Brevet FR2351542A1 — publié le 19771209

La présente invention se rapporte aux générateurs électriques haute tension et vise en particulier ceux fonctionnant par rupture de charge magnétique à partir d'une tension continue. Elle s'applique par exemple, à l'allumage automobile ou encore aux électrificateurs de clôtures métalliques. Les générateurs de ce type sont en général composés d'une alimentation continue, d'une bobine d'induction primaire couplée magnétiquement â une bobine secondaire élévatrice de tension et d'un dispositif rupteur entre les deux. Le fonctionnement de ces appareils s'effectue en deux temps. Pendant un court instant, le rupteur qui peut être mécanique ouyélec- tronique, relie la source continue à la bobine primaire, lui permettant de se charger magnétiquement. Le rupteur est ensuite ouvert rapidement interrompant le passage du courant continu et faisant ainsi apparattre aux bornes de la bobine primaire une surtension de courte durée de à la variation brutale du flux magnétique. Cette surtension primaire est ensuite multipliée grâce à la bobine secondaire à plus grand nombre de spires. Dans les dispositifs de l'art antérieur, la valeur du voltage d & l'impulsion ainsi créé dépend fortement de la valeur de la tension continue d'alimentation. Cet inconvénient se traduit par exemple par une diminution de l'efficacité de l'allumage automobile lorsque la tension de l'accumulateur décroit. Dans le cas d'un électrificateur de clôture métallique utilisé pour la garde du bétail, cela se traduit par une efficacité moins grande de la barrière lorsque la tension de l'accumulateur ou de la pile diminue. Il s'en suit dans les faits, une utilisation possible de moins longue durée des sources utilisées. La présente invention se caractérise par le fait qu'elle permet de conserver une tension électrique constante pour l'impulsion haute tension ainsi réalisée. D'autres avantages ressortiront de la description de l'invention, des dessins annexés ainsi que des moyens de réalisation présentés à titre d'exemple dans le texte. La figure (1) est un schéma simplifié des dispositifs de l'art antérieur. La figure (2) représente en fonction de la tension continue d'alimentation, les variations du temps de charge magnétique et de la haute tension d'impulsion. La figure (3) représente l'allure de la charge magnétique pour deux tensions d'alimentation différentes. La figure (4) représente la loi de variation du temps de charge magnétique avec la tension d'alimentation pour avoir une mEme charge magnétique La figure (5) montre deux moyens d'obtenir une constante de temps variant avec la tension d'alimentation. La figure (6) montre un premier moyen permettant d'obtenir l'effet recherché. La figure (7) montre un deuxième moyen permettant également d'obtenir effet recherché. La figure (8) est un exemple de réalisation de la présente invention appliqyée aux électrificateurs de clôture métallique. La figure (9) montre le résultat obtenu avec la présente invention en comparaison du système antérieur. Un générateur d'impulsions haute tension de l'art antérieur est représenté schématiquement sur la figure (1) où 1 représente la source d'alimentation continue, 2 le rupteur avec son dispositif de commande et 3 la bobine d'induction couplée à un secondaire élévateur de tension par un noyau magnétique appelé dans la suite du texte ineifféremment bobine ou transformateur; La source d'alimentation continue 1 peut etre un accumulateur ou une pile, et sa tension peut varier de façon importante (30%) en fonction de ltétat du système de recharge pour une automobile ou de la durée d'utilisation pour un électrificateur de clsture métallique.Le rupteur 2 est un dispositif mécanique, électromécanique ou électronique dont le rôle est de commander le passage du courant électrique dans la bobine 3 pendant un temps To nécessaire pour obteniez une charge magnétique convenable de cette dernière et puis d'interrompre brutalement le courant afin d'obtenir unbimpulsion haute tension par suite de la variation très rapide du flux magnétique primaire. Ce temps de charge magnétique To est fixé par des moyens complétement mécaniques (par exemple, vis platinées d'une automobile-) électromécaniques (par exemple, volant à inertie entratné par aimantation dans le cas d'un électificateur de clôture) ou électroniques à l'aide d'unXhorloge à semi-conducteurs commandant un relais ou un transistor de puissance. En général, ce temps To dépend de la tension continue d'alimentation V et sa courbe caractéristique est représentée en 4 sur la figure (2). il s'ensuit une variation de la charge magnétique et par conséquent une variation de la haute tension de l'impulsion délivrée, telle qu'elle est représentée en 5 sur la figure (2). Si L est l'inductance du primaire du transformateur et Io le courant électrique atteint à l'instant To, l'énergie magnétique stockée au primaire sera Eo = 1/2 L x Io? La valeur de la haute tension étant proportionnelle à l'énergie Eo et l'inductance L étant constante dans des conditions normales d'utilisation, il faut donc avoir un courant de charge magnétique Io identique au moment de la rupture quelle que soit la tension d'alimentation V. La loi de variation de l'intensité de charge magnétique du circuit de la figure I= V (1) est : -e- x T . Cette loi de variation de l'intensité en fonction du temps est représentée figure (3) en 6 pour 3ne tension donnée Vo et en 7 pour une tension deux fois plus faible : V1 = Vo 2 On voit que pour atteindre la même intensité de charge magnétique Io il faudra un temps de charge magnétique deux fois plus long lorsque l'on travaille à la tension moitié. De façon plus générale, le temps de contact To nécessaire pour obte Lic nir un courant Io constant est donné par 11 équation : To = ~V~~ . On voit donc que To doit varier hyperboliquement avec V et sa loi de variation théorique idéale est représentée en 8 sur la figure (4). La présente invention décrit des moyens,électroniques qui permettent d'obtenir une telle variation du tempçde contact avec la tension d'alimentation dans la gamme d'utilisation des sources continues. Le temps de contact est réglé dans une horloge électronique par une constante de temps associant la charge d'un condensateur C à travers une résistance R. Le temps caractéristique de charge est égal à T = RC. La présente invention consiste donc à faire varier T en faisant varier automatiquement un des deux éléments avec la tension. Pour cela, on peut utiliser soit une résistance variable 9 sur la figure (5) soit un condensateur 10. Un premier moyen de réalisation est représenté figure (6) où la résistance variable est constituée d'une VDR 11 associée à une résistance en série 12 et une résistance en parallèle 13. Ces dernières sont calculées de façon à obtenir la bonne variation de T au voisinage de la tension {'utilisation à partir des caractéristiques de la VDR 11. Dans l'exemple décrit figure (6), le déclenchement commandant la fin de la charge magnétique est réalisé par un dispositif à seuil, ci un transistor unijonction qui s'amorce dés que la tension aux bornes du condensateur 15 teint la valeur de seuil. Un deuxième moyen d'obtenir une résistance variant avec la tension est représenté figure (7). La résistance 16 est mise en parallèle avec une ou plusieurs diodes 17 en série et une résistance de plus faible valeur 18. Lorsque la tension d'alimentation est faible, les diodes con duisent peu et la constante de temps correspond à la résistance 16. Lors- que la tension d'alimentation est plus élevée, les diodes conduisent et c'est la résistance 18 qui fixe la constante de temps. Un choix judicieux des valeurs des résistances 16 et 18 et du' nombre des diodes 17 permet d'adapter ce dispositif très peu onéreux aux différents cas rencontrés. Un exemple de réalisation complet de la présente invention appliqué aux électrificateurs de clôture métallique est représenté figure (8). Cet exemple est donné à titre descriptif mais nullement limitatif de la présente invention. Les performances obtenues démontrant l'intérêt de l'invention sont présentées sur le graphique de la figure (9). L'horloge commandant le rupteur de charge magnétique 19 est un multivibrateur à transistors complémentazres 20 et 21. La constante de temps de l'hor- loge est analogue t celle décrite précédemment figure (7) et est constituée du cohdensateur 22, des résistances 23 et 24 ainsi que des deux diodes au silicium 25 ; elles fixent le temps pendant lequel les transistors 20 et 21 vont conduire, alimentant ainsi le relais 26 dont le contact 19 fixe la durée de la charge magnétique dans le transformateur 27. Lorsque la tension de la pile 28 varie, la figure (9) donne la variation correspçndante de la tension sur la clôture avec le dispositif de la presente lnventlon en 2, et avec le dispoditif précédent en 30. On voit que dans la zone d'utilisation de la pile pepro- sentée en traits hachurés sur la figure (9), la haute tension d'utilisation est pratiquement invariante, alors que la tension continue est passée de Il à 7,5 volts. REVENDICATIONS 1 Perfectionnement apporté aux générateurs d'impulsions haute tension adaptés à l'allumage automobile ou aux électrificateurs de clôtures métalliques du genre comportant une bobine d'induction alimentée en courant continu où la surtension est réalisée au moyen d'un rupteur du courant d'alimentation, lui-meme commandé par un moyen électronique délivrant une impulsion de charge magnétique dont la durée fixée par une constante de temps R x C, est inversement proportionnelle à la tension d'alimentation. 2 Perfectionnement suivant la revendication 1 où la durée variable avec la tension est réalisée par une résistance variable en sens contraire de la tension en série avec un condensateur. 3 Perfectionnement suivant la revendication 1 où la durée variable avec la tension est réalisée par un condensateur variable zens contraire de la tension en série avec une résistance. 4 Perfectionnement suivant les revendications 1 et 2 où la résistance variable est réalisée d'une association d'une VDR en série avec une résistance et l'ensemble étant en parallèle avec une seconde résistance. 5 Perfectionnement suivant les revendications 7 et 2 où la résistance variable est réalisée par une association série parallèle de diodes avec des résistances.