Brevet FR2301081A1 — publié le 19760910

Les co==utateurs cycliques à cames tournantes, encore appelés gradateurs, constituent un moyen simple et sûr pour graduer 11 énergie électrique, délivrée à une installation utilisatrice, telle que par exemple une instal lation cI'électrothermie. Ces appareils permettent, à l'intérieur d'un cycle renouvelable de durée T, de régler la valeur du t1 rapport T , tl étant la durée de fermeture des circuits contrôlés par l'appareil, la durée d'ouverture t2 étant en consequence égale à T - tl. Ces gradateurs se comportent donc t1 connue de véritables robinets d'énergie. Le réglage du rapport - peut autre effectué manuellement ou par l'intermédiaire d'un dispositif d'asservissement. Il est particulièrement inté ressant d'utiliser les gradateurs sur des alimentations triphasées. Un même gradateur peut aussi contraler plusieurs circuits triphasés alimentés en parallèle.Dans ce cas, si n est le nombre de circuits contrôlés, le gradateur comportera n cames de commande décàlées entre elles de #. On pourra ainsi, n avec un seul appareil, contrôler une puissance totale n fois supérieute à celle correspondant à un seul circuit. Par exemple, la puissance maximale pouvant être contrôlée suroun seul circuit triphasé, branché en étoile, correspond à une intensité de 50 A et se situe donc à 33 kw. Il sera possible de contrôler, avec un me gradateur, jusqu'à 6 circuits triphasés de 33 kW, soit prés de 200 kW en tout.Un mécanisme simple permet de supprimer l'action des cames pendant la période de démarrage de l'installe lation électrothermique, afin d'assurer une montée rapide en températurê, l'action des cames étant ensuite retablie avec une t1 valeur préréglée ou asservie du rapport T . De tels appareils sont décrits dans le brevet français n01 187 161 du 14 Novembre 1957. Ces appareils connus présentent toutefois certains inconvénients. Tout d'abord, la plage de réglage dans laquelle ils peuvent être réellement utilisés est relativement limitée. Notamment, du fait de l'inertie thermique des installations contrôlées et des échanges thermiques dont elles sont te siège, il n'est pas possible de réduire la durée tl de fermeture des circuits à des valeurs trés faibles. Dans de nombreux case la plage de réglage se Situera ainsi entre 40 et 90 %. En outre, chacun des commutateurs utilisés dans ces appareils connus doit commuter l'intensité correspondant à la puissance totale de l'élément thermique ou du groupe d'éléments thermiques qu'il contrôle. Cela conduit à des commutateurs encombrants et onéreux, qui influencent défavorablement l'encombrement et le prix de l'ensemble de l'appareil. En outre, cela limite, ainsi qu'on l'a vu plus haut, la puissance maximale contrôlable par un gradateur à 198 kW, les commutateurs à mercure utilisés dans ce type d'appareil n'admettant pas une intensité supérieure à 50 A dans ces conditions de fonctionnement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de créer un dispositif permettant d'augmenter très notablement la plage de réglage des gradateurs, tout en réduisant, pour une puissance donnée, le dimensionnement des commutateurs à mettre en oeuvre. A cet effet, l'invention concerne un gradateur d'impulsions à couplage électronique, notamment de commutateurs cycliques à cames tournantes, destinés à régler la puissance d'alimentation d'installations telles que des installations d'électrothermie, gradateur caractérisé en ce qu'à chaque commutateur est associée une diode et que toutes les diodes sont susceptibles d'entre simultanément branchées à l'aide d'un combinateur, au choix, soit en série, soit en parallèle, avec le commutateur qui leur est respectivement associé. L'invention va être expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur la figure unique ci-jointe, qui est un schéma du dispositif de couplage selon l'invention. Sur cette figure, les références 1, 2, 3 désignent les conducteurs d'arrivée d'un circuit triphàsé alimentant une installation électrothermique 11 par l'intermédiaire d'un gradateur dont seuls les commutateurs à mercure 4, 5, 6 sont représentés. Ces commutateurs sont basculés cycliquement de façon connue par un mécanisme àcame non représenté. Pour permettre le basculement, les deux bornes de chacun des commutateurs 4, 5, 6 sont respectivement reliées par des conducteurs souples à des plots fixes 4a, 4b; 5a, 5b; 6a, 6b. L'installation électrothermique 11 comporte trois éléments chauffants 12, 13, 14 montés en étoile 220-380 V et 127-220 V. A chacun de ces éléments sont respectivement reliés, d'une part, des plots 4d, 5d, 6d, et d'autre part des plots 4e, Se, 6e. Les plots 4e, Se, 6e sont reliés directement aux éléments chauffants respectifs 12, 13, 14, alors que les plots 4d, 5d, 6d sont respectivement reliés à ces éléments par l'intermédiaire de diodes 8, 9, 10. Six ponts de contact pivotants autour des plots 4d, 4e; 5d, Se; 6d, 6e forment un combinateur permettant de relier, soit respectivement 4d, Sd, 6d à 4b, 5b, 6b ainsi que 4e, 5e, 6e à des plots morts 4c, 5c, 6c (positions représentées en traits pleins sur la figure); soit respectivement 4d, 5d, 6d à 4a, 5a, 6a ainsi que 4e, 5e, 6e à 4b, 5b, 6b (positions représentées en tiretés sur la figure). Les six ponts de contact sont commandés simultanément, pour passer d'une position à l'autre, par une tringlerie 7. On voit que, lorsque la tringlerie 7 a été dep}acée dans le sens de la flèche P, les commutateurs 4, 5, ô sont respectivement montés en série avec les diodes 8, 9, 10. Dans ce cas, l'alimentation de chacun desêléments chauffants 12, 13, 14 ne se fait que pendant la durée t1 de fermeture des commutateurs 4, 5, 6, et sur une seule alternance. Au contraire, si la tringlerie 7 a été déplacée dans le sens de la flèche G, les commutateurs 4, 5, 6 sont respectivement montés en parallèle avec les diodes 8, 9, 10. Il en résulte que les éléments chauffants 12, 13, 14 seront alimentes eh permanence sur une seule alternance par linter médiaire des diodes 8, 9, 10 et seront d'autre part alimentés sur deux alternances-lorsque les commutateurs 4, 5, 6 seront fernés, pendant la durée tl. En outre, pendant le temps tl, l'installation 11 sera alimentée sous la puissance totale alors qu'elle n'est alimentée qu'à demi-puissance pendant le reste du cycle. Ainsi, en réglant la valeur de t1, on pourra, lorsque les commutateurs 4, 5, 6 t les diodes 8, 9, 10 sont montés en parallèle régler la puissance d'alimentation de 50à 100 Se. En outre) les commutateurs ne seront alors traversés que par la fraction de la puissance excédant 50 X, soit au maximum 50 %. Il suffira donc de dimensionner ces commutateurs, et également l'ensemble du gradateur pour la moitié de la puissance totale à fournir, d'où une économie extrêmement importante, dépassant de beaucoup la dépense supplémentaire entraînée par le dispositif selon l'invention. Inversement, le dispositif de couplage selon l'invention permet de doubler la puissance pouvant être contrôlée par un gradateur. C'est ainsi que le gradateur le plus puissant pouvant être construit, qui, utilisé seul, permettait comme on 1'a vu de contrôler 200 kW, pernettra, en association avec le dispositif de couplage selon l'invention, d'en contrôler 400. Dans le cas où les commutateurs 4, 5, 6 et les diodes 8, 9, 10 sont montés en série, le réglage de la durée t1 permettra en pratique-de régler la puissance fournie entre 20 % et 50 46 de la puissance totale, si bien que la plage de réglage diun gradateur équipé du dispositif selon l'invention se situe entre 20 et 95 , ce qui représente un progrès considérable par rapport aux possibilités de réglage d'un gradateur employé seul. Ces possibilités étendues de réglage permettront de résoudre des problèmes qui n'avaient pu être traités de façon satisfaisante jusque-là. Par exemple, il devient possible de modifier dans de larges limites les longueurs sondes d'une installation à rayonnement INFRA ROUGE et de balayer ainsi les valeurs des maximums des spectres d'absorption des corps traités, ce qui permettra d'optimaliser le rendement de l'installation de traitement. La simplicité de fonctionnement du dispositif selon l'invention permet également de l'asservir à un ou plusieurs paramètres, comme il est déjà c'onnu de le faire pour le réglage de la durée tl. On peut ainsi réaliser un asservissement total de l ensemble constitué par le gradateur et le dispositif de couplage selon l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Gradateur d'impulsions à coupleur électronique notamment de commutateurs cycliques à cames tournantes, destinés à régler la puissance d'alimentation d'installations telles que des installations d'électrothermie, dispositif de couplage caractérisé en ce qu'â chaque commutateur est associée une diode et que toutes les diodes sont susceptibles d'être simultanément branchées à l'aide d'un combinateur, au choix, soit en série, soit en parallèle, avec le commutateur qui leur est respectivement associé. 20) Gradateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fonctionnement du gradateur d'impulsions peut être asservi à un ou plusieurs paramètres.