Dispositif produisant une tension continue contrôlée à partir d'une source d'énergie polyphasée La présente invention a pour objet un dispositif produisant une tension continue contrôlée à partir d'une source d'énergie polyphasée.
Il y a beaucoup d'applications dans lesquelles on désire alimenter des appareils à courant continu par des sources de courant alternatif. Par exemple, pour fournir une commande précise de la vitesse d'un moteur, il peut falloir employer un moteur à courant continu. Dans une application particulière, on peut désirer entrainer le moteur à courant continu à partir d'une source d'énergie triphasée disponible. Une autre application réside dans les machines à souder où il faut une commande précise des impulsions de courant continu.
Pour fournir du courant continu à partir de sources de courant alternatif, on a employé des redresseurs à ignitrons. En utilisant deux de ces élé ments montés en opposition parallèle pour chaque phase d'une source électrique, on peut obtenir une conversion efficace.
Le circuit de commande de ces ignitrons doit assurer une commande symétrique des deux igni trons reliés à chaque phase et doit également assurer la commande des ignitrons des autres phases. Ces circuits de commande étaient relativement complexes et ne pouvaient pas s'adapter facilement à différentes applications. De plus, ces circuits de commande exi geaient des quantités relativement grandes d'énergie pour réaliser l'action de commande.
Un des buts de la présente invention est donc de réaliser un circuit de commande plus simple et employant moins d'énergie. Le dispositif selon l'invention, qui produit une tension continue contrôlée à partir d'une source d'énergie polyphasée, comprend, d'une part, une paire d'éléments redresseurs reliés à chaque phase de cette source, les éléments de chaque paire étant montés en opposition parallèle, d'autre part, des inductances reliant ces éléments redresseurs à la sortie à courant continu, ces éléments redresseurs comprenant des organes de commande pour com mander leur conductivité, et, en outre, des moyens de commande reliés aux organes de commande de ces éléments redresseurs;
il est caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent, d'une part, un circuit d'allumage relié à chacun desdits organes de commande et comprenant un tube électronique, un condensateur et un circuit pour charger ce condensateur à partir d'une source d'énergie et, d'autre part, un circuit de commande pour rendre sélectivement conducteurs les tubes électroniques dés circuits d'allumage, le circuit de commande compre nant des moyens développant des impulsions et reliés à chaque phase de la source polyphasée pour fournir des impulsions périodiques des deux polarités et symétriquement déphasées par rapport à un point central revenant régulièrement,
ces moyens pour dé velopper des impulsions fournissant des impulsions d'une polarité aux circuits d'allumage des éléments redresseurs disposés dans un sens et des impulsions de la même polarité, mais décalées dans le temps, aux circuits d'allumage des éléments redresseurs dis posés dans l'autre sens, ces impulsions commandant la conductivité des tubes des circuits d'allumage, de manière que ces tubes et les condensateurs associés fournissent du courant aux organes de commande des éléments redresseurs pour les rendre conduc teurs, le déphasage de ces impulsions commandant le temps d'allumage des éléments redresseurs.
Une forme d'exécution du dispositif selon l'inven tion est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé.
La fig. 1 est un schéma de ladite forme d'exécu tion.
La fig. 2 est un tableau de courbes servant à expliquer le fonctionnement du dispositif de la fig. 1. La fig. 3 représente un circuit d'allumage d'un ignitron.
La fig. 4 montre, à plus grande échelle, une partie du schéma de la fig. 1.
La fig. 5 montre un diagramme de la tension présente aux bornes d'un enroulement secondaire faisant partie du dispositif de la fig. 4.
La fig. 6 montre un diagramme de la tension de commande d'une triode faisant partie du dispositif de la fig. 4.
En se reportant à la fig. 1, on voit un trans formateur triphasé 10, relié à une source tripha sée 11. Le transformateur 10 a ses enroulements primaires, désignés par<I>a, b</I> et c, reliés en triangle et ses enroulements secondaires, désignés par d, e et f, reliés en étoile. Une paire d'ignitrons est reliée en série avec chaque enroulement secondaire, ces éléments redresseurs étant désignés par 12 à 17. Les éléments redresseurs 12, 14 et 16, qui sont mon tés dans le même sens, sont reliés en série avec une inductance 18 à la charge à courant continu qui est représentée par un moteur 20. De façon analogue.
les éléments redresseurs 13, 15 et 17, qui sont mon tés dans le sens contraire de celui dans lequel sont montés les redresseurs 12, 14 et 16, sont reliés par une inductance 19 au moteur 20. Les inductances 18 et 19 peuvent constituer une inductance unique à prise centrale. L'autre borne du moteur est reliée au transformateur triphasé et est au potentiel neutre de la source de courant triphasé.
Pour rendre conducteur chaque redresseur, il est prévu un circuit d'allumage comprenant un tube élec tronique 21 qui peut être un thyratron, un conden sateur 22 et une diode 23. Le condensateur 22 et la diode 23 sont reliés aux électrodes redresseuses des ignitrons. La diode 23 fait charger le condensa teur 22 à une tension qui est employée pour rendre l'ignitron correspondant conducteur. Le tube électro nique 21 est relié à l'élément de commande 24 de l'ignitron. Les tubes tels que 21 sont branchés cha cun dans un circuit qui commande l'instant d'allu mage de l'ignitron correspondant et commande ainsi l'alimentation de la charge à courant continu. Le cir cuit d'allumage sera décrit plus en détail ci-après.
En considérant de plus près la fig. 1, on voit trois circuits de commande séparés tels que celui comprenant les éléments 30, 50, 58 et 63, à savoir un pour chaque phase de la source de courant tri phasé, chaque circuit de commande commandant deux redresseurs. Ces circuits de commande com prennent des circuits résonnants 30, 31 et 32 reliés à la source de courant triphasé ; ils fournissent des ondes ayant une forme sinusoïdale exacte. Cela est nécessaire étant donné que les courants tirés des dif férentes phases de la source varient et que, par conséquent, la forme d'onde de la source peut être déformée.
Les circuits résonnants sont alimentés par des transformateurs ayant leurs enroulements pri maires 35 reliés directement à la source 11 et leurs enroulements secondaires 36 branchés en série dans les circuits résonnants. Les transformateurs com prenant les enroulements 35 et 36 sont destinés à fournir le niveau voulu de tension d'entrée aux cir cuits résonnants. Le circuit résonnant 30 comprend l'inductance 37 et le condensateur 39 qui sont accor dés sur la fréquence de la source de façon qu'une onde sinusoïdale s'y développe. Une fraction déter minée de cette onde sinusoïdale est prélevée au moyen du potentiomètre 38 branché en parallèle sur le condensateur 39.
Une tension continue appliquée sur le conduc teur 40 est aussi appliquée aux circuits résonnants 30 à 32. Cette tension est commandée par la pen- tode 41 qui fonctionne comme amplificateur. A l'en trée de la pentode 41 est connecté un réseau com prenant une source 42 de tension relativement élevée ayant des régulateurs de tension 43 et 44 qui y sont reliés, de sorte que la tension est maintenue à une valeur très constante. Des potentiomètres 45 et 46 sont branchés aux bornes de la source et reliés res pectivement à la grille et à la cathode du tube 41. En réglant les potentiomètres 45 et 46 d'une manière appropriée, aucune tension ne sera appliquée par la source 42 au circuit d'entrée du tube 41.
Il est évi dent qu'en changeant la position des curseurs des potentiomètres, on peut fournir toute polarisation voulue qui est susceptible d'être fournie par la source 42 et que cette polarisation peut être de polarité, soit positive, soit négative. Le dispositif de commande 47 qui est susceptible d'appliquer un potentiel variable à la cathode de 41 est disposé entre le potentio mètre 46 et cette cathode. Par exemple, si le dispo sitif doit être employé pour assurer le fonctionne ment du moteur 20 à vitesse constante, l'élément 47 peut être un tachymètre qui fournit une tension va riant avec la vitesse et changeant la tension d'entrée du tube 41.
En variante, le dispositif de commande 47 peut fournir une tension correspondant au courant voulu dans la charge à courant continu.
Le fonctionnement du circuit de commande va être expliqué en regard de la fig. 2. La sinusoïde A représente la tension sinusoïdale développée par le circuit résonnant 30 et dérivée du potentiomètre 38. La ligne pointillée B représente le courant continu sur le conducteur 40 par rapport à l'axe O. Par conséquent, la tension obtenue sur la prise mobile du potentiomètre 38 est composée d'une tension continue et d'une tension alternative superposée, ce quia pour effet de décaler l'axe de potentiel zéro de la courbe A. Par conséquent, la courbe A peut être considérée comme variant à partir du nouvel axe B.
En revenant à la fig. 1, on voit que la tension dérivée du potentiomètre 3 8 est appliquée par l'inter médiaire de la résistance 49 à l'amplificateur 50. L'amplificateur 50 est polarisé pour fonctionner comme un amplificateur limiteur, de sorte que l'état conducteur de celui-ci changera très brusquement quand la tension appliquée à la grille de celui-ci oscil lera du positif au négatif. Par conséquent, la tension de sortie aura des parties montantes et descendantes très raides fournissant sensiblement une onde carrée commune représentée par la courbe C de la fig. 2. Cette tension de sortie est appliquée à la résistance 51 et au transformateur de couplage 52 qui est relié à un potentiomètre 53 branché sur une source de cou rant continu.
Le transformateur de couplage 52 est d'une cons truction telle que le courant continu qui y est appli qué par le potentiomètre 53 puisse être réglé à une valeur telle que le transformateur soit saturé et que seulement une impulsion très brève de tension de sortie soit fournie par celui-ci. Cela a pour résultat un effet de différentiation représenté par la courbe D de la fig. 2. Des impulsions négatives sont produites lorsque l'onde carrée passe du signe positif au signe négatif et, réciproquement, des impulsions négatives sont produites lorsque l'onde carrée passe du signe négatif au signe positif.
Ces impulsions sont espacées symétriquement par rapport à un point central périodique qui est aux points maxima de la sinusoïde A. Il est évident qu'en changeant la tension du courant continu, la position à laquelle la sinusoïde croise l'axe des zéros change pour décaler ainsi le déplacement des impulsions positives et négatives par rapport à ce point central.
La triode 58 amplifie les impulsions positives transmises par l'enroulement secondaire 55. Ce ré sultat est obtenu de la façon suivante (voir à ce sujet la fig. 4 qui représente, plus simplement que dans la fig. 1, les circuits des triodes 58 et 63, et les dia grammes des fig. 5 et 6) Le diagramme de la fig. 5 représente la dispo sition dans le temps des impulsions successivement positives et négatives apparaissant aux bornes de l'enroulement secondaire 55 du transformateur 52.
La quatrième impulsion négative charge négati vement très vite, à travers la résistance 57, le conden sateur 60.
Après cette impulsion négative le condensateur 60 se décharge à travers la résistance inverse du redres seur 59 suivant une loi exponentielle comme indiqué sur le diagramme de la fig. 6 qui représente la ten sion appliquée à la grille de la triode 58. Cette dé charge s'effectue jusqu'à ce que l'impulsion négative suivante charge à nouveau négativement le conden sateur 60.
Entre ces deux impulsions négatives, l'impulsion positive vient s'ajouter à la tension de décharge et la pointe de cette impulsion positive dépasse la valeur nulle et polarise ainsi positivement, pendant un temps très court, la grille de la triode 58.
A cause de la façon dont est construit le trans formateur et de sa liaison centrale à la terre, des impulsions négatives appliquées au primaire du trans formateur 52 apparaitront à l'extrémité du secon daire 55 relié au condensateur 61 comme impulsions positives. Ces impulsions sont appliquées par l'inter médiaire de la résistance 62 à la grille de la triode 63 de la même façon que des impulsions sont appliquées à la grille de la triode 58. Le -condensateur 65 se charge donc pour maintenir bloquée la triode 63 et ensuite se décharge entre les impulsions à travers le redresseur 64. Les circuits de sortie des triodes 58 et 63 comprennent les résistances 66 et les conden sateurs 67.
Ceux-ci se chargent par l'intermédiaire des résistances 66. Quand les tubes 58 et 63 sont conducteurs, les condensateurs se déchargent à tra vers les enroulements primaires 68 des transforma teurs de couplage. En réalité, une oscillation a lieu quand chaque condensateur se décharge de sorte que la plaque de la triode qui y est reliée devient négative et que la conduction cesse immédiatement. Les tubes restent ensuite inactifs jusqu'à ce qu'ils soient de nouveau rendus conducteurs par l'impulsion suivante appliquée à leur grille.
Les impulsions développées dans l'enroulement primaire 68 du transformateur de couplage sont appliqués à l'enroulement secondaire 69 et (voir fig. 1) par l'intermédiaire du condensateur 70 et de la résistance 71 à la grille de commande du tube thyratron 21. Ce circuit agit de la même façon que le circuit d'entrée des amplificateurs d'impulsions, le condensateur 70 se chargeant pour fournir une ten sion de blocage. La charge du condensateur 70 est dissipée par le redresseur 72 pour préparer le circuit pour l'impulsion suivante.
Un circuit d'allumage comprenant le thyratron 75, le condensateur 76 et la diode 77 commande l'allu mage de l'ignitron 13. Il est évident que ce circuit d'allumage est le même que le circuit de l'ignitron 12. Les impulsions de l'enroulement primaire 68 du transformateur associé sont appliquées comme décrit à propos du circuit précédent par l'intermédiaire de l'enroulement secondaire 69, du condensateur 70 et de la résistance 71 à la grille du tube 75. D'une façon analogue, le redresseur 72 et le condensateur 73 fonctionnent également de la façon décrite antérieu rement.
A la fig. 3, on a représenté le circuit d'allumage d'un ignitron tel que l'ignitron 12.. Comme indiqué antérieurement, le condensateur 22 se charge par l'intermédiaire de la diode 23 à partir du potentiel appliqué à l'ignitron. Quand le thyratron 21 s'allume sous l'action d'une impulsion appliquée à sa grille, du courant passera par la diode 23 et le thyratron 2,1 vers l'électrode 24 de commande de l'ignitron, ce qui rendra celui-ci conducteur. Au même moment, le condensateur 22 se décharge à travers le thyratron, ce qui augmente le courant appliqué à l'électrode 24 de commande de l'ignitron. Cela fournit un courant suffisant pour rendre l'ignitron 12 conducteur.
L'ac tion du condensateur 22 est particulièrement impor tante lorsque la tension aux bornes de l'ignitron dé- croit, car la tension aux bornes de celui-ci peut alors être très faible. Cependant comme cette décroissance a toujours lieu après que la tension de la source a passé par un maximum, le condensateur 22 sera chargé à la valeur maximum de cette tension. Par conséquent, la décharge du condensateur 22 à tra vers le thyratron provoquera l'allumage de l'ignitron même si la tension sur l'ïgnitron est très faible.
A la fig. 1, on n'a représenté en détail que les circuits correspondant à une seule phase. Les cases 80, 81, 82 et 83 représentent les circuits d'allumage des ignitrons 14, 15, 16 et 17, respectivement ; ces circuits sont identiques aux circuits d'allumage repré sentés pour les ignitrons 12 et 13. D'une façon ana logue, les cases 85, 86, 87 et 88 représentent des amplificateurs qui sont identiques aux amplificateurs comprenant les triodes 58 et 68.
Les circuits de for mation des impulsions représentés par les cases 90 et 91 sont identiques au circuit de formation des impulsions comprenant le tube 50 et sont alimentés par les circuits résonnants 31 et 32. Etant donné que les circuits de commande des deux autres phases sont les mêmes que le circuit de commande repré senté, ces circuits ne sont pas représentés en détail. Il est évident que les ignitrons sont commandés de façon que le courant soit fourni par ceux-ci confor mément à la tension continue appliquée au conduc teur 40. Cette tension peut être fournie de diverses manières comme on l'a indiqué antérieurement.
Le dispositif décrit pourrait, par exemple, être employé dans la machine à souder par résistance faisant l'objet du brevet suisse No 315378.
Ce brevet a pour objet une machine à souder par résistance; elle est caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour produire une tension pilote dont la variation d'amplitude en fonction du temps a une forme préétablie, un dispositif pour la fourniture du courant de soudure à partir d'un cou rant alternatif, agencé de manière à permettre d'in verser sans inertie le sens du courant dans les élec trodes de soudure, et des moyens assurant le contrôle de ce dispositif par ladite tension pilote de manière que le courant de soudure soit constamment pro portionnel à cette tension pilote,
l'absence d'inertie du dispositif fournissant ledit courant de soudure, assurant des variations de ce courant aussi rapides que celles de la tension pilote.
Le dispositif décrit convient particulièrement bien pour cette machine puisqu'il fonctionne justement sans inertie et peut ainsi suivre des variations rapides de la tension pilote, de sorte que le courant continu ainsi formé est constamment proportionnel à cette tension pilote.