Brevet FR2274085A1 — publié le 19760102

Dans un souci de diffusion importante des "téléviseurs couleurs", les constructeurs ont mis au point des solutions intéressantes, lesquelles concilient une certaine efficacité avec l'économie. Ainsi, à la "mono-tension" de ces récepteurs s'ajoute une régulation électronique de tension. I1 s'avère qu'à ce type de construction deux problèmes se posent; Faire face à la pluralité des valeurs des tensions secteurs d'une part et de l'autre, éviter aux composants des systèmes de régulation (transistor ou thyristor), de travailler sur des écarts de tension trop importants, pouvant entraSner la destruction des éléments régulateurs. La réalisation objet de l'invention assure donc aussi bien la protection de ces téléviseurs mono-tension que les téléviseurs des types plus classiques, pourvus préalablement d'une régulation partielle. Il est donc nécessaire, afin d'assurer en permanence le fonctionnement normal du téléviseur, de pouvoir compenser dans un sens ou dans l'autre les fluctuations conséquentes de la tension d'alimenstation. Jusqu'à ce jour les régulateurs à ferro résonance répondaient aux exigences des téléviseurs classiques; mais ce système est notoirement insuffisant en raison des multiples inconvénients tels que les suivants - impossibilité de répQndre instantanément aux appels de courant de faible durée, nécessaires soit à la charge d'une batterie de condensateurs, soit à la faible résistance à froid des circuits électriques et électroniques. - saturation du fer produisant un rayonnement magnétique perturbateur. - un fonctionnement en température élevée. - une distorsion de la tension alternative génératrice d'harmoniques. On connait d'autre part par le brevet français 1 394 122 déposé le 12 Février 1964 au nom de la Demanderesse, une disposition de compensation automatique des fluctuations de tension orienté surtout vers les corrections des tensions instables d'alimentation des moteurs électriques, dont les démarrages s' avèrent difficiles durant les faiblesses de voltage. Ce dispositif utilise un relais voltmètrique pilot par thyratron ou autres et faisant entrer en service un enroulement survolteur d'un autotransformateur pour les tensions d'alimentation inférieures à une certaine valeur limite. Le prix de revient relativement élevé du tandem relais-thyratron, l'étage unique de compensation et l'entrée en battement du relais chaque fois que la tension secteur fluctue autour du seuil de déclenchement, s'opposent à l'extension de ce dispositif à la régulation d'appareils couteux et plus sensibles, tels que les récepteurs de télévision. La présente invention se propose d'améliorer ce dispositif de manière à en étendre sa fiabilité et ses applications par élimina tlon des inconvénients ci-dessus. Celle a pour objet un équilibreur de tension du type comportant en combinaison un organe de contrôle sensible aux fluctuations du réseau pour la détection d'un seuil de tension de déclenchement, un relais de commande asservi à l'organe de contrôle et assurant la mise en ou hors service d'un enroulement compensateur des variations de tension, caractérisé en ce que le relais est scindé en deux ou plusieurs relais de commande chargés chacun de la mise en ou hors service d'un étage de compensation de tension, chaque relais étant asservi à un seuil électronique de contrôle et de déclenchement, chaque seuil comportant essentiellement une diode Zener fournissant la tension de référence, des transistors de commande et une diode silicium aux bornes du relates correspondant, l'ensemble des seuils étant alimenté par une fraction de la tension secteur redressée par un pont de diodes, filtrée par une capacité et ballastée par une résistance. Selon un aménagement préféré de l'invention, la mise en ou hors service de l'équilibreur de tension est déclenchée automatiquement, par la mise en ou hors service de la charge à réguler. La structure détaillée et le fonctionnement d'un appareil selon l'invention vont être décrits ci-après en se référant à un exemple non limitatif de réalisation selon la figure unique du dessin ciannexé, qui est le schéma d'ensemble d'un tel équilibreur de tension à deux relais de commande avec interrupteur automatique de mise en ou hors service, cet équilibreur étant figuré dans la position de repos. Comme représenté par le dessin, l'équilibreur comporte un autotransformateur à prises 10 comme enroulement de compensation des fluctuations de tension; entre les prises inférieures 12 et 11 de cet enroulement est branché un pont de diodes D3 D6; lorsque l'autotransformateur est mis sous tension secteur, la fraction de tension prélevée entre les prises 11 et 12 est redressée par ce pont de diodes, filtrée par le condensateur C1 et ballastée par la résistance R1. La tension ainsi redressée alimente deux seuils électroniques 13 et 14 identiques de structure générale, chacun d'eux figurant à l'intérieur d'un encadrement en trait pointillé pour mieux faire ressortir leur similitude. Dans le premier seuil 13, une diode Zener Z1 fournit une tension de référence, et une partie de la différence entre la tension d'alimentation et la tension Zener est appliquée, après réglage par un potentiomètre P1, entre base et émetteur d'un transistor T1. Lorsque cette valeur Vbe de tension devient suffisamment importante, T1 conduit et fait conduire un second transistor T3, ce qui alimente la bobine du relais Rel dont on aperçoit le contact dans la position de repos en haut et à gauche de la figure. Ce seuil pour remplir efficacement son rdle est complété notamment par - une résistance R4 pour la compensation du montage en tempéra- ture. - une diode au silicium D1 aux bornes de la bobine du relais Rel de manière à éviter les effets des extra courants de rupture de cette bobine et protéger ainsi le transistor T3. - un condensateur C2 également en parallèle sur la bobine et destiné à empêcher le relais Rel de tomber ou de monter lors de variations brusques de la tension d'alimentation dues à la mise en marche d'autres appareils électriques (moteur de réfrigérateur). Un seuil ainsi conçu a l'avantage de présenter une faible hystérésis de l'ordre de 4 v. Le second seuil 14 est de la même conception et comporte Une diode Zener Z2 donnant la tension de référence. Potentiomètre de réglage P2. Transistors de commande T2 et T4. Relais Re2 dont le contact est également en position de repos en haut et à gauche de la figure. Résistance R6 de compensation thermique. Diode D2 de protection du transistor T4. Condensateur C3 de maintien au travail du relais. Sur l'autotransformateur 10, la prise la plus haute 15 correspond à l'addition de volts au secteur; la prise 16 correspond à une tension d'utilisation égale à celle du secteur et est sous la dépendance du relais Rel; la prise 17 correspond au retrait de volts au secteur et est sous la dépendance du relais Re2. Les bornes 18 et 19 sont les bornes de branchement de l'appareil utilisateur, un téléviseur couleur par exemple; 20 est la prise de raccordement au secteur. Comme indiqué plus haut, cet équilibreur de tension est équipé également d'un interrupteur automatique Re3 pour la mise en ou hors service avec le branchement ou le débranchement de la charge; on voit à gauche sur la figure1 en haut et en bas de celle-ci, les deux contacts au repos du relais Re3 venant en charge assurer le raccordement au secteur de l'autotransformateur 10. Le circuit d'actionnement de cet interrupteur est aménagé comme suit et comme le montre la figure : lorsque la charge à brancher aux bornes d'utilisation 18 et 19 représente des puissances très variables, une self saturée S1 est insérée dans le circuit d'alimentation; la chute de tension conséquente à cette self est redressée par un pont de diodes D7 D10, est filtrée par un condensateur C4 avant d'être appliquée à la bobine du relais Re3. Si la charge est variable mais avec de faibles écarts, la self D1 peut etre remplacée par une résistance. Le fonctionnement de l'ensemble équilibreur de tension à branchement automatique a donc lieu comme suit : la prise 20 étant raccordée au secteur, si on branche la charge, récepteur de télévision couleur par exemple, aux bornes 18 et 19, la bobine du relais Re3 est excitée, ses contacts passent de la position repos à la position travail et l'équilibreur de tension se trouve ali ment. Supposons que la tension soit très basse au départ et monte progressivement; la charge est commutée, par les contacts de Rel et de Re2 restés au repos, à la prise 15 la plus haute de l'autotransformateur; on rajoute ainsi des volts au secteur et lorsque le niveau du premier seuil est atteint, le contact de Rel passe à sa position de travail et la charge est commutée sur la prise 16; à ce moment la tension d'utilisation est devenue égale à celle du secteur; dès que le niveau du deuxième seuil est atteint, c'est le contact de Re2 qui passe à sa position de travail, et la charge est commutée sur la prise 17 pour soustraire des volts au secteur. Quelles que soient les fluctuations de la tension au cours du fonctionnement du téléviseur, ou pour toute autre charge, la compensation se fait de façon permanente par le jeu des seuils 13 et 14 et des contacts commandés de Rel et de Re2. Dès que l'on débranche la charge, la bobine du relais Re3 est désexcitée et ses contacts retournent au repos avec coupure du courant sur l'équili- breur de tension; les contacts de Rel et de Re2 reviennent également au repos. En multipliant le nombre des seuils électroniques dont les tensions de référence sont réglées différemment les unes des autres, on obtient une sensibilité de réglage de plus en plus poussée pour l'équilibreur de tension. Cet équilibreur emprunte l'idée directrice du brevet français précité, mais par son aménagement particulier, il se différencie de ce brevet de façon importante et avantageuse par les points suivants: - Les battements de relais dus aux fluctuations de tension aux abords des seuils de correction sont éliminés par l'exploitation des phénomènes d'hystérésis des transistors de commande qui réduisent à quelques volts la différence de tension entre les deux actions de enclenchement et de déclenchement. - Les relais de commande étant indépendants entre eux, on peut faire varier à volonté la valeur et le nombre des seuils, c'est-àdire étendre la plage des tensions à équilibrer autour d'une tension d'utilisation. - Retardement des enclenchements et déclenchements des relais qui rend l'équilibreur de tension insensible aux effets des microruptures ou des variations instantanées de tension secteur. - Fiabilité du schéma électronique due à la protection des transistors de commande par les diodes silicium D1 D2 absorbant les extra-courants de rupture issus des effets selfiques des bobines des relais Rel et Re2 - Correction automatique de la dérive des seuils due aux variations de température grâce aux résistances R4 et R6. - Grande sécurité de fonctionnement en raison d'une part de la stabilité de la tension d'alimentation des seuils (tension redressée, filtrée et ballastée car grace au ballast, la tension d'alimentation des seuils varie peu en fonction des variations de consommation du montage) d'autre part de la tension Vbe des transistors de commande stabilisée par les diodes Zener Z1 et Z2 et ajustée par les potentiomètres P1 et P2. L'équilibreur de tension selon l'invention permet de ramener toutes tensions primaires fluctuantes dans une fourchette comprise entre 205 et 235 volts par exemple, ou entre toutes autres valeurs prédéterminées en fonction des applications attendues de cet appareil; il est sans doute moins précis qu'un régulateur de tension à ferro-résonance, mais il en évite les inconvénients rappelés dans l'introduction à ce mémoire, car il répond instantanément aux appels de courant sans offrir d'inertie, il ne comporte pas de fer saturé et n'est donc pas générateur d'harmoniques, n'a pas de rayonnement magnétique et ne dégage pas de calories. Cet équilibreur de tension peut être incorporé dans un ensemble à réguler, mais aussi et surtout être réalisé sous forme d'ap pareil accessoire, comme tout régulateur de tension. On peut laisset à l'usager la latitude de commander lui-même séparément, mise en route et arrêt, l'appareil à réguler, récepteur de télévision ou autre, et l'équilibreur de tension; cette double manoeuvre, à la mise en service comme à l'arrêt, a l'inconvénient de pouvoir entraîneur des oublis sous tension, et c'est une cause d'insécurité pouvant conduire à un risque d'incendie, en dehors d'une consommation inutile de courant. C'est pourquoi, comme exposé à propos de la figure, il est préférable d'utiliser l'équilibreur de tension équipé de son interrupteur automatique basé sur les appels ou les ruptures du courant de la charge. Tel qu'il a été conçu et décrit plus haut, cet interrupteur automatique est doué d'une certaine polyvalence, car il peut fonctionner sur des appels de courant à partir de charges aussi variables que possible, de 20 % à 100 % de la charge nominale; il est utilisable sur des secteurs fluctuant de 98 v à 280 v et peut convenir par lui-m8me à diverses applications autres que celle prévue par le présent mémoire. Les cablages nécessaires à l'invention peuvent être établis sous forme de circuits imprimés; l'autotransformateur peut être réglé sur la tension d'alimentation correspondant à celle du secteur, soit au moyen d'un contacteur à plusieurs positions, soit par un simple répartiteur de tension ainsi que cela a été supposé sur la figure sous la référence 21. REVENDIGATIONS 1 - Equilibreur de tension du type comportant en combinaison un organe de contrôle sensible aux fluctuations du réseau pour la détection d'un seuil de tension de déclenchement, un relais de commande asservi à l'organe de contrôle et assurant la mise en ou hors service d'un enroulement compensateur des variations de tension caractérisé en ce que le relais est scindé en deux ou plusieurs relais de commande, chargés chacun de la mise en ou hors service deun étage de compensation de tension, chaque relais étant asservi à un seuil électronique de contrôle et de déclenchement, chaque seuil comportant essentiellement une diode Zener fournissant la tension de référence, des transistors de commande et une diode silicium aux bornes du relais correspondant, l'ensemble des seuils étant alimenté par une fraction de la tension secteur redressée par un pont de diodes1 filtrée par une capacité et ballastée par une résistance. 2 - Equilibreur de tension suivant la revendication 1 caractérisé en ce que chaque seuil électronique comporte deux transistors de commande, un premier transistor auquel est appliquée entre base et émetteur une fraction réglable de la différence de tension entre la tension d'alimentation des seuils et la tension de référence Zener, et un second transistor alimentant la bobine du relais concerné. 3 - Equilibreur de tension suivant la revendication I caractérisé en ce que dans chaque seuil un condensateur est branché en parallèle avec la diode silicium sur les bornes de la bobine du relais concerné. 4 - Equilibreur de tension suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les différents étages de compensation de tension sont donnés par des prises réparties sur l'enroulement d'un autotransformateur commuté sur le secteur. 5 - Equilibreur de tension suivant la revendication 4 car acté- risé en ce que la fraction de tension secteur utilisée pour l'alimentation des seuils électroniques est prélevée par des prises de l'enroulement de l'autotransformateur. 6 - Equilibreur de tension suivant la revendication 1 caractérisé en ce que sa mise en ou hors service est déclenchée automatiquement par la mise en ou hors service de la charge à réguler. 7 - Equilibreur de tension suivant la revendication 6 caractérisé en ce que l'interrupteur d'actionnement automatique de l'qui libreur est un interrupteur électromagnétique dont la bobine est alimentée, après redressement par un pont de diodes et filtrage par un condensateur, par la chute de tension dans une self saturée ou une résistance insérée dans le circuit d'alimentation de la charge. 8 - Equilibreur de tension selon une ou plusieurs des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il est utilisé pour l'alimentation régulée des récepteurs de télévision, en particulier de télévision en couleur.