FR2738664A1 - Dispositif hybride utilisant l'effet miller pour la protection des contacts electriques contre la formation d'arcs - Google Patents

Abstract

Le dispositif comprend un transistor (36) à jonction bipolaire à gâchette isolée (IGBT), constitué d'une combinaison de type Darlington d'un transistor à effet de champ et d'un transistor à jonction bipolaire, relié aux bornes des contacts (18, 20) d'un relais (10) et un condensateur (30) relié entre une partie de collecteur et une partie de gâchette de l'IGBT en s'ajoutant à la capacitance de dispersion de l'IGBT.

Description

Cette invention se rapporte de manière générale à des dispositifs de suppression et/ou d'extinction d'arcs pour contacts électriques (contacts à travers lesquels passe un courant électrique) et concerne de manière plus particulière un dispositif du type qui comprend un transistor à jonction bipolaire à gâchette isolée (IGBT).

Avec les contacts électriques, qu'ils se trouvent dans un circuit à courant élevé, ou sous la forme de contacts de sortie de relais de type traditionnel ou dans d'autres circuits analogues, un problème commun réside dans la création possible d'un arc électrique entre les contacts lorsqu'ils commencent à s' ouvrir à partir d'une position fermée. Si on laisse monter, à un niveau suffisant, la tension aux bornes des contacts d'ouverture, un arc se forme entre les contacts. La tension peut même être suffisante pour que l'arc se poursuive même après que les contacts soient ouverts et, dans un cas extrême, l'arc peut se poursuivre même à la séparation maximum des contacts.La formation d'un arc n'est pas souhaitable du fait de l'usure qu'il produit sur les contacts ainsi que pour d'autres effets qui peuvent se produire dans le circuit du fait du courant de l'arc après que le circuit soit ouvert.

De manière typique, les fabricants de dispositifs tels que les contacts pour relais dimensionnent ces contacts pour commuter une certaine tension et un certain courant, de manière fiable plusieurs centaines sinon millions de fois.

Pour garantir un tel fonctionnement, les fabricants s'appuient par exemple sur les caractéristiques inhérentes de suppression d'arc et/ou d'extinction d'arcs de cette disposition particulière des contacts. Des caractéristiques qui influencent une capacité des contacts à supprimer ou éteindre un arc comprennent le poli des contacts, leur dimension ainsi que leur forme, la vitesse de séparation, la distance de séparation finale maximum, ainsi que les caractéristiques du milieu séparant les contacts dans leur état ouvert.

Ces caractéristiques inhérentes de suppression et/ou d'extinction d'arcs peuvent etre augmentées en disposant, aux bornes des contacts, un composant ou un circuit externe qui maintient la tension crête ou la vitesse d'augmentation de la tension aux bornes des contacts à une valeur compatible avec la vitesse de séparation ou avec la distance de séparation finale maximum des contacts. Un exemple d'un tel composant externe est constitué par un condensateur. Cette technique est montrée dans le brevet US No 4 438 472 délivré au nom de
Woodworth. Woodworth augmente l'effet du condensateur de dérivation à l'aide d'un transistor à jonction bipolaire.

Une telle technique n est cependant pas appropriée dans de nombreuses applications, y compris dans des relais de protection d'une sous-station d'énergie électrique. La capacitance peut apparaître sous la forme d'un court-circuit, même lorsque les contacts sont ouverts. En outre, pour des charges qui sont significativement inférieures à celles pour lesquelles le circuit est conçu, le temps nécessaire pour interrompre le courant de charge est étendu de manière significative.

Une autre approche implique la commande de la tension crete aux bornes des contacts sans considération de leur vitesse de séparation. La tension est limitée à une valeur conforme au dimensionnement des contacts et au courant de charge auquel on peut s'attendre. Cette technique permet à un arc de se former, mais limite la tension crête aux bornes des contacts de telle manière que l'arc soit éteint par les caractéristiques naturelles de la disposition particulière des contacts.

Cette technique limite cependant le fonctionnement des contacts à certaines cadences ce qui, dans de nombreux cas, n'est pas pratique voire même inacceptable.

En conséquence, l'invention concerne un dispositif capable de supprimer ou d'éteindre des arcs formés aux bornes de contacts de commutation, ce dispositif comportant : un transistor à jonction bipolaire à gâchette isolée (IGBT), constitué d'une combinaison de type Darlington d'un transistor à effet de champ et d'un transistor à jonction bipolaire, relié aux bornes des contacts ; et un condensateur relié entre une partie de collecteur et une partie de gâchette de 1'IGBT, s'ajoutant à la capacitance de dispersion de 1'IGBT, de sorte que la capacitance ainsi combinée est telle que, en réponse à un courant traversant, la tension résultante aux bornes de la capacitance combinée produise une charge suffisamment élevée, au niveau de la partie de gâchette de 1'IGBT, pour mettre celui-ci à l'état passant, ce qui, à son tour, limite la tension aux bornes de la capacitance à une valeur juste suffisante pour maintenir 1'IGBT à l'état de conduction, la tension aux bornes de 1'IGBT étant suffisamment limitée pour empêcher la formation d'arcs aux bornes des contacts.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.

Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée à titre d'exemple, au dessin annexé.

La figure 1 est le schéma. d'un dispositif de suppression et d'extinction d'arcs selon la présente invention relatif à la protection de contacts particuliers.

La figure 2 est un schéma montrant de manière plus détaillée une partie du dispositif de la figure 1.

Le système de suppression et d'extinction d'arcs selon la présente invention, ci-après dénommé simplement "système de suppression d'arcs", est conçu pour fonctionner en liaison avec des contacts électriques et/ou électromécaniques qui supportent une plage médiane de courant, c'est-à-dire jusqu'à environ 10 ampères, par exemple.

Dans une application particulière de la présente invention, les contacts électriques à protéger sont présents sur le panneau arrière d'un relais à microprocesseur, et forment des contacts de sortie pour celui-ci, ce relais à microprocesseur étant utilisé pour protéger des systèmes de transmission/ distribution d'énergie électrique. Dans cette application particulière, la fermeture des contacts électriques de sortie sur le panneau arrière du relais du fait du fonctionnement du relais a pour résultat la fermeture d'un circuit qui comprend une bobine de déclenchement pour un coupe-circuit relié à une ligne d'énergie électrique. Le coupe-circuit supporte normalement des courants d'intensité très élevée, de l'ordre de 1000 ampères. Lorsque les contacts de sortie du relais se ferment, il en résulte qu'une énergie électrique de la batterie passe vers le circuit de la bobine de déclenchement, ce qui, en fonctionnant, ouvre le coupe-circuit.

I1 doit cependant être compris que le dispositif de suppression d'arcs de la présente invention peut être employé pour protéger des contacts électriques dans d'autres applications impliquant des intensités de courant moyennes.

En se référant maintenant de manière plus particulière à la figure 1, l'application du dispositif à un circuit de contacts électriques mentionné ci-dessus (c'est-à-dire à un circuit de contacts de sortie à relais de protection de microprocesseur) est représentée de manière générale en 10.

Dans une mise en oeuvre particulière, le circuit de contacts électriques 10 est un circuit électromécanique connu et disponible dans le commerce sous le nom de "OMRON G6R-1", qui présente des caractéristiques de fonctionnement qui sont appropriées pour un relais de protection à microprocesseur.

Le circuit 10 ouvre et ferme un circuit d'énergie électrique qui comprend une bobine de déclenchement du coupe-circuit, représentée à la figure 1 sous la forme d'une charge 12, et une batterie formant sous-station d'energie électrique 14 qui fournit l'énergie électrique à la charge. Dans la forme de réalisation représentée, la batterie 14 présente une tension nominale de 125 volts continus ; la tension de la batterie peut cependant en réalité etre aussi élevée que 140 volts continus, du fait du courant de charge de la batterie.

Dans la forme de réalisation représentée, le dispositif 10 de type "OMRON G6R-1" comprend un bras de balayage 16 qui se déplace entre des contacts électriques de sortie 18 et 20. Le déplacement du bras de balayage 16 est commandé par un courant traversant une bobine 21 qui est montrée dans le circuit OMRON de la figure 2.

Le bras de balayage 16 est montré à la figure 1 dans ce qui est appelée une position "ouverte" pour le dispositif 10, en étant placé contre le contact 20. Dans ce mode de réalisation, le bras de balayage 16 est normalement dans cette position ouverte. Dans cette position du bras de balayage, aucun courant ne passe dans le circuit du fait que la batterie 14 est maintenue hors circuit par la combinaison de la position ouverte du circuit de contact 10, d'une varistance métal-oxyde (VMO) 22 et d'un transistor à jonction bipolaire à gâchette isolée (IGBT) 36. Pour le circuit représenté, la VMO 22 est dimensionnée à 130 volts efficaces, ce qui signifie qu'elle ne conduira absolument pas jusqu'à 180 volts continus, c'est-à-dire que la VMO 22 bloquera le passage du courant jusqu'à ce que la tension à ses bornes dépasse environ 180 volts continus.En fonctionnement, la tension est calée à 250 - 300 volts par la VMO 22 pour des niveaux d'intensité moyens.

L'IGBT 36 est un élément capital de la présente invention, comme cela est décrit plus en détail ci-dessous. Un IGBT est un transistor à jonction bipolaire à gâchette isolée qui est une combinaison de type Darlington d'un transistor à effet de champs (TEC) et d'un transistor à jonction bipolaire (TJB) capable de traiter des intensités de puissance élevée.

En fonctionnement, la partie TEC du dispositif applique un courant de base à la partie TJB, de telle manière que l'ensemble du dispositif soit commandé par la gâchette du
TEC. Les exigences de commande par gâchette d'un IGBT sont ainsi analogues à celles d'un TEC, tandis que la capacité de commutation de puissance d'un IGBT est beaucoup plus élevée que celle pour un TEC de taille semblable, étant donné que la chute de tension aux bornes du dispositif IGBT est calée à environ 1 volt lorsqu'il est correctement commandé. Un dispositif IGBT présente de manière typique un courant de fuite supérieur à celui de sa partie TEC, bien que le courant de fuite de 1'IGBT soit en fait bien inférieur à ce qui peut être permis dans le dispositif de suppression d'arcs représenté.Dans le cas actuel, un IGBT approprié est un dispositif de type "IRGPC40S" fabriqué par la société "International
Rectifier", et qui est capable de supporter 60 ampères et 600 volts.

Dans la configuration particuliere du relais de protection décrite ci-dessus, le bras de balayage 16 est dans une position "ouverte" lorsque le coupe-circuit prévu dans le système de puissance est fermé et que le courant dans la ligne de transmission d'énergie électrique se trouve à un niveau normal.

Lorsque le relais de protection à microprocesseur détecte un cas tel que le courant sur la ligne de transmission d'énergie électrique est au-dessus d'un seuil choisi au préalable, un signal est appliqué à la base d'un transistor 26 dans le circuit de contacts de sortie OMRON, par l'intermédiaire d'une résistance 27 et d'une diode Zener 28. I1 en résulte un courant traversant la bobine 21 et qui amène le bras de balayage 16 à commencer à se déplacer du contact 20 vers le contact 18, en se déplaçant effectivement d'une position "ouverte" à une position "fermée". I1 en résulte que la batterie 14 produit un courant à travers le circuit électrique de contacts de sortie 10, qui comprend le bras de balayage 16, pour ensuite revenir vers la charge 12 de la bobine de déclenchement, en excitant ainsi la bobine et en ayant pour résultat une ouverture du coupe-circuit de la ligne de transmission d'énergie électrique qui transporte un courant dépassant la tolérance admise.

En se référant maintenant plus particulièrement à la figure 1, le condensateur 30, la diode 32 et la capacitance naturelle gâchette-émetteur de 1'IGBT 36 constituent un circuit de suppression d'arcs du type à rampe de tension qui est approprié pour des charges légères et/ou une faible séparation des contacts. Cette capacité est utilisée lorsque le bras de balayage 16, s'étant éloigné du contact 20, vient en contact avec le contact 18, point auquel du courant de charge commence à sortir de la batterie 14, par l'intermédiaire du contact 18, du bras de balayage 16, de la charge 12, pour revenir vers la batterie. Le condensateur 30, qui a précédemment été complètement chargé, se décharge par l'intermédiaire du contact 18. du bras de balayage 16 et de la diode 32.

La diode 32 a deux fonctions dans le circuit illustré. Tout d'abord, elle protège la partie gXchette-émetteur de 1'IGBT 36 d'une polarisation inverse destructrice, et elle permet également au condensateur 30 de se décharger très rapidement.

Si le bras de balayage 16 rebondit après avoir été mis initialement en contact avec le contact 18, le courant de charge va continuer à passer à partir de la batterie 14, mais à travers le condensateur 30, la résistance 34 et la capacitance naturelle de la partie gâchette-émetteur du dispositif à semi-conducteur 36. La résistance 34 est choisie pour présenter une valeur suffisamment faible pour que la chute de tension à ses bornes, pour de légères charges, soit d'environ 1 volt. Quand le courant de charge passe à travers le condensateur 30 et la capacitance gâchette-émetteur de 1'IGBT 36, la tension aux bornes des contacts 18-20 est limitée et, par conséquent, aucun arc ne se développe.

En se référant à nouveau à la figure 1, le condensateur 30, la diode 32, la résistance 34 et 1'IGBT 36 constituent un circuit de suppression d'arcs approprié à de lourdes charges et/ou une grande séparation des contacts, tel que cela se produit dans le circuit de la figure 1 lorsque la bobine 21 de la figure 2 est mise hors tension, et le bras de balayage 16 est déplacé en retour depuis le contact 18 vers le contact 20. Le dispositif de la figure 1 est ainsi capable de se protéger contre une formation d'arcs entre les contacts 18 et 20, à la fois lorsque le bras de balayage 16 s'éloigne de sa position normale contre le contact 20 pour aller vers le contact 18, et également lorsque le bras de balayage 16 revient ensuite vers le contact 20.

Le mouvement de retour du bras de balayage 16 vers le contact 20 peut être amorcé, par exemple. dans le mode de réalisation particulier illustré. lorsque le coupe-circuit de la ligne de transmission a été ouvert et que le passage d'un courant dépassant la tolérance admise dans la ligne d'énergie électrique a été interrompu, de sorte que la bobine de déclenchement (charge 12 à la figure 1) pour le coupe-cireuit n'a plus besoin d'être mise sous tension. Cette action est amorcée par un signal produit à l'intérieur du relais de protection qui infirme effectivement le transistor 26 (figure 2), de telle manière que ce transistor passe à l'état non passant, en bloquant ainsi le courant passant dans la bobine 21 du circuit OMRON G6R-1.Lorsque le courant de la bobine est interrompu, la diode de renvoi 25 commence à conduire en empêchant la destruction du transistor 26 du fait d'une tension trop élevée.

La diode Zener 38, en parallèle avec la bobine 21 dans le circuit de contact de sortie, accélère l'affaiblissement du courant circulant dans la bobine 21, courant qui a été amorcé lorsque le transistor 26 a commencé à conduire. Ceci produit une action plus rapide du bras de balayage 16, c'est-à-dire que le bras de balayage 16 s'écarte du contact 18 et revient vers le contact 20 dans une période de temps plus courte.

Ceci est important car 1'IGBT 36 conduit et dissipe de la puissance lorsque le bras de balayage 16 se trouve entre les contacts 18 et 20.

Lorsque le bras de balayage 16 s'écarte du contact 18, du courant provenant de la batterie 14 passe à travers le condensateur 30, la résistance 34 et la jonction gâchetteémetteur de 1'IGBT vers la charge. Du courant continue à passer jusqu'à ce qu'il existe suffisamment de charge accumulée sur la partie de gâchette 40 de 1'IGBT pour que 1'IGBT commence à conduire. Une fois que ce seuil de charge de gâchette est atteint. 1'IGBT reste dans un état "passant", sans la nécessité d'une commande continue de la gâchette. Une fois que 1'IGBT est à l'état passant, le trajet du courant à travers 1'IGBT se fera par l'intermédiaire de la jonction collecteur-émetteur vers la charge 12.Une chute de tension spécifique, qui est égale à la chute de tension aux bornes du condensateur 30 ajoutée à la chute de tension aux bornes de la partie gâchette-émetteur de 1'IGBT 36, est ainsi maintenue le long de ce trajet de courant de sorte que tout arc qui peut initialement se développer entre le contact 18 et le bras de balayage 16 est éteint par la caractéristique inhérente d'extinction d'arcs des contacts.

Le condensateur 30 est important pour le fonctionnement du dispositif de suppression d'arc de la présente invention. I1 existe normalement, dans les dispositifs à semi-conducteurs, une capacitance collecteur-gâchette de dispersion, cette capacitance étant dénommée "capacitance de Miller", à travers laquelle, dans la forme de réalisation illustrée, un faible courant de déplacement peut passer de la batterie 14 à la partie de gâchette de 1'IGBT 36. La capacitance de Miller de 1'IGBT et la capacitance gâchette-émetteur de ce dernier constituent un diviseur de tension capacitif dans le dispositif de la figure 1.Le condensateur 30 a été ajouté aux bornes de la jonction collecteur-gâchette de 1'IGBT effectivement en parallèle avec la capacitance de Miller, afin de réduire l'élévation de tension nécessaire au niveau du collecteur de 1'IGBT 36 pour produire, sur la gâchette 40 de 1'IGBT, une charge suffisante pour mettre ce dernier à l'état passant. Un condensateur de 2 nanofarads a pour résultat une charge suffisante appliquée à la gâchette 40 pour mettre 1'IGBT à l'état passant avec une montée de la tension collecteur-gâchette d'environ 5 volts.

L'IGBT est ainsi maintenu, par l'intermédiaire de cette disposition en rétro-action. exactement dans l'état de conduction approprié pour maintenir la tension aux bornes de la capacitance de Miller au niveau requis pour conserver 1'IGBT à l'état de conduction. Le circuit est alors fondamentalement à l'équilibre.

La tension de gâchette nécessaire pour placer 1'IGBT dans l'état de conduction approprié pour le courant de charge maximum auquel on peut s'attendre peut être déterminée à partir de la fiche technique de 1'IGBT. Cette tension de gâchette est alors ajoutée à la tension aux bornes du condensateur 30 pour déterminer l'exigence de fonctionnement prévue pour les contacts.

Par exemple, pour 1'IGBT ci-dessus, si les contacts doivent être utilisés pour interrompre un courant de 10 ampères, la fiche technique de 1'IGBT indique qu'il faut une tension d'environ 6 volts, sur la jonction gâchette-émetteur de 1'IGBT, pour mettre le dispositif dans l'état de conduction.

Egalement, à partir de la même fiche technique de 1'IGBT, il est possible de déterminer qu'une charge d'environ îOnC doit être appliquée à la gâchette 40 de 1'IGBT pour l'amener à une tension de 6 volts. Cette charge de îOnC doit traverser le condensateur 30 en ayant pour résultat que celui-ci est chargé à environ 5 volts. En ajoutant la tension aux bornes du condensateur 30 à la tension au niveau de la gâchette 40 de 1'IGBT, on peut voir qu'il faut un circuit dimensionné pour commuter un courant de 10 ampères à une tension de 11 volts. Le circuit OMRON mentionné ci-dessus est dimensionné pour commuter un courant de 10 ampères à une tension de 24 volts, et il est donc satisfaisant.

La résistance 34 est reliée entre le condensateur 30 et la gâchette 40 de 1'IGBT de manière à minimiser, voire à éliminer, les oscillations causées par l'addition du condensateur 30 aux bornes de la capacitance de Miller du dispositif. Ceci a pour effet de ralentir d'une certaine manière la réponse "état non passant/état passant" de 1'IGBT.

Lorsque le bras de balayage 16 atteint le contact 20, il n'est plus besoin d'avoir le circuit de suppression d'arc, étant donné que les contacts ont à nouveau atteint la séparation maximum. Lorsque le bras de balayage 16 vient en contact avec le contact 20, la charge sur la gâchette 40 de 1'IGBT est transportée très rapidement à travers la résistance 34 et le bras de balayage 16 pour revenir vers l'émetteur de 1'IGBT 36. Ceci met ce dernier à l'état non passant. L'IGBT 36 n'est ainsi à l'état conducteur que lorsque le bras de balayage 16 se trouve entre les contacts 18 et 20, ce qui réduit notablement la puissance dissipée par 1'IGBT.

Lorsque le bras de balayage 16 vient en contact avec le contact 20, le condensateur 30 est à nouveau chargé de manière très rapide de sorte que des rebonds ultérieurs du bras de balayage 16 sur le contact 20 ne conduisent pas à mettre 1'IGBT 36 à l'état passant.

Avec le bras de balayage 16 sur le contact 20, la jonction gâchette-émetteur de 1'IGBT 36 est effectivement courtcircuitée, en évitant à 1'IGBT 36 d'être mis à l'état passant du fait des transitoirs de tension aux bornes des contacts ouverts.

Après que 1'IGBT 36 est mis à l'état non-passant, la charge 12 commence à ressembler à une source de courant si elle n est pas inductive. Une varistance métal-oxyde (VMO) 22 permet à la tension à ses bornes d'aller jusqu'à environ 250 à 300 volts, point auquel elle commence à conduire. La VMO 22 amène en fonctionnement le courant dans une charge inductive à décroître jusqu a zéro. Lorsque le courant de charge revient à zéro. avec le bras de balayage 16 contre le contact 20. le circuit est revenu à son otat initial.Etant donné que 1'IGBT 36 passe à l'état non-passant lorsque le bras de balayage 16 atteint sa position complètement ouverte contre le contact 20, l'énergie dans le circuit est sensiblement dissipée dans la VMO 22, une certaine énergie étant dissipée dans 1'IGBT pendant le temps ou le bras de balayage 16 se déplace du contact 18 au contact 20. Ceci constitue un perfectionnement notable par rapport aux dispositifs analogues de suppression d'arcs lors d'une utilisation avec des charges inductives.

Avec le bras de balayage 16 contre le contact 20, les effets d'amplification de 1'IGBT 36 relativement au condensateur 30 ne se posent plus. La capacitance totale présentée à la charge pendant que le contact est ouvert est ainsi limitée à la valeur du condensateur 30 ajoutée à toute capacitance de dispersion associée aux autres dispositifs. Ceci constitue un perfectionnement notable par rapport à d'autres dispositifs analogues de suppression d'arcs.

L'explication ci-dessus concernant les figures 1 et 2 a été donnée pour une configuration du dispositif où le bras de balayage 16 est dans une position "normalement ouverte", c'est-à-dire contre le contact 20. Le dispositif des figures 1 et 2 est toutefois également efficace lorsque le bras de balayage 16 se trouve dans une position "normalement fermée", c'est-à-dire contre le contact 18. Dans la configuration normalement fermée, lorsqu'il n'existe aucun courant passant dans la bobine 21 du relais (figure 2), le bras de balayage 16 est placé contre le contact 18. Lorsque le courant commence à passer dans la bobine 21 du relais, par exemple sous les conditions énoncées ci-dessus lorsqu'il existe, sur la ligne d'énergie électrique, un niveau d'intensité de courant dépassant la tolérance admise, le bras de balayage 16 s'écarte du contact 18 et vient alors en contact avec le contact 20.

Le temps pendant lequel le bras de balayage 16 se déplace du contact 18 au contact 20 est également important dans cette configuration car c'est pendant ce temps que 1'IGBT 36 est à l'état de conduction. Dans ce cas, cependant, le bras de balayage 16 se déplace du contact 18 vers le contact 20 lorsque la bobine 21 du relais est mise sous tension. Le but est de réduire le temps que le bras de balayage 16 se déplace après que le transistor 26 est mis à l'état passant. Ceci est effectué par le condensateur 44 (figure 2), qui crée une surtension momentanée sur la bobine 21 du relais, en amenant un courant et un flux magnétique à se former dans la bobine 21 plus rapidement que cela serait autrement possible. Au fur et à mesure que le condensateur 44 se charge, la surtension diminue, en évitant au relais d'être endommagé par un niveau élevé continu de surtension.

La résistance 42 élimine la capacité de blocage à courant continu du condensateur 44, en permettant ainsi à la bobine du relais d'être mise sous tension pendant de relativement longues périodes de temps.

Ainsi, avec le dispositif de la présente invention, il n'est pas important que les contacts à protéger soient configurés pour se trouver dans un état normalement ouvert ou dans un état normalement fermé. En outre, le dispositif qui commande le fonctionnement du transistor 26, par exemple un microprocesseur, n'a pas besoin de savoir comment le circuit est configuré. Le transistor 26 est mis à l'état passant lorsque se produit une condition particulière déterminée à l'avance de la ligne d'énergie électrique, et est mis à l'état passant lorsque cette condition est corrigée.

I1 a ainsi été décrit un dispositif de suppression et d'extinction d'arcs qui utilise un élément particulier à semi-conducteur (un IGBT) et une capacitance additionnelle en parallele avec la capacitance de Miller inhérente de l'élé ment de manière à dériver rapidement le courant des contacts d'ouverture, en empêchant qu'un arc se forme pour des charges légères et/ou de petites séparations des contacts, et en permettant aux caractéristiques inhérentes des contacts d'éteindre l'arc pour des charges élevées et/ou de grandes séparations des contacts. En outre, le dispositif est prévu pour minimiser l'énergie dissipée dans l'élément à semiconducteur lui-même, de manière à minimiser la capacitance présentée par les contacts ouverts, et à minimiser l'effet des variations de la charge sur le temps d'interruption des contacts.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être ajoutées sans sortir de son cadre.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif capable de supprimer des arcs formés aux bornes de contacts de commutation électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un transistor à jonction bipolaire à gâchette isolée (IGBT), constitué d'une combinaison de type Darlington d'un transistor à effet de champ et d'un transistor à jonction bipolaire, relié aux bornes des contacts ; et un condensateur relié entre une partie de collecteur et une partie de gâchette de 1'IGBT, s'ajoutant à la capacitance de dispersion de 1'IGBT, de sorte que la capacitance ainsi combinée est telle que, en réponse à un courant traversant, la tension résultante aux bornes de la capacitance combinée produise une charge suffisamment élevée, au niveau de la partie de gâchette de 1'IGBT, pour mettre celui-ci à l'état passant, ce qui à son tour limite la tension aux bornes de la capacitance à une valeur juste suffisante pour maintenir 1'IGBT à l'état de conduction, la tension aux bornes de 1'IGBT étant suffisamment limitée pour empêcher la formation d'arcs aux bornes des contacts.

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la jonction collecteur-émetteur de 1'IGBT se trouve aux bornes des contacts lorsque les contacts du dispositif se trouvent dans une première configuration, et en ce que, lorsque les contacts viennent dans cette position à partir d'une seconde configuration. 1'IGBT commence à conduire, à la suite de la formation d'une charge suffisante au niveau de la partie de gâchette de 1'IGBT 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, carac térisé en ce qu'il comprend une résistance reliée entre ledit condensateur et la partie formant gâchette de 1'IGBT.

4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une diode reliée entre une jonction entre la résistance et le condensateur et la partie d'émetteur de 1'IGBT.

5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens reliés aux bornes des contacts pour empêcher le passage d'un courant à travers ces moyens jusqu'à ce qu'une tension spécifiée soit atteinte aux bornes de ces derniers moyens, ce qui se produit un court instant après le déplacement des contacts à partir de leur première position, après que les contacts ont été mis dans ladite première position.

6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens empêchant le passage du courant sont constitués par une varistance métal-oxyde, et en ce que la tension spécifiée est d'au moins approximativement 300 volts.

7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que 1'IGBT ne conduit pas lorsque lesdits contacts se trouvent dans la seconde configuration, et en ce que le dispositif comprend un élément de circuit qui courtcircuite une partie de gâchette de 1'IGBT à sa partie d'émetteur lorsque les contacts se trouvent dans ladite seconde configuration.