schéma de principe est donné par la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en perspective de face. La fig. 5 représente deux schémas de détails.
Le dispositif électronique à variation progressive de la puissance pour charges électriques représenté à la fig. 1 comprend une platine métallique 1, jouant le rôle d'organe de support des éléments et de radiateur thermique.
La platine 1 porte, montés sur elle et passant dans des trous qu'elle présente, un potentiomètre de réglage et de coupure du courant 2, un condensa- teur de réglage 8, un transformateur d'impulsions 3, une self de filtrage 4, un semi-conducteur de contrôle 5 de la puissance délivrée à la charge, du type thyra- tron bidirectionnel, par exemple un Triac (marque déposée), un microfusible enfermé dans un porte-fusi- ble 6, et une résistance de sécurité 7.
Le dispositif peut encore comprendre deux condensateurs de filtrage antiparasite 26 et 27, (non représentés à la fig. 1). Tous ces éléments seront décrits ci-après dans l'exposé du fonctionnement du dispositif. La platine 1 porte, en outre, des bornes fixées sur sa face antérieure et isolées d'elle, seule la borne 10 étant visible sur la fi-. 1. Les bornes 9 et 10 servent à établir la connexion électrique du dispositif de réglage entre le réseau d'alimen- tation indiqué à la fig. 2 par les bornes 11 et 12 et la charge 22.
La platine 1 avec les éléments énumérés ci-dessus, qu'elle porte, est montée et fixée sur une plaque 13 par l'intermédiaire du potentiomètre 2. La plaque 13 sert à fixer le dispositif dans son boîtier (non représenté) au moyen de vis passant dans les trous 14, et porte, montées sur elle, une prise de commande à distance 15 et une lampe-témoin 16 (fig. 2) connectées électriquement au dispositif.
La lampe-témoin 16 remplit une double fonction comme il sera décrit plus loin. L'indication lumineuse qu'elle fournit passe à travers un capuchon transparent disposé en face d'elle et fixé sur un couvercle 17 recouvrant le dispositif, ledit couvercle étant retenu sur la plaque 13 par une vis et étant percé, d'une part, d'un trou situé en dehors de son centre et par lequel passe la tige du potentiomètre sur laquelle est fixé le bouton de réglage et de coupure de courant 18 (fig. 2),
et d'autre part de trous situés en face de la prise de commande à distance 15 fixée sur la plaque de fixation 13 et permettant le branchement de la fiche d'un dispositif de commande à distance relié au transformateur d'impulsions 3 et indiqué schématiquement par 19 pour une commande manuelle par potentiomètre, par 20 pour une commande par cellule photoélectrique et par 21 pour une commande par horloge ou moteur (fig. 2).
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La fig. 5 est un schéma électrique d'une unité de commande à distance manuelle par potentiomètre (a) et d'une unité de commande à distance par cellule photoélectrique (b).
Le branchement électrique du dispositif décrit se fait comme indiqué dans le schéma de la fig. 2. Les bornes 12 et 11 venant du réseau d'alimentation, par exemple 220 volts, 50 périodes, sont connectées à la charge 22, respectivement à la borne 9, la charge 22 étant constituée par exemple par des lampes à incan- descence, des corps de chauffe, etc. La borne 28 représentée sur la fi-. 3 est une borne auxiliaire de filtrage. L'accès aux bornes est possible grâce à des trous 24 prévus dans la plaque de fixation 13 et situés en face des têtes desdites bornes.
Il suffit donc, pour brancher le dispositif d'enlever le couvercle 17 de la même manière que pour un interrupteur mural usuel, pour avoir accès aux bornes 9, 10 et 28. Une fois branché, le dispositif est mis en service et hors service en appuyant sur le bouton 18 qui agit, par la tige du potentiomètre rotatif 2, sur un organe d'enclenchement 23 prévu dans ce dernier. Le potentiomètre est utilisé en montage rhéostat ou résistance variable (fig: 3). Il peut occuper une position angulaire quelconque au moment où l'on presse le bouton 18.
La mise en service peut donc être effectuée à n'importe quel niveau de puissance délivrée à la charge et, en cas de contrôle graduel de la lumière par exemple, on peut enclencher l'interrupteur à n'importe quel niveau de lumière entre zéro et maximum. Le contrôle de niveau de puissance est ensuite réalisé soit par le bouton 18, soit par le dispositif de commande à distance préalablement branché sur le dispositif de réglage.
Le fonctionnement propre du dispositif de réglage est le suivant (voir schéma électrique fi- CI 3) Lors du commencement d'une alternance de la tension du réseau, le thyratron 5 est bloqué. De ce fait le courant ne passe pas vers la charge 22 et toute la tension du réseau se trouve entre les bornes a et b du thyratron 5. Cette tension fait passer un courant de charge dans le condensateur de réglage 8, à travers la résistance de sécurité 7, et le potentiomètre (résistance variable) 2. Ce courant de charge va passer jusqu'au moment où la tension aux bornes du condensateur 8 va atteindre la valeur d'amorçage de la lampe-témoin 16 qui est une lampe à gaz.
A ce moment la lampe 16 s'allume brusquement laissant passer une impulsion d'allumage vers la grille c du thyratron 5, à travers un des enroulements du transformateur d'impulsions 3. En recevant cette impulsion, le thyratron 5 ouvre brusquement le passage du courant vers la charge 22 en arrêtant en même temps le courant de charge du condensateur 8 lequel s'est déchargé à travers la lampe 16 lors de son allumage. A noter que cette lampe sert en même temps comme lampe-témoin. Elle remplit donc une double fonction, fait qui constitue une des caractéristiques principales du dispositif.
Le passage du courant vers la charge 22 à travers le thyratron 5, va durer jusqu'à la fin de l'alternance de la tension sinusoïdale du réseau. A ce moment, la tension passe par zéro et le thyratron 5 redevient bloqué. Une nouvelle alternance (de polarité inverse à la précédente) commence. Le cycle de charge du condensateur 8 jusqu'à l'allumage de la lampe 16, pour ouvrir le passage du courant à travers le thyratron 5 vers la charge 22 est identique au précédent. A noter que a) Le semi-conducteur 5 est un thyratron bidirectionnel. Il peut donc bloquer ou laisser passer le courant aussi bien dans un sens que dans l'autre.
De même, pour l'allumer afin de laisser passer le courant vers la charge 22, on peut fournir à sa grille de commande c une impulsion négative ou positive. La polarité de la charge aux bornes du condensateur 8, ne joue donc aucun rôle et d'autre part on constate que l'utilisation de la lampe à gaz 16 est tout indiquée pour ce genre d'opération.
b) Le temps nécessaire pour que la tension aux bornes du condensateur 8 atteigne la valeur de la tension d'amorçage de la lampe 16. est déterminé par la constante de temps T=CR où T = constante de temps en .secondes C = valeur du condensateur 8 en farads R = valeur de la résistance totale .dans le circuit de charge ; dans ce cas elle est constituée de la résistance de sécurité 7 (fixe) en série avec la résistance du potentiomètre 2 (variable) qui est cablé en résistance série variable ou rhéostat comme indiqué plus haut.
On voit donc de quelle manière on peut contrôler le moment de l'allumage du thyratron 5 lors de l'évolution d'une alternance de la tension du réseau, depuis le zéro à travers le maximum jusqu'au prochain passage par zéro. Pour un réseau dont la fréquence est de 50 Hz par exemple, la durée d'une alternance est de 10 msec. Il en résulte que si la constante de temps est telle que le condensateur 8, charge à la tension ;d'amorçage de la lampe 16 au bout d'un peu moins que 10 msec. l'impulsion qui en résulte ne sert plus à rien puisque le thyratron s'allume et redevient bloqué immédiatement après du fait du passage de la tension du réseau par zéro.
De ce fait, aucune puissance n'est délivrée à la charge 22, malgré l'envoi des impulsions d'allumage vers la grille c. C'est la position zéro du dispositif de réglage.
Par contre, si la valeur de T est très faible, le condensateur 8, charge pratiquement au début de l'alternance et produit une impulsion d'allumage. Le courant passe alors vers la charge 22 à travers le thyratron 5, pendant presque toute la durée de l'alternance. C'est la position maximum du dispositif de réglage.
Toute position intermédiaire entre zéro et maximum peut être obtenue en faisant varier la constante de temps T à l'aide - dans ce cas - de la variation de la valeur du potentiomètre 2.
Dans une variante de fonctionnement du dispositif de réglage décrit ci-dessus, les impulsions d'allumage arrivent depuis l'extérieur à travers la, prise 15, le transformateur d'impulsions 3, et la résistance 25, vers l'entrée du thyratron 5 (entre la grille c et le côté b).
Ces impulsions peuvent commander une variation de puissance fournie à la charge 22, entre zéro et maximum seulement si la constante de temps du circuit d'allumage propre du dispositif est suffisamment grande ou que ces éléments (condensateur 8, potentiomètre 2, résistance 7, lampe 16) sont exclus du dispositif tous ou une partie, lors d'un montage spécial.
Dans un cas
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comme dans l'autre les impulsions de l'extérieur arrivant à travers le transformateur 3, doivent être synchronisés avec la fréquence du réseau pour accomplir le même fonctionnement décrit ci-dessus. La possibilité de commander le dispositif de réglage soit par sa commande propre soit par un dispositif de commande à distance constitue une autre caractéristique principale du dispositif.
La .description ci-après, donne les ,détails de fonctionnement de deux des dispositifs de commande à distance par exemple (voir schéma fig. 5) a) Dispositif de commande à distance manuelle par potentiomètre Le courant du réseau passe à travers l'interrupteur 40 et le diviseur de tension constitué par les trois résistances 34, 35 et 36. Ce courant est ensuite redressé par le pont de diodes 30, pour alimenter un oscillateur à transistor unijonction 29 à fréquence variable. La variation de la fréquence est obtenue au moyen du potentiomètre 33.
Les impulsions fournies par cet oscillateur qui est essentiellement un oscillateur à relaxation, sont ensuite transmises à la prise de commande à distance 39 et disponibles pour commander un ou plusieurs dispositifs de réglage décrits ci-dessus.
b) Dispositif de commande à distance automatique par cellule photoélectrique Le courant du réseau passe à travers l'interrupteur 51 et les résistances 43 et 45 pour charger le condensateur 48. La tension aux bornes du condensateur 48, doit atteindre le niveau nécessaire pour l'amorçage de la diode à quatre couches 41. A ce moment la diode 41 conduit et laisse passer une impulsion de décharge du condensateur 48 à travers l'enroulement primaire du transformateur d'impulsions 49. L'impulsion est ensuite transmise par le secondaire du transformateur 49 vers la prise 50 et disponible pour commander un ou plusieurs dispositifs de réglage décrits ci-dessus.
Le temps nécessaire pour charger le condensateur 48 à la tension d'amorçage de la .diode 41 est varié par la résistance variable :de la cellule photoélectrique 42 qui est sensible à la lumière ambiante. On peut donc faire varier par exemple la luminosité d'une chambre (charge 22) en fonction de la lumière externe.
On notera enfin, que le transformateur 3 du dispositif de réglage, dont l'un des enroulements est inséré dans le circuit de commande du thyratron et dont le rapport est en général 1 : 1, est un élément de transmission bidirectionnel. Lorsque le dispositif est enclenché, des impulsions apparaissent donc aux bornes de la prise de commande à distance 15, à la suite du fonctionnement du circuit d'allumage propre du dispositif. Ces impulsions disponibles au niveau de la prise 15, peuvent donc être utilisées pour commander à distance d'autres dispositifs de réglage. On voit donc que chaque dispositif de réglage peut jouer le rôle de dispositif de commande à distance pour d'autres dispositifs de réglage au même titre que les unités décrites plus haut, ce qui constitue une caractéristique importante du dispositif.