Brevet FR2236305A1 — publié le 19750131

La présente invention concerne les dispositifs de régulation de machines électriques et plus particulièrement, un dispositif de régulation de la tension d'un alternateur destiné, par exemple, aux voitures automobiles, aux tracteurs et à d'autres moyens de transport. I1 existe des dispositifs de régulation de la tension d'un alternateur comportant un redresseur, par exemple un redresseur de puissance servant à alimenter une batterie d'accumulateurs et une autre charge en courant continu. Ces dispositifs de régulation comportent un régulateur statique de tension pour commander le courant d'excitation de l'alternateur. Ledit régulateur comprend un diviseur de tension d'entrée et deux sorties positives dont l'une est reliée à la batterie d'accumulateurs et l'autre, audit alternateur, un circùit d'alimentation auxiliaire de l'alternateur permettant son excitation initiale au moment du démarrage étant branché entre lesdites sorties positives.La protection contre la rupture des fils positifs assurant le couplage entre l'alternateur et la charge et entre la batterie d'accumulateurs et le régulateur est assurée par l'adjonction au dispositif d'un circuit approprié de protection de ces fils. Les dispositifs de régulation employant un régulateur statique de tension plus sûr et moins encombrant qu'un régulateur à contact vibrant, peuvent être rendus beaucoup plus fiables par l'incorporation dudit régulateur dans l'alternateur. Dans ce cas, les dérangements résultant de l'enchevêtrement des fils et du courtcircuit entre les bornes du régulateur deviennent impossibles. Pourtant, l'incorporation du régulateur dans l'alternateur s' avère incapable de garantir le dispositif contre tous les accidents, Actuellement, pour éviter la décharge de la batterie dans l'enroulement d'excitation lorsque le moteur n'est pas en marche, on fait appel à trois diodes supplémentaires disposées, elles aussi, dans l'alternateur. Ces trois diodes constituent avec le groupe négatif de diodes du redresseur d'alimentation principal une source indépendante d'alimentation de l'enroulement d'excitation ce qui interdit à la batterie de débiter sur le circuit de ltenroule- ment d'excitation de l'alternateur quand la f.e.m, de ce dernier est au-dessous de celle de la batterie. Pour améliorer la précision de la régulation, le diviseur de tension d'entrée du régulateur comportant un élément sensible à seuil est sorti sur une borne à part et est raccordé à la batterie. La panne la plus dangereuse est alors la rupture du fil positif allant de l'alternateur versa batterie et vers une autre charge, rupture qui entraîne le grillage de l'enroulement d'excitation de l'alternateur et la défaillance du régulateur de tension. Dans ce cas, lors de la rupture du fil positif le diviseur de tension d'entrée se trouve séparé de l'alternateur et soumis seulement à la tension de la batterie, le stabilisateur de tension, couplé au diviseur de tension, ntintervient pas et le transistor à la sortie du régulateur conduit et provoque une augmentation considérable de la tension de sortie de l'alternateur en cas d'une augmentation de la vitesse de rotation de son rotor. Une telle anomalie de régime peut apparaître dans certains modes de connexion du régulateur sans les trois diodes supplémentaires, par exemple, lorsque l'alimentation de l'enroulement d'excitation s'effectue par la sortie neutre de l'alternateur. La protection du dispositif de régulation au régime dégradé du type considéré ci-dessus constitue l'un des problèmes importants des dispositifs de régulation. La suppression de ce défaut améliore la fiabilité du dispositif ce qui prend toute sa valeur lors de l'emploi de régulateurs de tension par intégration, qui, s'ils ne sont pas à protéger contre de telles pannes, ne peuvent pas mettre complètement en valeur leur haute sécurité de fonctionnement. Les dispositifs existants de protection contre la rupture du fil positif sont très compliqués ou peu efficaces, incapables de répondre à toutes les exigences posées aujourd'hui aux dispositifs de régulation. C'est ainsi que la réalisation de certains dispositifs de protection nécessite de nombreux éléments complémentaires, dont un diviseur de tension dTen- trée, un filtre et un élément de seuil (tube stabilisateur de tension).En plus de leur complexité, ces dispositifs de protection présentent le grave inconvénient que leur intervention fait monter la tension jusqu'à 19 à O V ce qui peut conduire à une surcharge de la batterie et d'autres circuits de consommation. Cet inconvénient est en partie supprimé dans d'autres protections analogues grâce à l'adjonction d'un transistor supplémentaire, D'autres protections existantes sont simples, mais ne peuvent protéger que contre la rupture du fil positif du diviseur de tension sans réagir à celle du fil positif de l'alternateur. On remarquera aussi qu'ainsi conçu, le dispositif de protection n'assure pas l'excitation initiale de l'alternateur à l'instant de son intervention. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients cidessus. L'invention se propose de réaliser un dispositif de régulation de la tension d'un alternateur présentant une fiabilité considérable et comportant un dispositif de décharge de la batterie dans l'enroulement d'excitation de l'alternateur lorsque le moteur est arrêté, un circuit d'excitation initiale de l'alternateur au démarrage et un dispositif de protection contre la rupture du fil positif de l'alternateur, Elle a donc pour objet un dispositif de régulation de la tension d'un alternateur comprenant un redresseur servant à alimenter une charge, notamment une batterie d'accumulateurs, ce dispositif comportant un régulateur statique de tension destiné à commander le courant dans l'enroulement d'excitation de l'alternateur, un diviseur de tension d'entrée et deux sorties positives dont l'une est reliée à la batterie d'accumulateurs et l'autre, à l'alterna- teur, un circuit d'alimentation de l'alternateur placé entre lesdites sorties positives qui assure son excitation initiale au moment du démarrage, et un circuit de protection contre la rupture des fils positifs réunissant l'alternateur à la charge et la batterie d'accumulateurs au régulateur, et étant caractérisé en ce que le circuit de protection comprend deux diodes en série, une résistance étant montée en parallèle sur l'une de celles-ci, la sortie commune de la résistance et de la diode en parallèle étant raccordée au circuit d'alimentation de l'alternateur, l'autre sortie du circuit de protection étant couplée à la batterie d'accumulateurs et le diviseur de tension d'entrée étant connecté entre deux diodes. I1 est également avantageux, lorsque l'enroulement d'excitation de l'alternateur est alimenté à partir d'un redresseur supplémentare, que la sortie positive du régulateur de tension couplée aux circuits d'alimentation et de protection soit reliée audit redresseur supplémentaire Dans le cas de l'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur à partir du point neutre denses enroulements de sortie , la sortie positive du régulateur de tension, réunie aux circuits d'alimentation et de protection, peut être reliée audit point neutre. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre.d'exemple et sur lesquels la Fig, 1 représente le schéma électrique de principe du dispositif de régulation selon l'inventiona l'enroulement d'excitation étant raccordé à un redresseur supplémentaire la Fig. 2 représente le schéma électrique de principe du même dispositif de régulation selon l'invention, avec l'enroulement d'excitation raccordé au point neutre des enroulements de sortie de l'alternateur. Ainsi qu'il est apparent à la Fig. 1, l'alternateur 1 comporte des enroulements de sortie 2, 3, 4, reliés à des diodes de puissance 5 d'un redresseur triphasé à deux alternances alimentant une batterie et une charge (comme indiqué par la flèche)} et un enroulement d'excitation 6 raccordé à un redresseur supplémentaire 7. En plus de l'alimentation de l'enroulement d'excitation 6, le redresseur supplémentaire 7 empêche la décharge de la batterie à travers ledit enroulement d'excitation 6 lorsque le moteur est au repos.Le dispositif de régulation de la tension de l'alternateur 1 comprend un régulateur statique de tension 8 qui commande le courant dans l'enroulement d'excitation 6, Le régulateur statique 8 comporte un étage de sortie, constitué par deux transistors 9 et 10 montés en couple avec une résistance 11 dans le circuit collecteur du transistor 10, la seconde extrémité de la résistance 11 étant réunie au collecteur du transistor 9 et à la borne de sortie F de l'alternateur 1. La résistance 11 sert à limiter les pertes de puissance du couple de transistors en état conducteur. L'émetteur du transistor 9 est relié à la base du transistor 10, Leur point commun est réuni à travers une résistance 12 à la borne négative du régulateur 8, tout comme l'émetteur du transistor de sortie 10. Les circuits d'entrée du régulateur 8 constituent un diviseur de tension, formé de résistances 13 et 14, et un stabilisateur de tension 15 dont l'une des bornes est couplée -au point commun de ces deux résistances. L'autre borne du stabilisateur de tension 15 est reliée à la base d'un transistor de commande 16 et à une résistance 17. L'émetteur du transistor 16 et l'autre extrêmité de la résistance 17 sont réunis à la borne négative commune du régulateur 8. Le collecteur du transistor 16 est relié à travers une diode 18 à la base du transistor 9 et à travers une résistance 19, à la borne positive "A" du régulateur 8, Un condensateur 20 est placé entre la base et le collecteur du transistor de commande 16. Un circuit de réaction comportant une résistance 21 et un condensateur 22 est connecté entre le collecteur du transistor 9 et la base du transistor 16. La borne positive l'A" du régulateur 8 est reliée au redresseur supplémentaire 7 dans l'alternateur 1. Outre la borne positive "A", le régulateur 8 comporte une autre borne positive "B", couplée à travers un interrupteur 23 à la batterie. Entre les bornes "A" et "B" du régulateur 8 est branché un circuit dont la fonction consiste à alimenter l'enroulement d'excitation au moment du démarrage de l'alternateur} et un autre circuit, servant à la protection du dispositif dans le cas d'une dégradation du régime dûe à la rupture des fils positifs assurant le couplage entre l'alternateur et sa charge et entre la batterie d'accumulateur et le régulateur. Le circuit d'alimentation au démarrage se compose d'une résistance 24 dont l'une des bornes est raccordée à la borne "A". La résistance 24 est placée en série avec le circuit de protection constitué par un montage en parallèle d'une résistance 25 et d'une diode 26 et une diode 27 en série avec ledit montage. Les deux diodes 26 et 27 sont branchées de manière à laisser passer le courant de la batterie à travers l'interrupteur 23 vers le diviseur de tension 13, 14 et l'enroulement d'excitation. L'une des branches du diviseur de tension 13, 14 est montée entre la diode 27 et la résistance 25, l'autre étant raccordée à la borne "L" du régulateur 8, Le dispositif de régulation fonctionne de la façon suivante. A la fermeture des contacts de l'interrupteur 23 le courant de décharge de la batterie d'accumulateurs passe à travers les diodes 27 et 26, la résistance 24 dans le circuit d'alimentation, l'enrou- lement d'excitation 6, la résistance 11, la jonction collecteurémetteur du transistor 10 vers la borne négative du régulateur 8. Les transistors 9 et 10 sont alors conducteurs, leurs jonctions base-émetteur étant polarisées en sens direct par un circuit comportant la résistance 19, la diode 18 et les circuits baseémetteur des transistors 9 et 10. Le courant fourni par la batterie à travers le circuit 27 à 24 permet l'excitation initiale de l'alternateur. Dès que l'alternateur entre en rotation une tension apparaît sur ses bornes de sortie et sur le diviseur d'entrée, la valeur de cette tension augmentant, Lorsque la tension produite par l'alternateur atteint un niveau égal à la valeur de consigne, le stabilisateur de tension 15 subit une disruption, le transistor de commande 16 s'ouvre pour shunter l'entrée de l'étage de sortie et les transistors 9 et 10 se bloquent. Le courant d'excitation et, par conséquent, la tension de l'alternateur se mettent à décroître, Ensuite le processus reprend, et les états T'ouvert" et "fermé" du circuit alternés à une fréquence suffisamment élevée permettent de maintenir la tension de l'alternateur au niveau requis. La présente solution offre une protection efficace contre les anomalies de fonctionnement dûes à la rupture soit du fil positif 28 de l'alternateur 1 soit du fil positif 29 du régulateur 8 grâce à la simplicité et à la fiabilité dudit circuit de protection comprenant les éléments 25, 26, et 27. En cas de rupture du fil positif 28 de l'alternateur 1 ledit circuit fait fonctionner le stabilisateur de tension 15. A cet effet, la diode 27 est placée dans le s-ens du blocage par rapport au courant de charge de la batterie d'accumulateurs en provenance du redresseur supplémentaire 7 de façon à éviter la mise en dérivation du circuit d'entrée du régulateur de tension. La variation de la tension régulée dûe-à l'intervention de la protection est insignifiante et ne présente aucun danger pour la batterie ni pour l'autre charge. Etant donné que la résistance 24 du circuit d'ai- mentation est limitée à une certaine valeur par la nécessité d'assurer l'auto-excitation de l'alternateur à une certaine vitesse de rotation de son rotor, un écart de régulation additionnel peut apparaître. Cet écart de régulation additionnel est en effet de la tension non filtrée par la batterie à la sortie du redresseur supplémentaire 7 en présence de la diode 27. Aussi, a-t-on prévu une résistance additionnelle 25 en série avec ladite résistance 24. Pour empêcher la dégradation de l'auto-excitation de l'alternateur par cette résistance, celle-ci-est shuntée par la diode 26. La diode 30 sert à supprimer la f.e.m. de self-induction de ltenroulement d'excitation. Le dispositif représenté à la Fig. 2 se distingue de celui qui vient d'être décrit par la connexion de l'enroule- ment d'excitat-ion 6, Dans la variante donnée, l'enroulement d'excitation 6 se trouve raccordé au point neutre des enroulements de sortie 2-, 3, 4 de l'alternateur montés en étoile. Comme on peut le constater facilement sur le schéma, le fonctionnement du dispositif de régulation s'identifie dans ce cas avec celui examiné cidessus. Le dispositif selon l'invention, tout en permettant la précision de régulation nécessaire, offre un degré élevé de sécurité au dispositif de régulation contre la hausse de tension dûe à la rupture des fils positifs de l'alternateur et du régulateur. L'invention tétant pas limitée au régulateur de tension précité, le dispositif peut utiliser n'importe quel régulateur statique de tension, par exemple un régulateur à thyristors. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation de la tension d'un alternateur pourvu d'un redresseur alimentant une charge, notamment une batterie d'accumulateurs, qui comporte : un régulateur statique de tension servant à commander le courant dans l'enroulement d'excitation de l'alternateur et comprenant un diviseur de tension d'entrée, deux sorties positives dont l'une est reliée à la batterie d'accumulateurs et l'autre, audit alternateur, un circuit d'alimen- tation de l'alternateur assurant son excitation initiale au moment du démarrage et étant placé entre lesdites deux sorties positives, et un circuit de protection contre la rupture des fils positifs servant à la connexion de l'alternateur à la charge et de la batterie d'accumulateurs au régulateur, caractérisé en ce que le circuit de protection comporte deux diodes en série dont l'une est placée en dérivation sur une résistance, une sortie commune à ladite résistance eut à ladite diode étant raccordée au circuit d'alimentation de l'alternateur, l'autre sortie du circuit de protection étant reliée à la batterie d'accumulateurs et le diviseur de tension d'entrée étant monté entre lesdites deux diodes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en cas d'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur à partir d'un redresseur supplémentaire, la sortie positive du régulateur de tension à laquelle sont couplés les circuits d'alimentation et de protection, est reliée audit redresseur supplémentaire. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en cas d'alimentation de l'enroulement d'excitation de l'alternateur à partir du point neutre de ses enroulements de sortie , la sortie positive du régulateur de tension, à laquelle sont-raccordés les circuits d'alimentation et de protection, est reliée audit point neutre.