Brevet FR2170218A1 — publié le 19730914

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique pour four à micro-ondes dans lequel le débit d'un oscil- lateur à magnétron est modifié en fonction de la quantité du produit alimentaire à cuire. Afin de cuire un produit alimentaire avee un four à microondes dans les conditions #ptimales, il est nécessaire de faire varier le débit de l'oscillateur à magnétron en fonction de la quantité du produit alimentaire. Ceci peut être obtenu, par exempie, en faisant varier la capacité d'un condensateur qui est inclus dans le circuit redresseur sur le côté secondaire d'un transformateur prévu pour fournir un courant continu haute tension au magnétron. Toutefois, étant donné que la tension secondaire du transformateur d'alimentation est élevée, par exemple de l'ordre de plusieurs milliers de volts, les contacts du commutateur de transfert sont endommagés par les arcs électriques et le matériau isolant utilisé dans le circuit secondaire claque souvent, ce qui réduit la sécurité du four à micro-ondes. En conséquence, la présente invention a pour but de réaliser un dispositif d'alimentation amélioré pour four à micro-ondes qui permette de faire varier rapidement et positivement le débit d'un oscillateur à magnétron en fonction de la quantité du produit alimentaire à cuire sans réduire la sécurité du four à microondes. D'une manière générale, conformément à la présente invention, une pluralité de transformateurs d'alimentation est prévue pour un oscillateur à magnétron unique et l'enroulement primaire de l'un des transformateurs est connecté sélectivement sur ou coupé de la source d'alimentation. Cette disposition permet d'éliminer les problèmes antérieurs en ce qui concerne les décharges et le claquage de l'isolement du commutateur de transfert connecté sur le côté secondaire du transformateur d'alimentation, ce qui améliore la sécurité du four à micro-ondes. Plus particulièrementj conformément à la présente invention, il est prévu un dispositif d'alimentation électrique pour four à micro-ondes comprenant au moins deux transformateurs, un circuit redresseur connecté sur les côtés secondaires des transformateurs respectifs et comportant un élément redresseur, des capacités et des bornes de sortie connectées à un oscillateur à magnétron et des moyens pour connecter sélectivement l'enroulement primaire de l'un des transformateurs sur une source d'alimentation. l'invention sera décrite plus en détail ci-après sous forme d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins ciannexés dans lesquels Fig. 1 représente le schéma du circuit pour un exemple d'un dispositif d'alimentation électrique pour four à micro-ondes de l'art antérieur. Fig. 2 représente un schéma d'un circuit conforme à l'invention; Fig. 3 illustre le schéma d'un circuit d'un mode de réalisation modifié; Fig. 4 est un schéma illustrant la construction d'un transformateur à fuites utilisé dans la présente invention, et Fig. 5 représente un schéma du circuit d'une autre variante de réalisation de l'invention utilisant le transformateur à fuites représenté dans la figure 4. Pour mieux faire comprendre l'inventin, on décrira tout d'abord, avec#référence à la figure 1 des dessins ci-annexés, un exemple du dispositif d'alimentation de l'art antérieur. le dispositif d'alimentation illustré dans la figure 1 comprend un transformateur d'alimentation haute tension 2 muni d'un enroulement primaire connecté à une source de courant alternatif 1 et un enroulement secondaire connecté à un circuit redresseur 5 comportant une capacité 3 et une diode 4. La borne de sortie positive du circuit redresseur 5 est connectée à une électrode formant anode d'unma- gnétron 6 et à la masse, tandis que la borne de sortie négative est reliée à l'électrode formant la cathode du magnétron 6.De plus, sont prévus, une capacité 8 qui peut êtreconneetéeen yarallèle avec la capacité 3 par l'intermédiaire d'un commutateur 7 et un transformateur basse tension 9 susceptible d'alimenter l'enroulement de chauffage de la cathode du magnétron 6. Dans le circuit représenté dans la figure 1, la commande du débit de l'oscillation du magnétron 6 est assurée en actionnant le commutateur 7 pour faire varier la capacité du circuit redresseur 5. Comme cela est bien connu dans la technique, la tension secondaire du transformateur d'alimentation 2 est rendu suffisamment élevée, typiquement plusieurs milliers de volts, pour etre suffisante pour actionner le magnétron de sorte qu'il est nécessaire de concevoir les contacts du commutateur 7 pour qutils puissent résister à une tension aussi élevée. Un tel commutateur 7 est naturellement coûteux.Comme la capacité 5 est#chargée à une tension élevée pendant le fonctionnement normal, un arc se trouvera formé entre les contacts du commutateur 7 lorsqu'on le ferme, ce qui endommage les contacts et l'isolement au voisinage des contacts. Dans un mode de réalisation de l'invention illustré dans la figure 2 est prévue une pluralité de transformateurs haute tension 13 et 15. l'enroulement primaire 13a du premier transformateur haute tension 13 est connecté aux bornes d'une source de courant alternatif 11 par l'intermédiaire d'un commutateur 12 et r#rou1ement p#maire 15a du second transformateur haute tension 15 est connecté enperallèle avec l'enroulement primaire 13a par l'intermédiaire d'un commutateur de transfert 14.En ce qui concerne les premier et second transformatens haute tension 13 et 15, on préfère utiliser en général des transformateurs à fuites dans lesquels les enroulements primaire et secondaire sont couplés lâche.L'enroulement primaire 16a du transformateur basse tension 16 est également connecté aux bornes de la source du courant alternatif il par l'intermédiaire du commutateur 12. les enroulements secondaires 13b et 15b des premier et second transformateurs haute tension 13 et 15 sont connectés en commun sur un circuit redresseur 17 comportant des capacités Cl et C2 et des diodes D1 et D2. Comme illustré, une borne de l'enroulement secondaire 13b est connectée à l'électrode de cathode de la diode D1, à l'électrode d'anode du magnétron 18 et à la masse et la borne opposée de l'enroulement secondaire 13b est connectée au point commun entre l'électrode d'anode de la diode D1 et l'électrode de cathode de la diode D2 par l'intermédiaire d'une capacité Cl. Une borne de l'enroulement secondaire 15b est connectée au point commun entre l'électrode d'anode de la diode D2 et le dispositif de chauffage de cathode du magnétron 18, par l'intermédiaire d'une capacité C2 tandis que la borne opposée est mise à la masse. Le dispositif de chauffage de cathode du magnétron 18 est alimenté par ltenroule- ment secondaire 16b du transformateur basse tension 16. les polarités des enroulements secondaires et primaires des premier et second transformateurs haute tension 13 et 15 sont choisies de manière à ce qu'elles snient représentées par les flèches. En cours de fonctionnement, quand les deux commutateurs 12 et 14 sont fermés, les deux transformateurs haute tension 13 et 15 sont connectés aux bornes de la source et les hautes tensions induites dans les enroulements secondaires 13b et 15b sont redressées par le circuit redresseur 17 pour produire une tension continue élevée qui est appliquée aux bornes du magnétron 18.Plus partiou- librement , lorsque les tensions dans le sens passant sont appliquées sur les diodes D1 et D2, les capacités Cl et C2 sont chargées tandis que pendant les demi-cycles de polarité opposée, la somme des tensions aux bornes entre les capacités Cl et C2 et des tensions induites des enroulements secondaires 13b et 15b est appliquée aux bornes du magnétron 18. lorsque la somme dépasse la tension de seuil du magnétron 18, celui-ci commence à osciller pour décharger les capacités Cl et C2 à travers le magnétron 18 et les enroulements secondaires respectifs 13b et 15b.Il en résulte que les capacités Cl et C2 se trouvent chargées dans la direction opposée à celle dans laquelle elles avaient été chargées par les tensions induites dans les enroulements secondaires 13b et 15b des premier et second transformateurs haute tension 13 et 15. L'importance du débit de l'oscillation du magnétron 18 est sensiblement proportionnelle au courant qui circule à travers celui-ci. En conséquence, aussi longtemps que les tensions secondaires des transformateurs haute tension 13 et 15 sont égales, les charges des capacités Cl et C2 sont proportionnelles à la valeur de leur capacitance. En d'autres mots, le débit du magnétron 18 est sensiblement proportionnel aux valeurs de ces capacitances. lorsque le commutateur 14 est ouvert, C2 sera chargée à une tension plus faible que la tension de seuil du magnétron 18 de sorte que la charge de cette capacité C2 ne contribuera pas au fonctionnement oscillant du magnétron 18. Sous ces conditions, l'importance du débit oscillatoire du magnétron 18 est déterminée seulement par la charge de la capacité Cl qui est chargée par le premier transformateur 13 avec son enroulement primaire connecté aux bornes de la source 11. Ainsi l'importance du débit de ltoscil- lation du magnétron 18 est proportionnelle à Cl/Cl + C2 qui est plus faible que celle du magnétron lorsque les deux transformateurs 13 et 15 sont alimentés.On notera que par la commutation de la connexion entre la source de courant alternatif basse tension 11 et les enroulements primaires 13a et 15a des transformateurs 13 et 15, il est possible de commander le débit de l'oscillateur à magnétron 18 de la même manière que dans l'art antérieur dans lequel la connexion des capacités est commutée sur le côté du secondaire haute tension. Il en résulte qu'il est possible de réduire la tension nominale du commutateur de transfert 14,. ce qui réduit l'endommagement de celui-ci provoqué par les arcs. Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 2, même lorsque la diode D2 est supprimée, on peut obtenir un fono tionnement similaire lorsque le commutateur 14 de transfert est fermé mais, lorsque ce commutateur est ouvert, la haute tension induite dans l'enroulement secondaire 13b du premier transformateur haute tension 13 sera appliquée directement aux bornes de la capacité C2 et de l'enroulement secondaire 15b du second transformateur haute tension 15. Ceci provoquera la mise en résonance de la capacité C2 et de l'enroulement secondaire 15b, ce qui rend instable le fonctionnement de l'oscillateur à magnétron 18. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation de la présente invention qui est conçu pour remédier à cette difficulté. Plus particulièrement, un élément Z d'impédance convenable, par exemple une résistance, est connecté en parallèle avec le commutateur de transfert 14. Cette impédance Z est efficace pour faire passer suffisamment de courant à travers l'enroulement primaire 15a du second transformateur à haute tension 15 pour induire une tension dans l'enroulement secondaire 15b avec une polarité opposée à celle de l'enroulement secondaire 13b du premier transformateur haute tension 13. Le même-but peut également être obtenu en prévoyant une pluralité de branchements pour 11 enroulement primaire 15a du second transformateur haute tension 15 et en modifiant les branchements de manière à réduire la tension induite dans l'enroulement secondaire 15b. En prévoyant plus de deux transformateurs haute tension, il est possible de faire varier le débit de l'oscillateur à ma- gnétron dans une gamme plus étendue. Au lieu d'utiliser deux transformateurs haute tension indépendants comme dans les modes de réalisation précédents, il est également possible d'utiliser un transformateur à fuites unique eomportant une pluralité de paires d'enroulements primaire et secondaire couplés lâche de manière que la tension secondaire d'une paire dont l'enroulement primaire est déconnecté de la source de courant alternatif par ouverture du commutateur de transfert, soit abaissée en dessous de la tension de seuil de l'oscillateur à magnétron. Etant donné que la tension de seuil de l'oscillateur à magnétron est de l'ordre de plusieurs milliers de volts, une réduction faible du couplage magnétique entre les paires d'enroulements rendra inactif 1'oscillateur à magnétrpn.Lorsque la tension induite dépasse la tension de seuil, le débit de l'oscillateur à magnétron peut être modifié quoique ce débit ne soit pas modifié proportionnellement au rapport des capacitances des capacités comme dans les modes de réalisation précédents. La figure 4 illustre une construction typique d'un tel transformateur à fuites et la figure 5 illustre le schéma du circuit d'un autre mode de réalisation utilisant celui-ci. Comme représenté schématiquement dans la figure 4, le transformateur à fuites 21 comprend un noyau magnétique 21 ayant une branche centrale 23, deux branches latérales 23 et 23b et deux branches de faible section 24 et 25 entre la branche centrale 23 et les branches latérales 23 et 23b. Deux paires d'enroulements sont bobinées sur la culasse inférieure de part et d'autre de la branche centrale 23, de sorte que la branche 23 agit comme trajet de fuite entre les deux paires d'enroulements. L'enroulement primaire 27a et l'enroulement secondaire 27b de la première paire sont bobinés sur les côtés opposés de la branche 25 de manière que cette branche serve comme trajet de fuite entre ces enroulements.De façon similaire, les enroulements primaire et secondaire 26a et 26b de l'autre paire sont bobinés sur les côtés opposés de la branche 24 qui assure également un trajet de fuite entre les enroulements 26a et 26b Dans la figure 5, le transformateur à fuites 21 illustré dans la figure 4 est remplacé par deux transformateurs indépendants 13 et 15 illustrés dans la figure 2. Les autres éléments sont connectés de la même manière que dans la figure 2. Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 5 même lorsque la diode D2 est supprimée, le circuit fonctionne de la même manière que dans la figure 2 lorsque le commutateur de transfert 14 est fermé.Lorsque le commutateur 14 est ouvert, dans l'enroulement secondaire 27b de la paire dont-ltenroulement primaire 27a est déconnecté de la source se trouve induiteune tension d'une importance qui est déterminée par le rapport des réluctances magnétiques des différents circuits magnétiques. En conséquence, en choisissant la polarité de la tension induite de l'enroulement secondaire 27 telle qu'elle puisse empecher l'écoulement du courant depuis l'enroulement secondaire 26b de l'autre paire, on obtient le même résultat qu'avec l'élément d'impédance Z de la figure 3. Quoique, dans les modes de réalisation précédents, des transformateurs à fuites soient utilisés comme transformateurs d'alimentation, on doit comprendre que les transformateurs usuels peuvent également être utilisés. Toutefois, il est avantageux d'utiliser des transformateurs à fuites du point de vue de l'amélioration de la stabilité du débit du magnétron et du facteur de puissance d'entrée. Comme précédemment décrit, étant donné que conformément à l'invention la commutation est effectuée sur le côté primaire à basse tension du transformateur d'alimentation dans le but de faire varier le débit du magnétron, il n'est pas nécessaire d'utiliser un commutateur de transfert coûteux de tension nominale élevée comme dans l'art antérieur, ce qui élimine ltendommagement des contacts du commutateur résultant de l'arc. De plus, comme il est possible d'abaisser l'à-coup de courant transitoire circulant à travers la capacité, il est possible d'accroître la durée de tie de celle-ci. En d'autres mots, il est possible d'accroftre la sécurité de fonctionnement du four à micro-ondes. REVEND I C A T ION S 1. Un dispositif d'alimentation électrique d'un four à micro-ondes du type dans lequel un oscillateur à magnétron est alimenté depuis un transformateur d'alimentation par l'intermédiaire d'un circuit redresseur comportant une capacité variable, le débit dudit oscillateur à magnétron étant contrôlé en faisant varier la valeur de la capacitance de ladite capacité variable caractérisé en ce qu'il est prévu une pluralité de transformateurs d'alimentation et des commutateurs de transfert pour connecter sélectivement lten- roulement primaire d'un transformateur d'alimentation entre les bornes de la source. 2. Un dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte de plus une impédance adaptée pour connecter l'enroulement primaire aux bornes de la source lorsque ledit moyen de commutation est ouvert. 3. Un dispositif d'alimentation électrique pour un four à micro-ondes comprenant un premier transformateur haute tension ayant un enroulement primaire connecté sur une source électrique par l'intermédiaire d'un commutateur d'alimentation, un second transformateur haute tension ayant un enroulement primaire connecté aux bornes de la source par l'intermédiaire dudit contacteur d'alimentation et d'un contacteur de transfert, un circuit redresseur comportant une première diode et une première capacité qui sont connectées en série aux bornes de l'enroulement secondaire du premier transformateur haute tension, une seconde diode et une seconde capacité qui sont connectées entre le point commun de la première diode et de la première capacité et une borne de l'enroulement secondaire du second transformateur haute tension, la borne opposée dudit enroulement secondaire étant mise à la masse et des bornes de sortie connectées aux bornes de ltoscillateur à magnétron et un transformateur basse tension connecté sur le circuit de chauffage de ltoscillateur à magnétron. 4. Un dispositif d'alimentation électrique pour four à micro-ondes comprenant un premier transformateur haute tension ayant un enroulement primaire connecté aux bornes d'une source par l'intermédiaire d'un commutateur d'alimentation, un second transformateur à haute tension ayant un enroulement primaire con necté aux bornes de ladite source par ledit commutateur d'alimentation et un circuit parallèle constitué par un commutateur de transfert et un élément d'impédance, un circuit redresseur compor tant une première diode et une première capacité qui sont connectées en série aux bornes de l'enroulement secondaire du premier transformateur haute tension, une seconde capacité qui est connectée entre le point commun de la première diode et de la première capacité et la masse par l'intermédiaire de 11 enroulement secondaire du second transformateur håute tension et des bornes de sortie connectées aux bornes de l'oscillateur à magnétron et un transformateur basse tension connecté sur le circuit de chauffage de l'oscillateur à magnétron. 5. Un dispositif d'alimentation électrique selon la revendication 4 caractérisé en ce que le premier et le second transfor mateurshaute tension sont connectés de manière que des tensions de polarités opposées soient induites dans leurs enroulements secondaires. 6. Un dispositif d'alimentation électrique pour four à micro-ondes comprenant un transformateur fuites ayant une pluralité de paires d'enroulements primaire et secondaire qui sont couplés de façon lâche magnétiquement, le circuit redresseur comportant des diodes et des capacités qui sont connectées sur les enroulements desdits groupes et des bornes de sortie connectées aux bornes d'un oscillateur à magnétron et un commutateur pour connecter sélectivement l'un des enroulements primaires dudit transformateur à fuites aux bornes dtune source électrique. 7. Un dispositif d'alimentation électrique selon la reven- dication 6 caractérisé en ce que le transformateur à fuites comw prend un noyau magnétique comportant une branche centrale, deux branches latérales, des culasses supérieure et inférieure interconnectant les extrémités opposées desdites branches centrale et latérales et une paire de noyaux minces placés entre lesdites branches centrale et latérales, lesdites paires d'enroulement primaires et secondaires étant bobinées sur une culasse de part et d'autre de la branche centrale avec lesdits noyaux minces positionnés entre les enroulements primaire et secondaire des paires respectives.