Brevet FR2034404A1 — publié le 19701211

La présente invention est relative à un redresseur à l'état solide dont la sortie est asymétrique. L'invention vise à fournir - un redresseur délivrant une sortie continue à laquelle peut être ajoutée une impulsion négative momentanée dont l'amplitude et la durée peuvent être modifiées; - un redresseur à l'état solide qui peut utiliser des diodes, des redresseurs commandés au silicium, ou des combinaisons des deux, pour produire l'impulsion négative, dans lequel une dérivation issue du côté continu du redresseur peut contourner ou être en parallèle avec 11 élément redresseur dans au moins une branche du circuit;; - un redresseur à l'état solide dont la forme d'onde de sortie peut être modifiée par l'introduction d'une impulsion négative qui est obtenue en montant une résistance en série avec un redresseur commandé au silicium en parallèle avec la diode redresseuse d'une branche du circuit de sortie du transformateur de puissance et en commandant l'amorcvage du redresseur commandé, ce qui permet de régler la durée de l'impulsion en supposant que son amplitude doit être commandée par la valeur de la résistance; cette résistance peut être aussi bien variable que fixe. Le redresseur de l'invention trouve son application dans les procédés d'usinage électrochimique et de dépôt électrolytique. Dans certains types de dépôts électrolytiques,des arborescences, des filaments ou d'autres formes de rugosités peuvent apparaitre. En inversant la polarité au moyen d'un contacteur mécanique, on réduit ces défauts ce qui donne à l'ouvrage une meilleure planéité ou régularité et le rend plus brillant. Dans l'usinage électrochimique, le redresseur de l'invention est utile par lui-même en ce qu'il élimine les matériaux s'accumulant au bout de l'outil de coupe, car cette élimination était effectuée autrefois d'une façon habituelle en inversant mécaniquement le courant provenant d'un redresseur à courant continu. L'invention réduit le retard inhérent à l'inversion du sens du courant au moyen d'un dispositif mécanique en faisant appel à une construction à l'état solide et permet une manipulation plus efficace et plus rapide d'un courant plus élevé. Les dispositifs de la technique antérieure, du fait qu'ils sont mécaniques, ont des dimensions importantes, sont lourds, relativement lents et sujets aux défaillances mécaniques comparativement à leurs possibi -lités de manipulation de courant. L'invention supprime ces inconvénients étant donné qu'elle ne nécessite pas de pièces mobiles. L'invention fournit un moyen de modifier la forme d'onde, de combiner des formes d'onde et d'obtenir des courants inverses petits ou grands. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. t est un schéma de principe d'un transformateur et d'un redresseur construit selon l'invention, dans lequel la sortie du secondaire est triphasée et les éléments redresseurs sont des diodes; - la Fig. lA représente une forme d'onde de la sortie continue du circuit de la Fig. 1; - la Fig. 1B est un schéma de principe du secondaire de sortie d'un transformateur de puissance représentant le redresseur à l'état solide de l'invention avec une branche de sortie modifiée -afin de commander l'amplitude et la durée du courant inverse;; - la Fig. 2 est un schéma de principe du secondaire de sortie d'un transformateur hexaphasé montrant les éléments redresseurs de chaque branche de sortie, certains d'entre eux étant des diodes et d'autres étant des redresseurs commandés au silicium; --la Fig. 2A est un schéma de principa Similaire à celui de la Fig. 2 et dans lequel les éléments redresseurs ont été modifiés; - la Fig. 2B représente une forme dronte produite par le circuit de la Fig. 2; - la Fig. 2c est un schéma de principe similaire à celui de la Fig. 2A dans lequel une sortie de phase est modifiée par rapport à l'élément redresseur correspondant à cette phase;; - la Fig. 2D représente une forme d'onde produite par la sortie continue du circuit construit selon le schéma de la Fig. 2, une sortie de phase étant modifiée par rapport à l'élément redresseur correspondant à cette phase; - la Fig. 2E représente une forme d'onde de la sortie continue dù circuit de la Fig. 2C avec une tension inverse -de 1200; - la Fig. 3 est une analyse harmonique des ondes fournies. En se référant plus particulièrement aux dessins et pour 1'instant à la Fig. 1, la référence 10 désigne un transformateur de puissance ayant un primaire 11 et un secondaire 12 triphasés, le secondaire délivrant trois phases de sortie 12a, 12b et 12c. Dans chacune des branches de sortie 12a, 12b et 12c sont montées des diodes 13, 14 et 15. Les diodes sont connectées à la sortie posi tive 16 tandis que la sortie négative 17 est prélevée au centre du réseau triphasé. La forme d'onde représentée à la Fig. lA est la sortie continue de la Fig. 1. Le courant inverse (dit de sens négatif) provient d'une résistance de fuite 18 montée en parallèle avec la diode 13 dans la branche de phase 12a Comme représenté, la résistance 18 est variable et permet de régler l'amplitude de la forme d'onde négative 18a Le circuit de la Fig. 1B est similaire au circuit-de la-Fig.1 sauf que le circuit parallèle branché- aux bornes de la diode 13 de la branche de phase 12a est modifié. Le circuit parallèle monté aux bornes de la diode 13 de la branche de phase 12a comporte, outre la résistance variable 18, un redresseur commandé au silicium 19 et-un dispositif de minutage 20. La résistance variable 18 commandant l'amplitude de la forme d'onde négative 18a, tout en amorçant le redresseur commandé 19 sous la commande de la minuterie 20, règle la durée de la forme d'onde négative représentée à la Fig. 1A. La Fig. 2 représente un secondaire de sortie hexaphasé 21 de phases 21a, 21b, 21c, 21d, 21e et 21f. Les phases 21a et 21b comportent des diodes 22, 23, tandis que les phases 21c à 21f comportent des redresseurs commandés au silicium 24, 25, 26 et 27. Ces redresseurs sont commandés par un-dispositif de minutage 28. Les bornes de sortie de courant continu de la Fig. 2 sont représentées en 29 et 30, la borne 29 étant connectée à la sortie des diodes et des redresseurs commandés, et la borne 30 est connectée à la prise médiane du transformateur hexaphase. Comme on le voit mieux à la Fig. 2A, la construction est similaire à celle de- la Fig. 2 sauf que les branches de phase 21c et 21 contiennent des diodes. La Fig. 2B représente la forme d'onde obtenue lorsque quatre redresseurs commandés et deux diodes sont utilisés comme à la Fig. 2. Si tous les redresseurs commandés sont rendus totalement conducteurs, il est produit une forme d'onde hexaphasée, comme représenté à gauche de la Fig. 2B. Si les quatre redresseurs 24, 25, 26, 27 (Fig. 2) sont bloques, seules les branches de phase 21a et 21b conduisent, comme représenté à droite de la Fig. 2B. La Fig. 2C est pratiquement identique à la Fig. 2A sauf que la branche de phase 21 a été modifiée par l'adjonction d'une résistance de fuite 31 en parallèle avec la diode 25, résistance qui est variable afin de faire varier l'amplitude du courant négatif. On obtient la forme d'onde de la Fig. 2E lorsqu'on emploie le circuit de la Fig. 2C en prévoyant un courant de fuite avec une tension inverse de 1200. Le temps d'arrêt ou inverse peut être encore prolongé en utilisant une phase dans le sens direct au lieu d'employer deux phases décalées de 600. La forme d'onde de la Fig. 2D est obtenue avec le circuit de la Fig. 2 qui utilise une résistance de fuité en parallèle avec la diode 22. Lorsque la forme d'onde requise pour une application ou un procédé particuliers de ce redresseur a été établie, il est possible de construire cette forme d'onde par combinaisons d'autres formes d'onde. Si la forme d'onde requise est asymétrique; il est nécessaire de disposer d'une composante continue en meme temps que des eomposantes sinusoldales de fréquences fondamentale double, triple, etc. Un exemple d'analyse des harmDniques est représenté à la Fig. 3. Les différentes composantes sinusoïdales représentées à la Fig. 3 peuvent être engendrées par un appareil rotatif, mais une telle solution est en général plus coûteuse que la solution offerte par l'invention. Lorsque la construction à redresseurs à l'état solide décrite et représentée est appliquée au dépôt électrolytique, on constate qu'en faisant varier la forme d'onde à l'aide d'une combinaison de montages triphasés ou hexaphasés pendant un certain temps et en utilisant un montage biphasé pendant un autre moment, la rugosité, le brillant et le poli de surface peuvent être favorablement modifiés. Lorsqu'on applique le redresseur à l'étant solide décrit et représenté, à l'usinage électrochimique, il est possible de découper des métaux en utilisant les circuitS triphasés - biphasés ou metaux hexaphasés - biphasés de l'invention, /-qui ne pourraient pas être découpés avec un redresseur courant même avec un moyen mécanique d'inversion du courant. En utilisant un électrolyte acide dans un procédé d'usinage électrochimique pour percer de petits trous profonds et en inversant le courant pour nettoyer l'outil, on a découvert que les re dresseurs à l'état solide triphasés - biphasés et hexaphasés - biphasés peuvent creuser de tels trous et que leur fonctionnement est beaucoup moins critique que celui des inverseurs mécaniques utilisés jusqu'à maintenant. L'invention offre d'autres avantages tels qutun encombrement réduit, une plus grande fiabilité, des prix de revient moindres et une plus grande souplesse avec un temps de réponse plus rapide que les dispositifs à inverseur mécanique disponibles jusqu'à maintenant. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. - RE-ENDICATIONS. - 1 - Dispositif de modification de formes d'onde destiné à ê- tre utilisé dans le circuit de sortie d'un transformateur polypha sé ayant au moins un élément redresseur dans chacune de ses branches de sortie pour convertir une puissance alternative en puis sance continue, pour obtenir une inversion périodique de la forme d'onde résultante dont l'amplitude et la période peuvent être mofiées, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de dérivation dans au moins une branche du circuit de sortie, monté aux bornes d'un élément redresseur de ladite branche de manière à rendre négative la forme d'onde résultante et à faire circuler un courant inverse dans la charge externe montée entre les bornes négative et positive de l'alimentation quand une tension de phase est négative mais plus positive que l'autre. 2 - Dispositif redresseur à l'état solide ayant une forme d'onde asymétrique, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur ayant un primaire et un secondaire polyphasé, un moyen redresseur ~~~~~~~~~~~~~~~ en circuit avec chaque branche du du secondairo du transformateur, un moyen de dériva- tion ~~~~~~ du courant inverse en parallèle avec le moyen redresseur dans dans au moins une branche de sortie du circuit secondaire du transformateur pour produire une sortie négative momentanée dans la forme d'onde continue. 3 - Dispositif redresseur à l'état solide suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens redresseurs sont des diodes semiconductrices et le moyen de dérivation du courant inverse est une résistance montée en parallèle avec l'une des diodes. 4 - Dispositif redresseur à l'état solide suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens redresseurs sont des redresseurs commandés au-silicium en circuit avec les branches de sortie du circuit secondaire du transformateur, et qui comprend un moyen de minutage en circuit avec les redresseurs commandés au silicium pour amorcer et bloquer complètement ces derniers selon les besoins afin de produire onde de sortie désirée. 5 - Dispositif redresseur à l'état solide suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens redresseurs sont des combinaisons de diodes et de redresseurs commandés au silicium. 6 - Dispositif redresseur à l'état solide suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de dérivation du courant inverse est un circuit série à résistances et redresseur commandé au silicium en parallèle avec iui élément redresseur à diode, le redresseur commandé au silicium comportant un dispositif de aninuta- ge pour commander la périoc'e de dérivation du courant inverse négatif de la résistance en parallèle avec la diode.