Brevet FR2195110A1 — publié le 19740301

La présente invention concerne un procédé d'obtention d'une tension électrique continue ainsi que les circuits électriques pour la mise en pratique de ce procédé. On sait obtenir une ondulation faible au moyen d'un pont redresseur de courant triphasé, ce procédé nécessitant, traditionnellement, trois phases de courant. La présente invention a pour objet d'obtenir, avec le moins de complication possible, une tension continue faiblement ondulée à partir d'une tension alternative biphasée, Ce but est atteint au moyen de deux redresseurs en pont (redresseurs Graetz) réunis par un de leurs points d'entrée du côté entrée et montés en parallèle du caté sortie, et en appliquant à ce montage deux tensions sinusoïdales de même valeur déphasées de 600 l'une par rapport à l'autre. On recueille ainsi une tension continue dont l'ondulation présente six alternances par période sinusoïdale et l'on obtient, avec ce montage, à partir de deux phases seulement, la même ondulation qu'avec les trois phases d'un redresseur en pont pour courant triphasé. Une autre caractéristique essentielle de l'invention est que, dans les secteurs situés entre 1200 et 1800, ainsi qu'entre 300a et 3600, deux circuits sont réunis le premier circuit comprenant une source de tension positive, une diode, une résistance d'utilisation et.une seconde diode, le second circuit comprenant une source de tension négative, une diode, la résistance d'utilisation du premier circuit et également une seconde diode, les diodes étant conductrices et les sources de tension étant réunies à la masse par leurs sorties.En outre, et conformément au but, deux circuits sont réunis, dans les secteurs situés entre 0 et 120 ainsi qu'entre 1800 et 3000, le premier circuit comprenant une source de tension positive, une diode, une résistance d'utilisation et également une seconde diode, le second circuit comprenant une source de tension positive, une diode, la résistance d'utilisation du premier circuit et également une seconde diode, les sources de tension étant réunies à la masse par leurs sorties, deux diodes étant conductrices, tant que la tension de la source de tension correspondante est plus grande que celle de l'autre source de tension et inversement. D'après une autre caractéristique de l'invention, les entrées des montages en pont sont reliées aux secondaires de deux transformateurs dont les primaires sont reliés à deux phases d'un réseau d'alIaentation triphasé, l'enroulement primaire du second transformateur étant relié, inversé de 1800, au réseeu triphasé. La tension continue ainsi obtenue est indépendante de' la charge et est faiblement ondulée, même sans emploi de filtres. En outre les transformateurs utilisés peuvent être de dimensions réduites, chaque transformateur ne fournissant, du fait de la nature du montage, que la moitié de la puissance. Un développement avantageux de l'invention prévoit en outre que la tension déphasée de 600, demandée par le montage en pont, est obtenue par l'intermédiaire d'un élément résistancecapacité et qu'en vue d'obtenir la plus faible ondulation possible, cette tension est réduite, pour l'autre partie du circuit du montage en pont, au moyen d'un diviseur de tension équipé d'un organe de réglage approprié à ce but.Une tension continue faiblement ondulée ainsi obtenue présente en outre l'avantage d'une faible inertie permettant une modification, accélérée en conséquence, d'une information transmise par la tension alterna tive, En ce qui concerne l'application du montage selon l'invention aux grandes puissances, il convient que les entrées de trois ou sux de ces montages soient reliées aux secondaires de deux transformateurs, dont les primaires sont reliés aux trois phases du réseau triphasé, une première fois à l'enroulement secondaire médian inversé de 1800, et une autre fois aux enroulements secondaires externes décalés de 1800. Le réseau triphasé est ainsi chargé symétriquement. L'invention est décrite ci-après en détail au moyen de quelques exemples préférés, non limitatifs, de réalisation représentés aux dessins annexés, sur lesquels les mêmes chiffres représentent les mêmes pièces, et dans lesquels - la figure 1 représente le schéma de principe du redresseur biphasé à deux ponts selon l'invention - la figure 2 représente les phases d'un redresseur bipha sé i deux ponts selon l'invention, les alternances négatives, représentées en traits interrompus, étant reportées en traits pleins au-dessus de l'abscisse - la figure 3 représente le schéma de montage pour les secteurs de 120 à 1800 et de 3000 à 3600 d'une période sinusoida- le selon la figure 2 - la figure 3a est une représentation simplifiée du schéma de la figure 3 - la figure 4 représente le schéma de montage pour les secteurs de 0 à 120 et de 1800 à 3000 d'une période sinusoi- dale selon la figure 2 - la figure 4a est une représentation simplifiée du schéma de la figure 4;; - la figure 5 représente lb schéma de montage destiné à obtenir deux tensions alternatives déphasées de 600 à partir d'un réseau d'alimentation triphasé, de faible puissance, au moyen d'un redresseur biphasé àdeux ponts selon la figure I - la figure 6 représente l'obtention de trois tensions continues indépendantes au moyen de deux transformateurs triphasés et de trois montages selon la figure I - la figure 6a représente l'obtention de six tensions continues indépendantes au moyen de deux transformateurs triphasés et de six montages selon la figure 1 - la figure 7 est un schéma vectoriel des montages des figures 6 et 6a ; et - la figure 8 représente le schéma d'obtention d'une tension continue à six alternances à réception d'une seule tension alternative (transduction de données). Les diodes 3 à 4' et 5 à 6' montées en rectangles réunis de la figure 1 constituent deux ponts redresseurs (ponts Gretz) 1 et 2 dont les sorties 9 et 10 ou Il et 12 sont montées en parallèle et réunies par des conducteurs 17 et 18 à la borne négative 19 et à la borne positive 20 d'un appareil d'utilisation 21 de différence de potentiel aux bornes URLo Les conducteurs 26, 27, 28 pourvus de bornes 23, 24, 25 conduisent aux entrées 13, 14, 15 des deux ponts redresseurs 1 et 2, le tout respectivement. Si on applique aux bornes d'entrée 23, 24, 25 de ces montages deux tensions alternatives de même valeur t\1 = û1e +j600 et 41 2 = û1e +å symbolisées par des flèches et déphasées de 600 l'une par rapport à l'autre, on obtient aux bornes de sortie 19 et 20 une tension continue d'une ondulation présentant six alternances selon la figure 2. Et abscisse sont portées les tensions instantanées u en volts, en fonction des temps t portés en ordonnée et de l'écart angulaire ? en secondes ou en degrés.La tension continue URL qui en résulte, symbolisée également par une flèche, comporte six alternances par période sinusoïdale To Sur l'écran d'un oscillographe, les alternances négatives, représentées rabattues au-dessus de l'abscisse, apparaissent telles qu'indiquées en traits interrompus sur la figure 2o Ce montage donne deux configurations fondamentales.La première dans les secteurs 1200 à 1800 et 3000 à 3600 où les tensions u1 et u2 s'additionnent chaque fois pour donner ur. À 1500 et à 330 les tensions u1 et u2 deviennent Q1/2 et û2/2 de sorte que ur = û1 = û2, û représentant toujours la tension maximales Au cours d'une période il se forme deux alternances supplémentalres. Le schéma de montage de ces deux secteurs partiels est représenté à la figure 3 et, de façon simplifiée, à la figure 3a, sous forme de deux circuits 29 et 30 dont les sorties sont réunies par l'appareil d'utilisation 21. Sur ces deux figures, seules sont représentées les diodes 3, 3', 6, 6' traversées par le courant dans les secteurs en question.Sur la figure 3 les sorties 42 et 43 des sources de tension 32 et 33 sont réunies à la masse 31. Ces deux sources comportent deux autres sorties 41 et 440 Par rapport à la masse 31, la tension U1 est négative et la tension U2 positive entre 1200 et 1800, tandis qu'entre 3000 et 3600, U1 est positif et U2 négatif. Dans la figure 3a, l'addition des deux valeurs instantanées u1 et u2 se déduit de la phase0 Les tensions ne changent que d'amplitude dans un certain secteur mais pas de polarité de sorte que les sources de tension 32 et 33 peuvent être considérées, pour plus de simplicité, comme des sources de tension continue. Partant de la figure 3, U2 sera positif et par conséquent U1 négatif dans la figure 3a.Comme pour U2 les diodes 6 et 6' sont disposées dans le sens de conduction, un courant i2 parcourt l'appareil utilisateur 21. Par contre les deux autres diodes 3 et 3' sont disposées dans le sens non conducteur par rapport à la ten sion URL de sorte que le circuit 29 n'agit pas sur le circuit 30. Pour U1 cependant, les diodes 3 et 3' sont placées dans le sens de conduction et par conséquent un courant i2 s'ajoutant au courant i1 traverse l'utilisateur 21. URL croit donc en conséquence. C'est ainsi qu'à 1500 on aura u1 = U1/ > = u2 Le montage représenté aux figures 4 et 4a correspond aux secteurs restants de 0 à 120 et de 1800 à 300 . Sur ce schéma également, seules sont représentées les diodes 4, 4', 6, 6' des circuits 29' et 30' dont les sorties sont réunies par l'utilisateur 21, traversées par le courant dans les secteurs en ques tiono Tant que U1 est plus grand que U2 les diodes 6 et 6' sont bloquées, Par contre quand U1 est plus petit que U2 ce sont les diodes 4 et 4' qui sont bloquées, Dans chaque cas les diodes 4' et 6 sont en court-circuitO On obtient ainsi le schéma simplifié de la figure 4a. Quand U1 est plus grand que U2 seule la. tension U1 de la source de tension continue 23 est opérante et la diode 6' est bloquée car la cathode est positive. Les états reprEsentés dans les deux montages s'inversent continuellement deux fois par période et ce, en tenant compte de la polarité des deux tensions 1 et 2 2. On a ici un montage ET dans lequel c'est toujours la tension la plus élevée qui agit. La figure 5 montre qu'à partir du réseau d'alimentation triphasé 36 comportant trois phases R, S, T et un point mort on peut produire, à l'aide de deux transformateurs 34, 35 deux tensions déphasées de 600 si, par exemple, on inverse de 1800 le primaire du transformateur 35. Le primaire du transformateur 34 inversé est relié au réseau d'alimentation 36 tandis que, du côté sortie, tous les enroulements 37, 38, 39, 40 sont réunis aux entrées du montage 1, 2 (correspondant à celui de la figure 1. Mais ici le réseau d'alimentation est chargé asymétriquement de sorte que cette méthode n'est avantageuse que pour les petites puissances.Pour réaliser une charge symétrique du réseau d'alimentation aux grandes puissances, on doit employer deux transformateurs triphasés dans le premier desquels la phase mé -diane, et dans le second les deux phases externes, doivent être inversées de 1800. Le réseau triphasé 36 doit pâtre connecté ici dans l'ordre R t S (figure 6). On obtient ainsi trois cir- cuits continus (figure 6) ou six circuits continus (figure 6a) de même ondulation qu'avec un redressement en pont de courant triphasé. Sur les figures 6 et 6a les deux transformateurs triphasés sont montés en parallèle du côté primaire dans l'ordre R T S par rapport au point médian M , Supposant que le rapport de p transformation est 1/1 les tensions sont transmises au secondaire avec les mêmes désignations. C'est ainsi, par exemple, que, du coté secondaire, la portion 49 du circuit est raccordée à la tension 12 R et que sa phase inverse est raccordée à T qui est égal à # T,e La portion 50 du montage est raccordée aux tensions #S et #R et la portion 51 aux tensions #T et #S'.Aux sorties des portions de circuits 49, 50 et 51 on recueille donc les tensions continues URL1, URL2 et URL3, respectivement. Sur la figure 6a les deux transformateurs triphasés sont connectés comme sur la figure 6 sauf que chaque tension secondaire est raccordée à deux circuits différents la tension tbR est appliquée aux portions de circuit 52 et 57 # T' - 52 et 53 - S 53 et 54 - WR, - 54 et 55 - tbT - - 55 et 56 - t4S' - ~- 56 et 57 Avec ce montage, on obtient aux sorties de chaque portion de circuit 52 à 57 les tensions continues URL4 à URL9. Le schéma vectoriel de la figure 7 représente les tensions et leur position dans les phases, telles qu'elles doivent se présenter pour les trois ou six montages redresseurs de la figure 1. Les phases R, 1, S, sont les trois phases d'un courant triphasé reçu du réseau d'alimentation, les phases R', S', T' étant obtenues en inversant de 1800 les enroulements des transformateurs. Si on veut produire trois tensions continues, on choisit les secteurs 61, 62 et 63, et si on veut en produire six, on choisit les secteurs 64 à 69, deux tensions étant toujours comprises dans un secteur, par exemple #R et WT dans le secteur 61. La figure 8 montre un cas d'application aux très faibles puissances, telles qu'elles s'emploient, par exemple, dans les techniques des réglages et des communications lorsqu'une information est contenue dans l'amplitude drune tension alternative d'un transmetteur 58 et doit être transmise sous forme d'une tension continue URLO Ce procédé est applicable à toutes les fréquences à condition que l'élément résistance-capacité soit établi de façon à produire un déphasage de 600.Il doit être établi de façon qu'en 45, 46, apparaisse une tension dans laquelle En outre, le courant IRL doit être nettement plus petit que le courant IRC pour éviter un déphasage supplémentaire de la tension 590 Par conséquent la résistance 21 doit être nettement plus grande que la résistance 45, soit RL & RC Â la résistance d'utilisation 47 on aura dans laquelle #RC RO correspond au chiffre 59, et t) au chiffre 60 de la figure 8o I1 en résulte un écart angulaire entre de est de 600 en avance de phase. La résistance de réglage 48 permet de régler l'ondulation à sa plus faible valeur. Un autre exemple de réalisation, non représenté dans les dessins, prévoit un générateur produisant normalement un courant triphasé, équipé de deux enroulements seulement donnant deux tensions dont les phases sont décalées de 600. Âvec le montage en pont de la figure 1 on peut alors produire une tension continue de même ondulation qu'avec le générateur triphasé usuel et le redresseur en pont. RYNDICÂTIoNS = ========== ============= 1.- Procédé d'obtention d'une tension électrique continue caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser deux redresseurs en pont (redresseurs Graetz) réunis par un de leurs points d'en trée du c8té entrée et montés en parallèle du cdté sortie, et à appliquer à ce montage deux tensions sinusordales de même valeur déphasées de 600 l'une par rapport à l'autre. 2.- Mvntage pour la mise en pratique du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans les secteurs si- tués entre 1200 et 1800, ainsi qu'entre 3000 et 3600, deux circuits sont réunis, le premier circuit comprenant une source de tension positive, une diode, une résistance d'utilisation, et une seconde diode, le second circutt comprenant une source de tension négative, une diode, la résistance d'utilisation du premier circuit et également une seconde diode, les diodes étant conductrices, et les sources de tension étant réunies à la masse par leurs sorties. 3.- Nontage pour la mise en pratique du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans les secteurs si- tués entre 0 et 1200ainsi qu'entre 1800 et 3000, deux circuits sont réunis, le premier comprenant une source de tension positive, une diode, une résistance d'utilisation, et une seconde diode, le second comprenant une source de tension positive, une diode, la résistance d'utilisation du premier circuit, et également une seconde diode, les sources de tension étant reliées ensemble à la masse par leurs sorties, deux diodes étant conductrices tant que la tension de la source de tension correspondante est plus grande que celle de l'autre source de tension, et inversement. 4.- Montage pour la mise en pratique du procédé selon une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les entrées du montage en pont sont reliées aux secondaires de deux transformateurs dont les primaires sont reliés à deux phases d'un réseau d'alimentation triphasé, l'enroulement primaire du second transformateur étant relié, inversé de 1800, au réseau d'alimentation triphasé. 5.- Montage pour la mise en pratique du procédé selon une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la tension déphasée de 600, demandée par le montage en pont, est obtenue d'une source de tension par l'intermédiaire d'un élément résistance-capacité, et qu'en vue d'obtenir la plus faible ondulation possible, cette tension est réduite, pour la seconde partie dudit montage en pont, au moyen d'un diviseur de tension muni d'un organe de réglage approprié. 6.- Montage pour la mise en pratique du procédé selon une quelconque des revendications 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que les entrées de trois ou six montages en pont sont reliées aux secondaires de deux transformateurs, dont les primaires sont reliés aux trois phases d'un réseau d'alimentation triphasé, une fois à un enroulement secondaire médian inversé de 1800 et une autre fois > des enroulements secondaires externes inversés de 1800.