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" Disposition pour modulateurs à redresseurs "
Un modulateur à redresseurs, qui est intercalé entre un circuit qui amène du courant de modulation au modulateur et un cirpuit de consommation, dans le but derecuelllir les produits de modulation désirés, introduit un certain amortissement. Dans la plupart des cas, cet amortissement dépend de la conductibilité dans la direction de passage (direction d'avancement) dans les redresseurs conjugués avec le modulateur par rapport aux admit- tances des circuits raccordés. La conductibilité dans la direc- tion de barrage ou d'arrêt du redresseur est alors tellement faible par rapport aux autres admittances qu'elle est sans im- portance pour l'amortissement du modulateur.
Certains types connus de modulateurs sont connectés et neutralisés de façon telle que du courant porteur non modulé ne puisse pas passer dans le circuit de consommation. Souvent l'équilibre dépend en
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pratique exclusivement du rapport entre les conductibilités des différents redresseurs dans la direction d'avancement.
La conductibilité d'un redresseur tant dans la direction de passage que dans la direction d'arrêt change peu à peu, en particulier à cause du vieillissement du redresseur. Il en ré- sulte que l'amortissement du modulateur est modifié et que les connexions neutralisées du modulateur eessent d'être en équili- bre, ce qui fait que du courant porteur non modulé arrive au circuit de consommation. Ce dernier fait est dû à ce que le vieillissement des redresseurs ne s'accomplit pas à la même vi- tesse ou dans la même mesure pour tous les redresseurs.
Pour diminuer l'effet de l'inégalité des .redresseurs, on connecte, selon la présente invention, à chaque redresseur une résistance en série, qui est grande par rapport à la résistance du rèdresseur dans la direction de passage. De ce fait, le re- dresseur fonctionne principalement comme soupape pure, qui est fermée pendant une des demi-périodes du courant porteur et ou- verte pendant l'autre, la résistance dans le second cas étant déterminée principalement par la résistance intercalée en avant et seulement pour une faible partie par le redresseur.
Cette idée a été appliquée antérieurement dans les montages ou con- nexions de redresseurs de la manière consistant en ce que la résistance a été connectée en série à tout l'ensemble de re- dresseurs comme tel, par exemple à un pont à redresseurs, cepen dant que suivant la présente invention, qui se rapporte aux mo- dulateurs, les résistances sont connectées en série avec les redresseurs de chaque branche du pont.
L'invention va être décrite plus en détail à l'aide des dessins ci-annexés, dont la fig. 1 illustre le principe d'un modulateur à pont ; fig. 2, 3 et 4 représentent différents diagrammes; la fig. 6, un modulateur connu ; les fig. 5 et 7, différents exemples de modulateurs selon l'invention.
Comme exemple d'un modulateur à redresseurs, on a pris un modulateur annulaire selon la fig. 1. De la source de courant
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de modulation e', dont la force électromotrice est également e', le courant de modulation est conduit à travers le filtre F' et le transformateur T'au modulateur, qui consiste en quatre branches 1, 2, 3, 4 à redresseurs. Le côté de sortie du modula- teur est, d'une manière correspondante, connecté à une résis- tance R", représentant par exemple un récepteur, par l'intermé- diaire d'un transformateur T" et d'un filtre F". Entre les points médians a et b de ceux des enroulements des transforma- teurs T'et T" qui sont tournés vers le modulateur, se trouve connectée la source de courant porteur ec de force électromo- trice ec.
Une partie des produits de modulation est conduite à tra- vers le transformateur T" et le filtre F" à la résistance R".
D'autres produits de la modulation passent au filtre F' et d'autres encore à la source de courant porteur ec. Le pont du modulateur est délimité par les quatre pôles a', b', a" et b".
On admet par hypothèse que les quatre branches à redresseurs sont exactement égales entre elles.
Lorsqu'aucun courant de modulation n'est amené au modula- teur, c'est-à-dire lorsque e'= 0, la source de courant porteur engendre la même tension Vc aux quatre branches à redresseurs.
Pour la simplicité on admet que la tension Vc est alternée dans le temps de la manière montrée à la fig.2 ; pratique il se présente souvent des formes de courbes qui se rapprochent de cette forme idéalisée. Pendant l'une des demi-périodes Vc= Vc, où Vc est une constante positive; pendant la demi-période sui- vante Vc = -Vc etc. Pendant une demi-période, où a est positif par rapport à b, les branches 1 et 3 sont parcourues par du cou rant, cependant que 2 et 4 arrêtent ; pendant la demi-période suivante, 2 et 4 sont conductrices, cependant que 1 et arrê- tent.
La fig. 3 représente la relation i = f (v) entre arrêt ou barrage v et courant 1 dans une branche à redresseurs, l'échel- le pour le courant dans la direction d'arrêt ayant toutefois une longueur multiple de l'échelle pour le courant dans la direc- tion d'avancement. Pour les branches à redresseurs conductrices:
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le courant est indiqué par le point A1 de la courbe i = f (v) et pour les redresseurs qui arrêtent, il est indiqué par le point A2. Comme le courant ic alterne évidemment entre une valeur constante Ic pendant l'une des demi-périodes et -Ic pendant la deuxième et puisque le courant dans la direction d'arrêt des re- dresseurs peut être négligé, le courant passant par chacune des branches à redresseurs conductrices = Ic.
2
Par suite de la symétrie du montage, la source de courant porteur ec ne peut produire aucune tension entre les points a' et b' ou entre a" et b".
Lorsqu'un courant de modulation est amené au modulateur, une tension v' prend naissance entre les bornes d'entrée a' et b' du pont du modulateur, et une deuxième tension v" entre les bornes de sortie a" et b". En outre, des tensions alternatives superposées vx et vy, provenant de la source de courant de modu- lation e', prennent naissance respectivement dans les branches à redresseurs conductrices et d'arrêt selon la fig. 3.
Ces ten- sions superposées engendrent des courants alternatifs correspon- dants ix et iy, dont les grandeurs par rapport à vx et vy dépen- dent, en première approximation, du degré d'inclinaison de la courbe respectivement en A1 et en A , c'est-à-dire des conducti- bilités différentielles, soit respectivement:
EMI4.1
Pour des tensions superposées modérées, les redresseurs agissent donc comme des conducteurs linéaires.
On peut poser avec une très bonne approximation
EMI4.2
Le courant superposé i" qui quitte le pont du modulateur en a", b", est donc égal en grandeur au courant superposé i', qui est amené en a', b'. La seule différence est que i", d'une manière connue, change de direction par rapport à i' pour chaque demi-période de la tension du courant porteur, selon la fig. 4.
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Si l'= I' sin wt, l'expression pour i" devient comme on le sait
EMI5.1
Les courants des premières bandes latérales sont donc
EMI5.2
Par la division du courant initial en différents produits de modulation, il se produit un amortissement depuis le courant total I jusqu'à un courant de bande latérale, par exemple Il" calculé, cet amortissement étant
EMI5.3
A cet amortissement s'ajoute un amortissement par suite de la chute de tension dans le modulateur et cet amortissement est calculé entre autres ci-après.
D'après le théorème de Thévénin, on peut peser
EMI5.4
où e1' est la tension de marche à vide du secondaire du transformateur T', provenant de e' et mesurée entre a' et b' alors que le pont du modulateur est déconnecté, et R' est l'impédance mesurée vers la gauche entre a' et b' alors que le pont du mo- dulateur est déconnecté et pour e' - O. En outre v"= R" i", où R" est l'impédance du circuit de consommation, mesurée entre a" et b" au transformateur T". Pour la simplicité, il est admis que R' et R" sont des résistances ohmiques constantes pour tou- tes les fréquences. En outre, on suppose que R' = R" = R.
La résistance différentielle dans la direction d'avancement dans une branche à redresseurs est r= 1/g (Vc) et la résistance de cette branche pour le courant porteur est
EMI5.5
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Les calculs donnés ci-après portent sur les amplitudes des courants et des tensions, qui sont désignées par des majuscules, et les minuscules correspondent aux valeurs momentanées; E1' est donc l'amplitude de e1' etc. La grandeur I" est la valeur maximum du courant i". Comme mentionné plus haut, I" = I'. De même, V" est la valeur maximum de la tension v".
Il en résulte les équations suivantes
EMI6.1
L'amortissement du.modulateur calculé pour une bande la- térale est donc
EMI6.2
L'amortissement par suite de la chute de tension dans le modulateur est donc
EMI6.3
et dépend, comme on l'a fait ressortir dans l'introduction-.,du rapport entre la résistance vers l'avant r d'une branche à re- dresseurs et la résistance R des circuits raccordés.
On peut donc manifestement faire descendre b à une valeur aussi faible qu'on le désire en augmentant R de façon illimitée, c'est-à-dire par augmentation illimitée du nombre d'enroulements entre a' et b' ou a" et b" des transformateurs T' et T".
Ceci n'est pas réalisable en pratique. Un obstacle à cette réa- lisation, c'est le fait que le modulateur, lorsqu'il est inter- calé, comme dans la pratique, entre des filtres qui ordinairement n'ont pas des impédances ohmiques constantes pour toutes les fréquences, mais ont au contraire des impédances soit infiniment petites, soit infiniment grandes en dehors de la zone de passa- ge, agit comme un dispositif tétrapolaire à caractéristique fi- nie, qui, au moyen des transformateurs T' et T" doit être adapté aux impédances des filtres, afin que la relation de dépendance de l'amortissement par rapport à la fréquence devienne aussi constante que possible dans toute la zone de passage.
Un autre obstacle important pour la présente invention, c'est le fait que
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si devait être augmenté jusqu'à l'infini, pourrait retidevait être augmenté jusqu'à l'infini, on ne pourrait reti- rer du modulateur qu'un débit modulé infiniment petit, si l'on veut que ce modulateur ne soit pas surchargé.
Il est en effet évident que si l'on veut que le modulateur fonctionne sans déformation, on ne peut retenir, selon la fig.3, que des parties rectilignes de la courbe i = f (y). La zone aux alentours de v = 0 est toutefois fortement arquée et ne peut donc pas être touchée. On obtient donc les conditions
EMI7.1
ILL Ix = lU 2 c, 0 = lU = 2 VY V c 0 = r-.....
= 1 Or) x y - 2r y" y 2 Donc V' - V" = /u rI ( 1 ) + V" = 2 À V c (8) On en déduit V' - 7 rc fur Vit - Il r c - ur ( 3 ) D'autre part, à cause de la division de la tension dans les cir- cuits du modulateur, on a
EMI7.2
De cette équation et de (3), on obtient
EMI7.3
En multipliant (1) par (2), on obtient
EMI7.4
Si l'on introduit la puissance consommée à la fréquence porteuse dans les redresseurs, soit
EMI7.5
et si la puissance apparente totale enlevée (la puissance réel- le par bande latérale est P1"= () pu), on obtient après quel ques calculs intermédiaires
EMI7.6
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L'amortissement b enfin est pour R selon (4)
EMI8.1
On peut fixer une certaine valeur de 2, par exemple À = 0,9, et déterminer /u de telle manière qu'une condition secondaire quelconque soit remplie.
Si, par exemple, on veut que R soit infiniment grand,/u doit selon (4) être égal à zéro et, d'après cela, selon (5) on a aussi p" = 0. Si l'on devait désirer la valeur maximum possible pour @", on déduirait de (5) que t " a une valeur maximum pour
EMI8.2
à condition toutefois que @= 1. Si c'est le cas, la valeur maximum devient
EMI8.3
et d'après (4) la valeur correspondante de R devient
R = r et b = ln2 0,69 Neper de sorte que l'amortissement de régime (fonctionnement) pour une bande latérale est
EMI8.4
Pour stabiliser le modulateur, on doit selon la présente invention intercaler quatre résistances rl' comme cela ressort de la fig.5, en série dans les branches à redresseurs.
Toute- fois, puisque deux seulement des branches à redresseurs sont chaque fois conductrices cependant que les autres sont non con- ductrices, c'est-à-dire peuvent être considérées comme inexis- tantes, on peut obtenir le même résultat en montant en série d'une manière connue deux résistances r1 avec l'ensemble du pont du modulateur comme tel, selon la fig.6. La disposition selon la fig. 5 a toutefois certains avantages par rapport à la disposition selon la fig.6. La tension Vc du courant porteur, qui est engendrée dans les branches à redresseurs, est en effet limitée par le fait que le courant correspondant 1 1 ne peut dépasser une certaine valeur admissible pour le fonctionnement
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de longue durée pour le type de redresseurs employé.
La tension Vc devient par conséquent égale à une fraction seulement de la tension d'entretien des redresseurs dans la direction de barra.= ou d'arrêt, et en conséquence le modulateur est mal utilisé.
Comme cela ressort de (5), la puissance ou wattage du courant modulé est en effet directement proportionnelle au wattage du courant porteur, sous lequel le modulateur peut être alimenté.
Par un choix convenable des résistances en série r1 selon la fig.5, on peut augmenter la chute de tension dans chaque bran- che à redresseurs jusqu'à une valeur qui corresponde à la ten- sion maximum de service dans la direction de barrage pour une branche à redresseurs. Ceci n'est pas possible avec le montage connu selon la fig.6.
L'invention peut être appliquée non seulement au montage de modulateur selon la fig.l, mais encore à tous les montages dans lesquels la tension du courant porteur aux bornes des branches à redresseurs barrées est déterminée essentiellement par la chute de tension du courant porteur dans les branches à redresseurs qui conduisent le courant. Un exemple est le modu- lateur Graetz selon la fig.7, si dans celui-ci le circuit de consommation F" a des impédances relativement faibles pour le courant porteur, ce qui fait que la chute de tension se produit principalement dans les branches à redresseurs qui conduisent le courant.