Brevet FR2008136A1 — publié le 19700116

La présente invention concerne tin dispositif auto-régulateur de tension pour un électrofiltre qui ëst relié à une source de tension alternative en passant par un redresseur, un transformateur et un organe de commande; le dispositif précité comporte un groupe 5 de commande à la sortie duquel apparaît une grandeur de réglage qui agit sur l'organe de commande précité et dépend d'une tension de commande appliquée à l'entrée du groupe de commande; il comporte, en outre, un condensateur-pilote qui est relié à une source de tenèion continue par une résistance de cliarge dont la différence 10 de potentiel agit sur la tension de commande à l'entrée du groupe de commande, ainsi qu'un dispositif de comm^ide monté en parallèle-sur le condensateur-pilote, qui permet de brancher ledit condensateur-pilote sur un circuit de décharge pour le docharger très fortement en fonction de la valeur instantanée du courant travers 15 sant l'organe de commande® Comme organe de commande, on peut utiliser un transformateur de commande, un transducteur, un opérateur à thyristors ou le condensateur lui-même, si ce dernier peut être piloté0 La source d'alimentation en tension peut être du type mono-ou poly-20 phase. Dans les installations de ce^type, on a pu observer que l'arc électrique amorcé s'éteint de l,*i-meme à la fin de chaque alternance, sans qu'il y ait réamorçage pendant l'alternance sui- * vante» Dans de tels cas, le fait d'abaisser fortement le potentiel 25 entraîne une diminution superflue de la valeur moyenne de la tension aux bornes du filtre et de ce fait une diminution de son efficacité» Par conséquent, l'invention repose sur le fait qu'ion important abaissement du potentiel ne sera nécessaire que si l'arc électrique amorcé dans le filtre ne s'éteint pas de lui-môme à la 30 fin d'une alternance. Dans un montage du type précité, l'invention propose, pour atteindre le but recherché, que le dispositif de commande soit piloté par l'infcerméuiaire '-'un t.âge de comptage, ce façon que le condeuscceui'-pilote n'est déchargé que si la valeur instan— 35 tanée du courant aans un intervalle de temps déterminé, de préférence deux alternances successives, dépasse un certain seuil. L'étage de comptage est formé de préférence par un bas-culateur monostable associé à une porte ET et à un étage de temporisation. XI est par ailleurs possible de faire en sorte que le 40 circuit émetteur-collecteur de l'un des deux transistors du 69' 14657 ,2 2008136 basculeur soit branché en parallèle sur un autre condensateur-pilote. L'inve'ntion sera expliquée pius en détail en se référant au dessin- ktinèxé sur lequel! la figol est un schéma de principe d'un mode de réalisa-5 ti>n suivant:1'invention; la fig.2 est un schéma élèctrique et représénte plusieurs détails du mode de réalisation de la fig01} Les fig03a à. 3f représentent des courbes de potentiel pour différents points du montage de la fig.2. 10 La fig.1 représente de façon symbolique Un circuit élec trique de puissance# Ce circuit comprend un électrofiltre désigné par la lettré F, qui- est relié par un redresseur G au secondaire d'un transformateur élévateur P. Le primaire de ce transformateur élévateur est relié à la borne U d'un réseau alternatif monophasé 15 par l'intermédiaire d'une bobine de lissage D améliorant le facteur de forme et d'un organe de commande S constitué par deux thyristors montés en parallèle inverse ou tête-bêche„ Les impulsions de commande pour les thyristors de l'organe de commande S sont fournies par un groupe de commande J dont la synchronisation 20 est assurée par la* tention alternative du réseau et aux bornes A et M duquel on applique une tension de commande U^„ Pour cela, on branche entre ces bornes un condensateur-pilote C2 en série avec une diode Zener n3» Cette dernière est montée, en série avec une résistance de charge, entre les bornes 25 M et N une source de tension continue non représentée sur le des -s in de manière à obtenir une tension TJ2 dirigée dans le sens de la flèche. L'émetteur et le collecteur d'un transistor p4 sont ihontés en parallèle sur cette diode Zener et la base de ce transistor p4 est reliée à un basculeur monostable K3 de façon toile qu'il 30 n'est b lo qu é que pendant le temps de relaxation dudit bascu- ,(état instable) leur^ Le temps aé relaxation de ce basculeur est sensiblement égal à la durée d'une alternance'ae la tension alternative du réseau U. L'entrée du basculeur K3 est reliée au curseur d'un diviseur de tension cômprenant les rcSsistances r6 et r7 et monté en parallèle 35 sur le filtré F de façon telle que le basculeur K3 ne bascule à l'état* instable que si "la tension aux bornes du filtre dépasse line valeur'limite préréglée. Sur le condensaceur-pilôte c2 on monte en parallèle un second condensateur-pilote c1, de capacité pius élevée, qui est kO en série avec une'résistance r3. Par ailleurs, le circuit émetteur 69 14657 3 2008136 collecteur d'un transistor p2, en série avec une résistance régiàr-ble r4, est monté en parallèle sur ce dernier condensateur-pilote. La base de ce transistor p2 est reliée à la sortie d'un basculeur monostable K1 à l'entrée duquel on applique le signal délivré par 5 un étage ¥ comprenant un transformateur de courant non représenté, ua redresseur et un organe à seuil lorsque le courant passant dans l*organe de commande S dépasse une valeur limite déterminée par le seuil de l'organe à seuil. Le temps de relaxation de cet étage est relativement court; il faut simplement qu'il permette la dé-10 charge voulue des condensateurs-piloteso En dérivation sur la résistance r3 est montée line diode n2 qui est polarisée de façon que les deux condensateurs-pilotes c1 et c2 sont déchargés simultanément lorsque le transisbr p2 est passant. 15 Le condensateur-pilote c1 est relié aux bornes P, M d'une autre source de tension continue non représentée, en passant par le circuit émetteur-collecteur d'un transistor p1 et d'une résistance réglable r1• A cette source de tension continue est également relié un diviseur de tension comprenant une résis— 20 tance r2 et une diode Zener n1 , elle-même montée en dérivation sur la base du transistor p1 et la résistance r1. Par l'intermédiaire de ce transistor pi, les condensateurs-pilotes reçoivent un T courant de charge constant qui est indépendant de l'état de charge de ces condensateurs et déterminé uniquement par le réglage de la 25 résistance réglable r1• On peut donc faire varier ce courant de charge dans une très large plage(par exemple 1 : 200), en utilisant un potentiomètre à faible résistance ohmique, sans qu'il soit nécessaire pour cela de disposer d'une tension d'alimentation élevée. 30 Par l'intermédiaire d'une résistance r5» le condensa teur-pilote c2 est monté en paraJLlèle sur le circuit émetteur collecteur d'un autre transistor p3 dont la base est reliée à la sortie d'un basculeur monostable K2. A l'entrée de ce basculeur est appliqué le signal de sortie d'un étage de comptage L qui est 35 lui-même alimenté par le signal de sortie de l'étage ¥. L'étage de comptage ne délivre, à sa sortie, une impulsion que si le montage ¥ délivre un signal dans un intervalle de temps déterminé, par exemple deux alternances successives de la tension alternative d'alimentation» kO Les transistors p2,p3 et p4 peuvent faire partie 69 14657 ' 2008136 intégrante des basculeurs KJ,K2 ou K3 auxquels ils sont associés et constituer chaque fois, avec un autre transistor, un système monostable monté en contre-réaction. La fig.2 donne des détails pour les étages L, K2,K1 et W 5 représentés de façon symbolique sur la fig.1« Par ailleurw, on s'est limité sur cette figure à ne reprendre que celles des parties de la fig.1 qui sont indispensables à la bonne compréhension du fonctionnement de ces étages» XI va de soi que les éléments représentés sur les deux figures portent chaque fois la même référence. 10 Le basculeur K1 se compose des transistors p2 et p5 montés de façon connue en contre-réaction. Dans l'un de ces circuits de contre-réaction se trouve un condensateur c5 qui détermine conjointement avec une résistance r8 lè temps de relaxation du basculeur. Les transistors sont par ailleurs montés de telle façon 15 que le transistor p5 est toujours conducteur et le transistor p2 toujours bloqué lorsque la tension extérieure de commande est nulle/ Après l'application d'un signal de commande correspondant, l'état de ces transistors est respectivement inversé pour la durée du temps de relaxation, de façon que le condensateur-pilote c1 se 20 décharge dans une résistance rk, une diode n6 et le circuit émetteur—collecteur du transistor p2. Le signal de commande pour"le basculeur K1 est délivré par l'étage ¥ qui comprend un transformateur de courant dont on s'est contenté de représenter le secondaire ¥ ; le primaire de ce 25 transformateur est traversé par le courant passant dans l'organe de commande. L'enroulement v sur lequel on a monté en parallèle un ballast r12 est branché entre les bornes alimentées en courant alternatif d'un redresseur en pont comprenant quatre diodes et dont le pôle positif est relié à la borne M. Le pôle négatif est 30 relié au pôle positif P par l'intermédiaire d'une résistance r6 et d'une résistance r7. De plus, la résistance R7 est reliée aux pôles P et M par l'intermédiaire d'une diode Zener n8. Le signal appliqué à l'entrée du basculeur Kl par l'intermédiaire d'une diode n7 est recueilli sur le curseur de la résistance r6. 35 La jonction base-émetteur du transistor p3 monté en parallèle sur le condensateur-pilote c2 est reliée à l'une des brai>-ches d'un diviseur de tension monté entre M et N de façon à polariser ce transistor pour qu'il soit bloqué. La base du transistor p3 est en outre reliée à la borne positive P par l'intermédiaire 40 d'un condensateur c9 et d'une résistance r9. Grâce à ce circuit 69 14657 5 2008136 électrique, tin courant qui débloque le transistor p3 peut temporairement circuler jusqu'à ce que le condensateur c3 soit complètement chargé et à condition que les deux diodes n4 et n5 soient bloquées, lin effet, l'une des électrodes de la diode n5 est reliée 5 au collecteur du transistor p5 du basculeur Kl, ce qui fait qu' elle n'est bloquée que pendant le temps de relaxation du basculeur K 1, donc simultanément avec p5o La cathode de la diode n4 est reliée au collecteur du transistor p4 d'un étage de temporisation et un circuit émetteur 10 collecteur est relié par une résistance aux bornes P et M. La base de ce transistor p6 est reliée à la borne P p;r l'intermédiaire de résistances r10 et r11, de façon que la diode n4 est normalement conductrice. Le point de jonction des résistances précitées est relié au collecteur d'un transistor p5 du basculeur 15 £1 en passant par un condensateur c4» Lorsque le transistor p5 est passant - donc pendant la relaxation du basculeur K1 - le courant de déblocage du transistor p6 peut s'écouler par p5 jusqu'à ce que le condensateur c4 soit complètement chargé et le transistor p4 est bloqué pendant ce temps. Or, le transistor p5 est 20 passant à l'état stationnaire, de façon que le condensateur c4 se trouve être chargé lorsque le basculeur Kl est commuté par un premier signal de surintensité. Lors de l'apparition d'un premier signal de surintensité le transistor p6 et la diode n4 restent * donc bloqués» Pendant la relaxation de K1, le condensateur c4 se 25 décharge» XI se recharge après la relaxation de K1, c'est-à-dire dès que p5 redevient passant. Par conséquent, le transistor p6 et de ce fait la diode n4 sont bloqués pendant une durée déterminée p;-r la constante de temps de c4 et r10. La constante de temps précitée et de ce fait le temps de blocage sont déterminée 30 de façon nue le transistor p6 reste bloqué un peu plus longtemps que le temps qui s'écoule entre l1apparition de deux signaux de surintensité appartenant à deux alternances successives de la tension alternative d'alimentation. Si, au cours de deux alternances successives de la 35 tension alternative d'alimentation, on est en pré-sence de courants de surintensité qui dépassent le seuil préréglé pour l'étage W(signe d'un arc électrique), la condition qui veut que les diodes n4 et n5 qui forment avec r9 une porte ET sont bloquées est momentanément remplie, de façon que le transistor 40 p3 devient temporairement passant» A ce momônt, le condensateur 69 14657 '6 2008136 c2 est très rapidement déchargé jusqu'à la valeur zéro environ, ce qui abaisse en conséquence la tension d'entrée appliquée aux bornes d'entrée du groupe de commande» Il s1ensuit que l'organe de commande abaisse la tension aux bornes du filtre de la même façon 5 ce qui éteint l'arc électriqueo Celui-ci étant» XI faudrait que la tension aux bornes du filtre remonte aussi rapidement que possible à une valeur élevée. La constante de temps de c2 et de la résistan ce de charge r3 qui lui est associée est suffisamment petite pour que le condensateur soit rechargé très rapidement jusqu'au niveau 10 du condensateur-pilote c1, après le blocage du transistor p3« Pendant le temps de relaxation de K1' , c'est-à-dire après chaque signal de surintensité, ce dernier est toutefois déchargé d'une valeur préréglée par l'intermédiaire de r4, n6 et p2. Oette décharge du condensateur c1 est toutefois beaucoup plus faible qu* 15 une décharge du condensateur-pilote c2 à travers le transistor P3» par ailleurs, le condensateur c1 possède une capacité beaucoup plus élevée que le condensateur pilote ci, de façon que sa recharge par un courant traversant p1 et sans modification du réglage dure beaucoup plus longtemps» 20 Ces phénomènes sont repris encore une fois en se réfé rant aux figures 3a à 3f qui représentent l'allure des potentiels à différents points du montage de la figure 2 en fonction du temps t, lorsqu'on prend pour référence le potentiel de la borne M» La figure 3a représente Hallure du potentiel au point a de la 25 figure 2, c'est-à-dire à l'entrée du basculeur K1, La valeur maximale de ce potentiel est déterminée par la tensiOn U4 mesurée sur la diode Zener n8. Ce potentiel diminue lorsque la tension U3 proportionnelle aux différentes alternances du courant augmente pour devenir égal ou inférieur au potentiel de la borne M lorsque 30 U3 atteint une valeur déterminée» Cette valeur de U3 peut être affichée sur la résistance réglable r6« Dès que le potentiel TJ4 devient égal au potentiel de la borne M, une large partie du courant de commande du transistor p5 en proven^ance de la résistance r8 s'écoule vers le point M, 35 ce qui déclenche le basculement de K1. Pendant le temps de rela-xàti©n du basculeur K1 déterminé par c5 et r8, le collecteur du transistor p5 est donc attaqué au point b par un signal positif comme cela est représenté sur la-figure 3b « Le temps de ralaxa-tion est par exemple égal à 7 ms. Pendant le temps de relaxation» 40 le transistor p2 est passant et son collecteur présente un poten - 69 14657 7 2008136 tiel nul (figure 3.ç) • Il en résulte que le potentiel aux bornes du condensateur-pilote c1 chute quelque peu, ce qui est représenté sur la figure 3 î• Au terme de la r elaxation du basculeur K1 , le conden— 5 sateur ck se recharge et le transistor p6 est bloqués A partir de ce moment et pour un temps d'environ 10 ms(déterminé par la constante de temps précitée), le collecteur du transistor p6 présente un potentiel positif (figure 3d.) lttsq. *'il se produit, pendant le temps de blocage du transistor p6 - c'est-à-dire 10 pendant la prochaine alternance du courant- un nouveau courant de surintensité entraînant le basculement du basculeur K1(comme supposé sur la figure 3), les diodes n4 et n5 sont bloquées temporairement ce qui rend le transiior p3 passant en raison du signal positif de déblocage existant pendant la période de re-15 couvrement (figure 3e) 69 14657 .8 2008136 REVENDICATIONS 1«- Dispositif auto-régulateur de tension'pour un électrofiltre qui est relié à une source de tension alternative en passant par un redresseur, un transformateur et un organe de commande, de telle sorte que le dispositif précité comporte un grou-5 pe de commaaide à la sortie duquel apparaît une grandeur de réglage qui agit sur l'organe de commande précité et dépend d'une tension de commande appliquée à l'entrée du groupe de commande, un condensateur-pilote qui est r^lié à une source de tension continue par une résistance de charge/dont la différence de potentiel agit 10 sur la tension de commande à l'entrée du groupe de commande, ainsi qu'ira élément de commande monté en parallèle sur le condensateur-pilote, qui permet de brancher ledit condensateur-pilote sur un circuit de décharge pour le décharger très fortement en foncti n de la valeur instantanée du courant traversant l'organe 15 de commande, ce dispositif auto-régulateur de tension étant caractérisé pt-r le fait qu'un opérateur, dans le cas présent un transistor, est commandé à partir d*un étage de comptage de telle façon que le condensateur-pilote n'est déchargé que si la valeur instantanée du courant dans un intervalle de temps déterminé, de 20 préférence deux alternances successives de la tension d'alimen-tationf dépasse un seuil donné» 2«- Dispositif auto-régulateur de tension suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'étage de comptage comprend une porte ET dont la sortie est reliée par l'intermé-25 diaire d'un premier condensateur à la base d'un transistor polarisé dans le sens bloqué et servant d'élément de commande, que la première entrée de la porte est reliée au collecteur du transistor conducteur, à l'état stationnaire, d'un basculeur monostable, que le basculeur monostable est commuté chaque fois que la valeur 30 instantanée du courant traversant l'organe de commande dépasse un seruil déterminé, que la seconde entrée de la porte est reliée au collecteur d'un transistor monté en émetteur commun et polarisé par deux résistances montées en série de manière a être conducteur, que le point de jonction des deux résistances est relié 35 par un second condensateur au collecteur du transistor passant du basculeur précité et enfin que la constante de temps du 69 14657 9 2008136 circuit de charge du second condensateur est choisie de façon que le temps de blocage du transistor prépolarisé dans le sens bloqué est légèrement supérieur à l'intervalle de temps pi-écifcéo 3«- Dispositif aulo—régulateur de tension suivant la 5 revendication2f caractérisé par le fait que le circuit émetteur-collecteur du second transistor du basculeur précité est branché en parallèle sur un second condensateur-pilote qui est monté en dérivation sur le premier condensateur-pilote en passant par une résistance et par une diode qui est placée en dérivation sur la 10 résistance et bloquée pour le courant de charge du condensateur-pilote.