Brevet FR2246110A1 — publié le 19750425

La présente invention concerne les dispositifs rearesseurs de courant à thyristors destinés à fournir de cournat continu nécessaire pour attirer l'armature d'un électro-mimant de manoeuvre et à lui fournir ensuite un courant continu notablement réduit par rapport au premier mais suffisant pour entrotenir les forces qui maintiennent l'armature au collage. 311e concerne plus particulièrement les circuits lectro- niques de commande des thyristors et leurs dispositions qui permettent l'obtention de ce courant réduit. Elle concerne les dispositifs simples fonctionnant en boucle ouverte, c'est-à-dire sans contrôle direct du courant réduit désiré. Dans les dispositifs connus de ce genre, le courant réduit est obtenu en limitant la période de conduction des thyristors, à une fraction de la période totale possible qui correspond au fonctionnement des thyristors en diodes et vaut 1600 pour un thyristor alimente par une tension sinusoïdale nonophasée, le periode réduite aura par exemple une durée de 30 . Par convention on exprime le teaps en degrés d'angles, le temps zéro étant celui du passage par zéro de la tension alternative qui coîncide avec le temps 180 de l'alternance précédente. Le courant réduit est ainsi obtenu en amorçant chaque thyristor au temps 150 .Pour cela, on repère le temps zéro à partir duquel on permet à un condensateur de se charger à une source de tension constante de nanière que au bout de 150 la tension anx bornes du consateur atteigne la tension de basculement d'un ssystème, transistor UJT par exemple, qui délivre à ce moment llimpulsior. d'amorçage au thyristor. En pratique, afin de s'affrachir de certains parasites, on ne -repere pas le passage de la tension sinusoidale par zéro mais par une valeur représentant une fraction non negligeable de la tension maximum, par exemple 25 . On détermine ainsi une période interdite pendant laquelle le condensateur e3t maintenu déchargé et qui va de 165 à 1800 rour la fin de la deni période et de 0 à 150 au début de la période suivante, soit une durée de .300 environ. La durée effective de la charge du consateur est alors de t35 ( de 150 à 150 ).Cette durée étant déterminée une fois pour toutes par les constantes du circuit ne peut pas tenir compte d'éventuelles variations de la tension du réseau et il s'ensuit qu'une chute de tension de 25% provoque une beisse de 100% du courant réduit et qu'une chute de tension supérieure, en amenant le moment de l'amorçage dans la période interdite, provoque l'annulation complote de ce courant.On a pensé à remédier à ces inconvénients graves en asservissant de façon simple la pente de la droite de charge du condensateur à la tension de la sinusoïde du secteur; ce système a permis de xx s'affranchir des variations de la tension aussi longtemps que cette tension est restée à peu pros sinusoldale. Cependant, l'ntilisation a dispositifs do coraniando à thyristors pour la régulation de la vitesse de moteurs de plus en plus puissants entraine des déformations de plus en plus importantes de la sinusolde et plus particulièrement de la partie inférieure de l'alternance ( lorsque les vitesses sont basses ).Ces déformations qui ont par exemple l'allure montréc à la figure 4, intéressent justement la portion où l'on prélève le courant réduit des dispositif tifs visés par la Présente invention mais il n'est pas possible de sten affranchir par un système tel que ci-dessus car la tension efficace, moyelme ou maximum de la sinusoïde n'est pas affectée de façon rationelle par ces déformations et ne pout donc pas servir pour en corriger les effets. La présente invention propose un dispositif simple permettant de s'affranchir à la fois des variations sinusoïdales et des déformations importantes du réseau pour fournir un courant réduit sensiblement constant aux électro-aimants de manoeuvre. Ce dispositif consiste a asservir la pente de la droite de charge du condensateur à la durée de la période pondant laquelle la tension du réseau demeure en dessous d'une valeur fixée à l'avance. Cette période correspond à la période interdite de repérage dont il a été question ci-dessus et ca durée est choisie du même ordre de grandeur que celle de la période de conduction des thyristors lorsqu'ils fournissent le courant réduit recherché à partir d'un réseau normal. L'invention sera mieux eomprise à l'aide des descriptions qui vont suivre avec références aux dessins dans lesquels La figare 1 représente trois graphiques superpodés avec la mgme échelle des durées en abscisses montrant lteffet dtune baisse du réseau de 25,8 sur la valeur du courant réduit pour un dispositif simple tel qu'utilisé jusqu'à présente. La figure 2 représente un schéma de principe du dispositif connu fonctionnant selon la figure 1. La figure 3 représente quatre graphiques supprposés avec la même échelle des durées en abscisses montrant le fonctionnement du dispositif selon l'invention pour une variation du réseau identique à celle de la figure 1. La figure 4 représente la tension d'un réseau déforné par le prélèvement d'un fort courant pondant les derniers 300 de l'alternance et la réaction du dispositif selon l'invention. La figure 5 représente un schéma de prineipe du dispositif de commande des thyristors comportant selon l'invention un circuit de con trôle-de la période de conduction des thyristors fonction de la durée de la période interdite. En référence aux figures 1 et 2, le fonctionnement est le suivant: 1 est le secteur redressé tel qutil se présente aux bornes du redresseur 20; 2 est en pointillés la tension du même secteur baissée de 25',- par rapport à 1, 3 est la ligne représentant la tension choisie pour délimiter la période interdite ou période de repérage, cette tension vaut 25% de la valeur maximum de t, 4 est la ligne repérant le début de la période de repérage pour le réseau X et 5 en est la fin, 6 et 7 correspondent pour le réseau 2, la tension 3 est déterminée par le pont des résistances 25 et 26 connecté à la base du transistor 24 qui est bloqué pendant la période de repérage, pendant cette période le transistor 28 est alimenté par la résistance- 27 et court-circuite le condensateur 29. Dès la fin de la période de repérage, lignes 5 ou 7, 24 devient conducteur et 28 se bloque permettant la charge de 29 à travers 30 ( pour simplifier les dessins la charge de 29 a été supposée linéaire ), lorsque la tension aux bornes de 29, représentée par loti lignes 8 ou 9, atteint la valeur représentée par la ligne 10 et correspondant au seuil de basculement de l'UJT 31 polarisé par les résistances 32 et 33, c1est-à-dire au temps repéré par les lignes il ou 12, 29 se décharge brusquenent à travers 31 -et 33 fournissant en 34 L'impulsion d'amorçage du thyristor non représenté qui commence alors à conduire et continue usqu'à la fin de l'alternance, ainsi sont déterminées les surfaces 13 et 14 auxquelles sont proportion nets les courants réduits.On constate que 14 a une surface environ deux fois plus petite que 13 et que le moment t2 est à la limite de la période interdite qui commence en 6; si le réseau baissait encore un peu, l'anor çage ne pourrait pas se produire -Car la période interdite commencerait avant que le seuil 10 ne soit atteint, il y aurait alors interruption du courant réduit et retombée do l'armature de ltélectro-aimant. 21 est une diode permettant d'isoler la tension continue d'alimentation du circuit; cette tension est déterminée par la diode zener 23 et le condensateur 22. En référence aux figures 3 et 5, le fonctionnement selon ltinven- tion est le suivant - Le principe de fonctionnement ne diffère de celui du circuit ci-dessua quten ce que la pente de 13 droite de charge 8 ou 9 du condensateur 29 est asservie à la durée des périodes do repérage par l'intermédiaire du transistor 40 oui conduit pendant ladite période et est bloqué le reste du temps et par l'intermédiaire du filtre constitué des rébistances 41, 43 et 44 et du condensateur 42, lequel-filtre fournit a la base du transistor 45 une tension représentée par t5 et 17 dont les valeurs moyennes respectives sont représentées par 16 et 78. 45 fournit alors au condensateur 29, en supplément à ce qui,est fourni par la résistance 30, un courant de-charge proportionnel à t6 ou 182 c'est-àdire proportionnel aux durées respectites des périodes interdites. Le résultat est que le temps 12 est avancé de manière que la surface 14 est équivalente ou même dans le cas de figure légèrement supérieure à la surface 13. n nty a donc pas chute du courant réduit0 Si le réseau est déformé selon la oourbe de la figure 4, le dispositif agit de la m8se façon car la période interdite augnente du fait de la déformation et entraine l'augmentation de l'angle de conducf tion des thyristors et ainsi l'asservissement du courant réduit. Les valeurs du filtre sont choisies de fagon que l'augmentation de la durée de la période de conduction soit au moins du même ordre que celle de la durée de la période interdite de cette manière le moment d'amorçage ne peut pas se rapprocher de la période interdite quelle que soit la déformation du réseau et on ne risque pas l'interruption brusque du courant réduit qui se produit avec les systèmes connus. Pour la clarté du dessin, les éléments de la figure 5 qui avaient déja été numérotés sur la figure 2 n'ont pas été repérés à nouveau. Le système connu en soi permettant l'ouveFture complète des thyristors nta pas été représenté ni non plus le circuit des thyristors avec la bobine de l'électro-aimant. On notera que ce dispositif est très simple et peut s'appliquer. de façon avantageuse à llalimentation des électro-aimants de manoeuvre dans les complexes industriels où le réseau est fortement perturbé par l'utilisation croissante des commandes de moteurs à thyristors, particulièrement lorsque l'ensemble de la machine est mobile et relié au réseau par une ligne dont l'impédance n'est pas négligeable par rapport aux courants instantanés absorbés par les moteurs, ce qui est le cas des portiques de déchargement de navires à quai par exempiee Ce dispositif peut aussi être utilisé pour le contrôle de la vitesse tes se de noteurs auxiliaires pour lesquels une régulation classique ne se justifie pas. REVENDICATION 1. Dispositif medresceur de courant à thyristors dont an moins un régine de fonctionnement esr préva avec angle d'enverture r'dnit desdits thyristors @aract@risé en ce quelle circuit @lectronique d'amorgage desdits thyristors comporte un dispositif fuisant verier antomatiquement ledti angle d'ouverture r@duit an fonction et dans le même sans qu'un angle mort mesur@ par contrôle @n passage @e la @onsion re@ressée du r@@eau @ltermatif du lessous d'un v@leur de tension fixée l'ava@ce. Dispositif redresseur de ceurant à thyristors selon la revendication 1 @@@et@risé en ce que la valeur le @@nsion fi@@s @ l'avance est choisie @@ sorte que , pour la tension sinuso@ als moninals @@ réseau, l'angle sort mit la même valeur que l'angle d'ouverture réduit. @. Dispositif redresseur de courant à thyristors selon la revendication caractérisé en de @@ l'angle d'auverture @'luit est @erervi à conserver sersillement la même valeur que l'angle mort quelles que soirant les variations @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@la tension du résa@@. @. Dispositif re@@@@@@@@ courant @ thyristors selon 1@ revendication @ carrct@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ort y est mis @ous la forme d'une impolsion @@ tens@on c@@@@@@@@@@@@@@langeur @gale à l'angle nort, lauit@ imposion @@ @tant @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@filtre à résitstandces et conden- sateur dont l@ tension @e sortie est appliquée à travers une résistance à la @ase d'un transistor dont le courant de collecteur sert à charger au moins en partie un condensateur dont la vitesse de charge est ainsi asservie à la largeur de l'angle mort.