<B>Générateur de courant à haute fréquence, notamment pour chauffage par induction.</B> Les générateurs de courant à haute fré quence destinés au chauffage par induction sont habituellement montés conformément au schéma de principe représenté à la fig. 1.
Un tube électronique autooscillateur 10, dont la grille peut être couplée de façons di verses, entretient des oscillations de haute fréquence dans un circuit oscillant 11 coin- 'Portant une capacité 12 et une se]f-iridue- tance 13 qui constitue le primaire d'un transformateur à air, tandis que le secondaire 14 est formé d'une spire unique de large sur face, qui entoure le primaire. Ce secondaire alimente un ind;ieteur 15 couplé au mieux avec la pièce à chauffer 16.
Dans un tel système, pour adapter la. charge, on ne peut jouer que sur le nombre de spires de l'inducteur 1.5. Ceci conduit à un tâtonnement assez long et dispendieux, et l'expérience montre que, dans la plupart deq cas, l'adaptation n'est pas réalisée au mieux. En particulier, pour les générateurs de grande puissance, il est. rare qu'on parvienne à utiliser toute l'énergie disponible lorsqu'on traite des pièces de dimensions relativement faibles. 1.e générateur est alors mal utilisé et c'est une perte pour l'exploitant.
Comme on l'a déjà fait, on peut remé dier en partie à cet inconvénient en dotant le générateur d'un jeu de transformateurs H. F. de rapports différents et chercher parmi ces transformateurs celui qui s'adapte le mieux à l'inducteur. Ceci constitue une solution chère et aussi peu pratique du fait qu'elle conduit à la manipulation d'organes encombrants dont la mise en place exige un véritable mon tage, surtout lorsque le refroidissement du transformateur se fait par circulation d'eau.
La présente invention, due à 31. Acha,rd, a pour but de permettre l'adaptation facile de la charge à une grande gamme d'induc teurs et d'éviter de co faitb le travail de tâtonne ment, nécessaire à L'élaboration du meilleur inducteur possible. Elle a pour objet un généra teur de courant à haute fréquence, notam ment pour chauffage par induction.
Le générateur, objet de l'invention, est un générateur dans lequel l'énergie haute fré quence est fournie par un montage compre nant un tube électronique. Il est caractérisé en ce qu'une première inductance du circuit oscillant, constituant le primaire d'un trans formateur, est couplée avec plusieurs secon daires, en ce que des moyens de couplage sont prévus qui permettent, d'une part., d'as socier ces secondaires soit. en série, soit en série parallèle, soit en parallèle et, d'autre part, d'alimenter la charge, et en ce que deux autres inductances en série l'une avec l'autre sont insérées dans le circuit. oscillant l'une du côté du primaire dudit transforma teur, l'autre du côté de la capacité, ces deux inductances coopérant avec des moyens de réglage tels que la réactance inductive totale du circuit oscillant reste sensiblement.
cons tante. La description qui suit se rapporte à une forme d'exécution de l'objet de l'invention, cette forme d'exécution étant donnée à titre d'exemple non limitatif.
La fig. 1 représente le schéma de prin cipe d'un générateur de type classique pour le chauffage haute fréquence par induction.
La fig. 2 représente le schéma de prin cipe d'un générateur constituant cette forme d'exécution.
La, fig. 3 représente en perspective un transformateur à secondaires multiples.
La fig. 4 représente le schéma de la circu lation d'eau dans le secondaire de ce trans formateur.
La fig. 5 représente en élévation un trans- lateur de réactance, et la fig. 6 en représente une vue en bout. Sur la fig. 2, on voit un tube électronique 20 dont le circuit de grille n'est pas repré senté; on y trouve: la capacité 21 du circuit oscillant; le transformateur H. F. à air 22 présen tant un enroulement intérieur primaire 23 qui constitue la self-inductance du circuit oscil lant, et quatre secondaires 24, formés ici chacun par une spire, ces spires étant con nectées à titre d'exemple en série-parallèle; le circuit, secondaire est fermé sur l'induc teur 25;
un translateur de réactance 26.
Ce translateur de réactance est constitué par une self-inductance cylindrique à point milieu connecté à l'anode du tube générateur 20 à travers le condensateur de blocage 27, tandis que ses extrémités sont connectées, d'une part, au primaire 23 du transformateur 22 et, d'autre part, à la capacité 21.
Un cy lindre métallique 28 formant spire en court- circuit, fortement couplé à l'intérieur de la self-inductance susdite et dont la longueur est sensiblement égale à la moitié de celle de cette self-inductance, peut se déplacer d'un mouvement de translation suivant l'axe, de sorte que ses positions extrêmes correspon dent, d'une part, l'une à un coefficient de couplage maximum avec la portion de self- inductance connectée dans la branche capa- cité du circuit oscillant, d'autre part,
l'autre à un coefficient de couplage maximum avec la portion de self-inductance connectée dans la branche self-inductance de ce même circuit.
On voit aisément, que ce système a pour effet de transférer d'une manière continue tune variation de réactance d'une branche du circuit sur l'autre, la réactance totale intro duite dans le circuit, oscillant restant pra tiquement constante.
Ce résultat est d'autant mieux atteint que la longueur du translateur est grande par rapport à son diamètre. C'est en effet dans ces conditions que la variation du coefficient de couplage de la spire en court-circuit avec la self-inductance totale du translateur est la plus petite lorsqu'on passe de la position mé diane à une des positions extrêmes de la spire en court-circuit.
I1 est toutefois évident qu'on ne peut aller bien. loin dans cette voie, car le coefficient de couplage serait diminué du fait que la distance entre les deux en roulements est constante et imposée par la tension disruptive correspondant à la ten sion maximum développée sur une des moi tiés de la self-inductance du translateur lorsque le potentiel de la spire en court-cir cuit est fixé à celui du point milieu de la self- inductance, comme indiqué sur le schéma.
Il est d'une bonne pratique de choisir le rapport longueur à diamètre du translateur entre deux et trois.
Le comportement du translateur, en ce qui concerne la charge du générateur, peut être expliqué comme suit Soient R la résistance série ramenée dans le cir cuit oscillant par le secondaire chargé; X la réactance effective de chacune des branches du circuit oscillant lorsque la spire en court-circuit. du translateur est dans sa position médiane; <I>d X</I> la valeur absolue de la variation de la réactance effective susdite lorsque la spire en court-circuit du translateur passe de la position médiane à une des positions extrêmes.
four la position médiane clé la spire, la réactance apparente du circuit oscillant vue des points A et B est:
EMI0003.0003
Pour la position extrême correspondant au maximum d'inductance dans la branche capacité et au minimum dans la chambre induc tance, cette résistance apparente devient:
EMI0003.0005
Et pour l'autre position extrême:
EMI0003.0007
La variation totale de o obtenue par la manaeuvre du translateur est donc
EMI0003.0011
Pour faire apparaître la variation rela tive, remplaçons dans cette dernière relation R par
EMI0003.0012
et faisons le rapport:
EMI0003.0013
Autrement dit, la variation relative de la résistance due à la manoeuvre du translateur est égale à quatre fois la variation relative moyenne de la réactance.
Pour un inducteur donné, la plus grande variation de la résistance ramenée dans le primaire, lorsqu'on change le rapport de transformation, a lieu quand on passe de une à deux spires secondaires, cette résistance ra menée passe alors de R à 4 R. La valeur moyenne est
EMI0003.0017
R, et la variation relative moyenne est:
EMI0003.0018
La conditon qui détermine le translateur est alors:
EMI0003.0021
doit
EMI0003.0022
ce qui est facilement réalisable.
11 est à noter que nous n'avons pas tenu compte dans ce calcul de la résistance propre du circuit. oscillant., dont la présence diminue la variation relative moyenne de la résis tance lorsqu'on change le rapport de trans formation. Par exemple, pour un circuit oscillant. présentant un rendement de 80 %, on trouve comme condition qui détermine le translateur
EMI0003.0033
condition plus avantageuse que la précé dente.
La fig. 3 indique un mode de réalisation du transformateur H. F. On y trouve: l'en roulement primaire 30, supporté par les montants 31 et dont le refroidissement par circulation d'eau n'est pas figuré (ce refroi dissement n'offre d'ailleurs aucun caractère particulier et peut, dans certains cas, n'être pas nécessaire) ; les spires secondaires 32, supportées par les montants 33, pouvant être couplées en série, série-parallèle, ou paral lèle, par un jeu de barres de connexion bou lonnées sur les entrées et les sorties des spires, et dont on représente en 34 le jeu monté servant. au couplage série-parallèle;
les sorties 35 portées par les barres servent à l'alimentation de l'inducteur; les tubes 36 soudés aux spires secondaires assurent leur refroidissement par circulation d'eau suivant le schéma de connexion représenté sur la. fig. 4, où l'on voit en 40 les tuyaux de circu lation d'eau, en 41 les tuyaux de raccorde ment en caoutchouc, en 42 l'arrivée de l'eau et en 43 sa sortie. Ce refroidissement. peut également n'être pas nécessaire dans cer tains cas.
La fig. 5 indique un mode de réalisation du translateur de réactance. On i- trouve, montés sur le bâti 50: l'enroulement 51. mis en série dans le cir cuit oscillant du tube électronique générateur, enroulement qui peut être refroidi par circu lation d'eau; la spire en court-circuit 52 solidaire de l'arbre 53 pouvant se translater au moyen d'une crémaillère actionnée par le pignon 54, manoeuvrable par volant. Cette spire en court-circuit peut être munie sur sa face interne d'ailettes de refroidissement, repré sentées en 60 sur la fig. 6.
Le potentiel de la spire en court-circuit et des organes auxiliaires étant déterminé par celui du point milieu de l'enroulement 51, l'ensemble doit être monté sur supports iso lants, non figurés et la commande du pignon 54 doit se faire par arbre isolant.
On peut faire de même d'une façon générale dans tous les cas où il est néces saire d'adapter de façon continue la charge d'un générateur à circuit oscillant.