Brevet FR2288381A1 — publié le 19760514

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mémorisation de sens du passage du courant dans un circuit et son application à la mise sous tension d'un transformateur. De façon générale, les transformateurs dont le secondaire doit fournir un courant élevé, tels que des transformateurs de postes de soudure, fonctionnent en régime normal avec un matériau magnétique proche du point de saturation. De tels matériaux présentent un cycle d'hystérésis tel que celui représenté en figure 1. En se référant à cette figure qui représente un cycle d'hystérésis classique, on va rappeler quelques aspects du fonctionnement d'un transformateur utiles à la compréhension de la présente invention.Quand le champ magnétique H correspondant au courant dans le primaire d'un transformateur passe d'une valeur nulle à une valeur maximale HmaX, l'induction dans le noyau magnétique passe soit de la valeur -\ à la valeur soit de la valeur à d la valeur +BmaX selon le sens du courant qui a précédemment passé dans le transformateur, N étant la valeur de l'induction rémanente. Ainsi, si la polarité du courant passant dans le transformateur est inverse de la polarité précédente, l'induction passe de - N à +B ce qui correspond à un fonctionnement normal du transformateur et un courant de forte intensité passera dans le secondaire du transformateur.Par contre si la tension applique au primaire d'un transformateur est dans le même sens que la tension précédemment appliquée, I' induction passera de la valeur + à la valeur +13maux Ainsi, comme on le constate dans ce deuxième cas, la valeur de l'induction variera très peu, et en conséquence, d'une part un courant faible passera dans le secondaire du transformateur et d'autre part, une surintensité sera produite dans le primaire du transformateur en raison de la saturation du noyau magnétique. Ainsi, d'une part, on n'obtiendra pas au secondaire du transformateur le courant souhaité, d'autre part, ladite surintensité au primaire peut, dans un transformateur de puissanee, provoquer la destruction d'un élément du circuit d'alimentation ou du moins la disJonction de ce circuit. Il est donc particulièrement important, dans des transformateurs de puissance subissant des cycles d'arret-marche très brefs et fréquents, soit en particulier les transformateurs de soudure, de prévoir des moyens pour que l'alternance envoyée dans le transforma teur après un arrêt soit de sens opposé à l'alternance qui a été en voyée dans ce transformateur avant cet arrgt. Dans l'art antérieur, une solution à ce problème consistait à mettre le transformateur en conduction pendant un nombre donné de couples d'alternances commen çant par une alternance de polarité donnée. Ainsi une alternance d'une première polarité suivait nécessairement une alternance d'une polarité opposée.Mais, il s'est avéré dans des cas pratiques qu'il pourait être nécessaire d'effectuer une temporisation très précise de la durée de conduction d'un transformateur de soudure, et le fait d'opérer par couples d'alternances impose une limitation inférieure au réglage de cette durée. La précision peut donc entre multipliée par un facteur 2 en opérant par alternances et non plus par couples d'alternances. En ce cas, il est particulièrement important de déterminer la polarité de la dernière alternance du courant d'alimentation ayant traversé le primaire du transformateur. Un objet de la présente invention est de prévoir des moyens de commande permettant de mettre en conduction un circuit de transformateur pendant un nombre donné pair ou impair d'alternances. Un autre objet de la présente invention est de prévoir une mémorisation du sens du courant ayant traversé le primaire du transformateur pour permettre, lors d'une mise sous tension ultérieure de ce transformateur, la conduction du circuit primaire seulement quand la polarité du courant est inverse de la dernière polarité ayant traversé le transformateur. Pour atteindre ces objets, la présente invention prévoit de disposer dans les circuits d'alimentation du primaire du transformateur deux éléments à conduction unidirectionnelle en anti-parallèle commandés par un moyen de mémoire mettant en conduction l'élément dont le sens de conduction correspond au sens opposé du dernier courant ayant traversé le primaire du transformateur. Ces caractéristiques ainsi que d'autres de la présente invention seront exposées en détail dans la description suivante de modes de réalisation faite en relation avec les dessins joints dans lesquels La figure 1 représente à titre d'exemple un cycle d'hystérésis d'un matériau ferromagnétique; La figure 2 représente un schéma d'ensemble d'un mode de réalisation de la présente invention; La figure 3 représente sous forme de blocs les circuits logiques permettant le fonctionnement du mode de réalisation repré senté en figure 2; et La figure 4 représente une application particulière de la présente invention. En se référant à la figure 2, les références 1 et 2 dés il gnent des éléments à semi-conducteurs représentés sous forme de thyristors mais qui pourraient être d'autres moyens à conduction unidirectionnelle ou encore des triacs dont le sens de conduction est déterminé par la polarité des tensions appliquées La référence 3 dé24pe un transformateur de puissance comprenant un enroulement primaire 4, un enroulement secondaire 5, et un noyau magnétique 6. La référence 7 désigne un tore magnétique muni d'enroulements primaire 8 et secondaires 9.On désignera par les références 10 et 11 les bornes du circuit d'alimentation,par 12 et 13 les bornes de commande ou gâchettes des thyristors 1 et 2, par 14 et 15 les bornes de l'en- roulement primaire 8 du tore 7 et par 16 et 17 les bornes de l'enrou lement secondaire 9 de ce tore. Et on désignera enfin par une référence 18 un point quelconque pris entre la borne 11 et les thyristors en anti-parallèle 1 et 2. Le tore 7 est un tore magnétique choisi pour présenter un cycle d'hystérésis pratiquement rectangulaire. Ainsi, si une impulsion de tension est envoyée aux bornes primaires 14 et 15, elle sera transmise ou non aux bornes 16 et 17 de l'enroulement secondaire 9 selon l'état de magnétisation du tore 7, c'est-à-dire selon le sens du courant qui a précédennnent traversé le primaire 4 du transforma teur 3. Ensuite, l'information sur le sens du courant ayant précé Xdemment traversé le primaire est utilisée pour déterminer lequel des thyristors 1 ou 2 peut Autre déclenché en premier. Le procéde selon la présente invention va entre exposé plus en détail en se référant à la figure 3, dans laquelle des blocs assurant diverses fonctions logiques sont représentés. Le bloc 20 désigne un circuit permettant de mettre en conduction de façon synchrone, c 'est-à-dire à la suite d'un passage à zéro de la tension d'alimenta tion, l'un et l'autre des thyristors 1 et 2 de façon alternée. Un tel circuit connu ne sera pas décrit en détail ici. Le bloc 20 reçoit com- me première entrée un signal. 21 correspondant à la tension d'alimen station prise à la borne 10 mise en forme par l'intermédiaire d'un cir cuit de mise en forme 22. Ce circuit 20 reçoit,également, un signal 23 de'validation-inhibition en provenance du circuit logique 24. Ce circuit logique 24 reçoit un signal de comptage 25 en provenance d'un circuit 26 connecté au point 18 qui fournit, après une mise en forme, un comptage du nombre d'alternances qui traversent le circuit primaire 4 du transformateur 3. Ce circuit logique 24 reçoit également un signal 27 en provenance d'un moyen d'affichage et de commande de mise en route 28 qui sert à l'utilisateur pour afficher le nombre d'alternances souhaitées et pour déterminer la mise en marche du poste de soudure. Le circuit logique 24 comprend des moyens pour envoyer des impulsions sur les bornes 14 et 15 du primaire 8 du tore 7, et des moyens pour recevoir, à partir des bornes 16 et 17 du secondaire 9 de ce tore, le signal indiquant l'état de polarisation du tore.Les bornes 16 et 17 sont connectées à un circuit logique permettant de déterminer le signal de validation 23 pour que l'une ou l'autre des gâchettes 12 ou 13 soit inhibée de façon que la première alternance passant dans le primaire du transformateur 3 soit de sens opposé à l'alternance qui a précédé l'arrêt du passage de courant dans ce transformateur. Le signal de comptage 25 et le signal d'affichage 27 sont comparés pour amener le circuit logique 24 à envoyer un signal 23 inhibant les gâchettes des deux thyristors quand le comptage devient égal à l'affichage. Ainsi, un nombre déterminé d'alternances traversera le primaire 4 du transformateur 3. Dans le mode de réalisation exposé ci-dessus, le dispositif logique doit discriminer à partir des bornes 16 et 17 un état "O" d'un état "1". En fait, quand le courant envoyé au primaire du tore 7 est dans le sens de la saturation de ce tore, la tension apparaissant au secondaire ne sera jamais strictement nulle et il peut être difficile pour le circuit logique de discriminer les deux états. Ainsi, selon une variante de la présente invention, il est prévu d'utiliser deux tores dont les enroulements primaires sont combinés en série mais enroulés en sens inverse de sorte que l'impulsion envoyée au primaire de ces tores est toujours transmise par l'un ou l'autre des secondaires et non par les deux. Ainsi, la discrimination du sens du courant principal ayant préalablement traversé ces tores peut être simplifiée. La figure 4 représente un mode d'application de la présente invention dans lequel le transformateur de soudure n'est plus utilisé pour transmettre un courant alternatif de son primaire à son secondaire, mais pour transmettre du primaire au secondaire une impul sion de courant produite par un moyen de stockage d'énergie tel qu un condensateur 30. Le transformateur est disposé dans un pont dont les branches opposées comprennent des moyens de conduction unidirectionnelle telle que des thyristors, les gâchettes des thyristors I placées sur les branches opposées étant couplées ainsi que les gSchettes des thyristors 2 placées sur les autres branches opposées. Le transformateur 3 ainsi que le tore de détection du sens du passage du courant 7 précédeirrnent décrit sont disposés sur une diagonale de ce pont dont l'autre diagonale est connectée au condensateur 30. Ainsi, selon que les thyristors 1 ou les thyristors 2 sont rendus conducteurs par le circuit logique connecté au tore 7, un courant traversera le transformateur 3 dans un sens ou dans l'autre et ce sens sera changé pour chaque impulsion successive. Dans la description précédente, les différents éléments représentés sous forme de blocs peutent être réalisés de toute façon connue de l'homme de l'art. ta présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent autre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'homme de l'art REVENDICATIONS 1 - Procédé de commande de mise sous tension d'un transformateur alimenté par du courant alternatif, caractérisé en ce comprend les étapes suivantes - mémoriser le sens de passage du courant ayant précédé cette mise sous tension du transformateur; - utiliser cette information mémorisée pour agir sur un moyen de conduction afin de déterminer le passage du courant dans le transformateur dans le sens opposé au sens ayant précédemment traversé ce transformateur. 2- Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mémorisation est constitué par un tore magnétique à cycle d'hystérésis sensiblement rectangulaire. 3 - Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de mémorisation est constitué par deux tores dont les enroulements primaires sont en série et bobinés en sens inverse. 4 - Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de conduction est constitué par deux thyristors en anti-parallèle, cet ensemble antiparallèle étant disposé en série avec le primaire du transformateur. 5 - Dispositif de commande de mise sous tension d'un transformateur alimenté en impulsions, caractérisé en ce que le transformateur est disposé dans un pont de thyristors et en ce qutil comprend un moyen de mémorisation disposé en série avec ce transformateur dans la diagonale de ce pont de thyristors,les gâchettes des thyristors opposés de ce pont étant couplées et chacun des couples de gâchettes étant actionnés alternativement par le moyen de mémoire.