Brevet FR2383544A1 — publié le 19781006

La présente invention se rapporte à un appareil servant à alimenter des Bléments consommateurs de courant continu. Les appareils redresseurs servant à alimenter des consommateurs de courant continu sont généralement formés d'un ou de plusieurs transformateurs d'alimentation, de l'unité de redressement ainsi que des organes régleurs dans le circuit de courant primaire ou secondaire. La configuration de ces unités essentielles est rendue plus difficile par les facteurs suivants se rapportant à la demande de matière et à l'encombrement de ces appareils. La puissance du transformateur est déterminée, en plus du montage du redresseur utilisé et du courant continu nominal de sortie de l'appareil, par la tension continue de sortie la plus élevée qui est rendue nécessaire.Lorsque la caractéristique désirée U-I de 11 appareil redresseur présente un tracé à pIat ou descendant, c'est-à-dire lorsqu'une tension continue de sortie beaucoup plus importante est associée à un courant continu de sortie plus faible, par rapport à la tension qui se rapporte normalement au courant continu de sortie nominal, la puissance du transformateur d'alimentation de l'appareil redresseur, donc les caractéristiques du type de transformateur qui sont déterminantes pour la demande en matière ainsi que pour l'encombrement du transformateur, est déterminée par une tension continue de sortie plus grande1 pour laquelle la puissance caractéristique du transformateur est beaucoup plus grande que celle des transformateurs qui est déterminée par la tension continue de sortie correspondant au courant continu naninal. I1 en resulte qu'un tel transformateur présente un encombrement important. Le problème de l'augmentation de la puissance du transformateur d'alimentation a été contourné dans certains cas de la pratique, par le montage d'unités d'alimentation auxiliaires dans ltappareil, qui assurent la tension continue de sortie plus importante associée au courant continu de sortie plus faible. Toutefois, cette solution a entraidé la division des puissances nominales des appareils entre deux unités d'alimentation si bien qu'au point de vue de la demande en matière et de l'encombrement aucun avantage particulier n'a été atteint. I1 est également connu d'obvier ces difficultés en utilisant un organe de réglage à courant continu qui ne peut toutefois etre utilisé que de manière limitée en raison de sa complexité relativement grande. L'unité de redressement est formée très fréquemment dans la pratique en raison des avantages précités, d'un montage unidirectionnel triphasé à six impulsions. Ce redresseur en montage unidirectionnel triphasé à six impulsions est alimenté actuellement par l'intermédiaire de bobines secondaires montées sur les colonnes d'un transformateur triphasé. Pour assurer la rentabilité du fonctionnement de -semi-conducteurs, la durée plus longue de conduction du courant ainsi que la déviation parallèle du courant par les semi-conducteurs, on monte également dans l'appareil des bobines d'absorption. Les organes de réglage dans le circuit de courant primaire ou secondaire fonctionnent le plus souvent suivant un principe de fonctionnement magnétique.Par ailleurs, l'utilisation des montages à triac dans le circuit primaire ainsi que l'utilisation de thyristors à éléments redresseurs commandés dans le circuit secondaire sont également répandues. L'inconvénient des organes de réglage agissant dans le circuit primaire et le circuit secondaire , qui sont des amplificateurs magnétiques, réside dans leur encombrement important. Le but de la présente invention est de configurer un appareil redresseur électrique à caractéristique U-I plate ou décroissante dans lequel la tension continue de sortie plus importante appartenant au courant continu de sortie plus faible est assurée par un transformateur à puissance réduite. Le but de la présente invention est donc pour le montage unidirectionnel triphasé à six impulsions utilisé dans l'appareil redresseur d'assurer une conduction parallèle du courant des éléments semi-conducteurs donc d'augementer la durée de conduction du courant sans devoir monter de filtre d'absorption, l'invention visant également à réduire considérablement la demande en matière ainsi que l'encombrement de ltorgane de réglage à fonctionnement magnétique utilisé dans ltappareil redresseur. L'invention réside donc dans un appareil électrique pour alimenter des éléments consommateurs de courant continu qui est formé d'un transformateur triphasé ainsi que d'une unité de redressement avec comme parties essentielles de l'appareil, des éléments redresseurs commandés ou non commandés, et dans lequel les trois colonnes du transformateur triphasé formant une partie principale, sont disposées dans l'espace de telle manière qu'au moins la première extrémité de chaque colonne de phase est reliée par des culasses séparées à respectivement une extrémité des deux autres colonnes de phase tandis que les autres extrémités de colonnes sont reliées par une culasse commune, et en ce que sur les colonnes du corps magnétique ainsi formé sont disposées le-s bobines de colonnes et sur des culasses séparées au contraire, les bobines de culasse tandis que le système de bobines triphasé formé par les bobines de colonnes est réalisé sous forme d'un montage en zigzag, > en triangle ou en étoile et que l'appareil est monté en ayant une entrée prévue pour etre raccordée à un réseau d'alimentation en courant triphasé L'invention réside donc dans le fait que les premières extrémités de toutes les bobines de culasses sont réunies entre elles et les autres extrémités desdites bobines sont connectées aux bornes d'entrée de l'autre partie principale de l'appareil, c'est-à-dire à l'unité de redressement unidirectionnel triphasé à six impulsions, lesdites bornes d'entrée étant prévues pour etre branchées à un réseau d'alimentation en courant triphasé. Conformément à l'invention, il est avantageux qu'entre les bornes du système de bobines triphasé formé par les bobines de colonnes du transformateur, qui sont prévues pour etre raccordées à un réseau d'alimentation en courant triphasé, et les bornes de connexion du réseau d'alimentation en courant triphasé soient montées en série respectivement une bobine de colonne de l'amplificateur magnétique triphasé et que trois colonnes du corps magnétique de fer de l'amplificateur magnétique triphasé soient disposées dans l'espace de telle manière qu'au moins une extrémité des colonnes de phase sot reliée par l'intermédiaire de culasses séparées à respectivement une extrémité des deux autres colonnes, tandis que les autres extrémités desdites colonnes sont réunies entre elles par une culasse commune et que sur les colonnes du corps magnétique ainsi formé sont montées les bobines de colonnes et que sur des culasses séparées, pour produire une excitation de courant continu, on a prévu des bobines d'excitation appropriées qui sont munies d'un organe de commande ou de réglage. Les appareils redresseurs conformes à l'invention sont en mesure de fournir une caractéristique U-I à tracé descendant ou plat méme lorsqu'on utilise un transformateur d'alimentation triphasé de puissance beaucoup plus faible Simultanément, on obtient une charge avantageuse des éléments semi-conducteurs du montage redresseur unidirectionnel triphasé à six impulsions sans utiliser de bobines d'absorption. Les avantages précités ont leur origine dans le fait que le flux de culasse obtenir par l'arrangement prévu selon la présente invention, est totalement utilisé par les bobines de culasses.L'appareil conforme à l'invention permet une fonction de réglage magnétique dans le circuit primaire en demandant très peu de matière et en utilisant un faible encombrement par l'emploi d'un amplificateur magnétique triphasé présentant une structure très avantageuse En ce qui concerne la réalisation du bat fixé par la présente invention, il est particulièrement avantageux lorsque l'on utilise une structure identique ou pratiquement identique pour l'amplificateur magnétique triphasé et le transformateur triphasé de l'appareil étant donné que ces deux parties forment une unité de construction commusme, si bien que respectivement une colonne aussi bien du transformateur que de l'amplificateur magnétique est entourée par une bobine commune et que le système de bobines triphasé formé par les bobines de colonnes se -présente sous fors d'un montage en étoile > en triangle ou en zigzag et peut être ainsi connecté au réseau d'alimentation en courant triphasé Le système de bobines primaire triphasé constitué par les bobines communes exécute les fonctions des bobines de l'amplificateur magnétique triphasé ainsi que celles des bobines primaires du transformateur triphasé Les bobines de culasse sont bien entendu montées séparément sur les culasses de l'amplificateur magnétique ou les culasses du transformateur. Le redres seur triphasé à six impulsions utilisé dans l'appareil redresseur peut entre équipé de semi-conducteurs commandés ou non commandés ou encore de semi-conducteurs partiellement commandés et partiellement non commandés Les caractéristiques avantageuses de l'appareil ne sont pas perturbées lorsque dans le circuit redresseur on monte en série avec l'appareil consommateur, une inductance. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence à un dessin illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel La figure unique montre le montage de principe de l'appareil redresseur électrique à caractéristique U-I décroissante ou pratiquement plate. Dans l'exemple de réalisation représenté, sur les bornes 1 et 2 délivrant une tension continue, on peut connecter un élément consommateur qui demande une caractéristique décroissante ou sensiblement plate, par exemple un appareil électrique à souder, un accumulateur ou analogue. Les parties constituantes essentielles de l'appareil sont, dans cet exemple de réalisation, un transformateur triphasé 3 ainsi que l'unité redres seuse 4 connue contenant les éléments redresseurs. Les colonnes 5, 6 et 7 du transformateur 3 sont disposées dans l'espace de telle manière que la première extrémité de la colonne 5 est reliée par l'intermédiaire de culasses 8 et 10 séparées respectivement à une extrémité de la colonne 6 ou 7. De la même manière, la première extrémité de la colonne 6 est reliée par l'inter- médiaire de culasses séparées 8 et 9 à respectivement une extrémité des colonnes 5 et 7 de même que la première extrémité de la colonne 7 est reliée par l'intermédiaire de la culasse séparée 9 ou 10 à respectivement une extrémité des colonnes 6 ou 5. Les autres extrémités des colonnes 5, 6 et 7 sont reliées entre elles par une culasse commune.La culasse commune représente, dans cet exemple de réalisation, le point de rencontre des trois colonnes 5, 6 et 7. Sur les trois colonnes 5, 6 et 7 du transformateur 3 sont montées les trois bobines de colonnes 11, 12 et 13 qui, dans cet exemple de réalisation, forment par un montage en étoile, le système de bobines primaire du transformateur 3. Aux points 14, 15 et 16 du système de bobines primaire on peut connecter soit un réseau de courant triphasé, soit un amplificateur magnétique triphasé 20. Dans l'exemple de réalisation représenté, aux bornes 15, 16 et 17, sont appliquées les extrémités des bobines de colonnes 33, 34 et 35 de l'amplificateur magnétique triphasé 20. Les entrées des bobines de colonnes 33, 34 et 35 sont reliées aux bornes 17, 18 et 19 du réseau d'alimentation en courant triphasé. Sur les culasses séparées 8, 9 et 10 du transformateur 3 sont montées les bobines 21, 22, 23, 24 ainsi que 25 et 26. Les premières extrémités de toutes les bobines de culasses sont reliées entre elles tandis que les autres extrémités sont connectées vaux bornes d'entrée 27, 28, 29, 30, 31, 32 de l'unité redresseuse unidirectionnelle triphasée à six impulsions de type déjà connu, les bornes servant à être reliées à un réseau d'alimentation en courant triphasé. De cette façon, les tensions alternatives induites dans les bobines de culasses 21, 22, 23, 24, 25 et 26, donc dans les bobines secondaires, sont ainsi couplées aux bornes 27, 28, 29, 30, 31, 32 de l'unité redresseuse 24 déjà connue. La structure du corps de fer de l'amplificateur magnétique triphasé formé par les colonnes 36, 37, 38 et les culasses séparées 39, 40, 41 est identique suivant le mode de réalisation représenté sur les dessins, à la structure du corps de fer du transformateur 3 si bien que ceci ne sera pas expliqué plus en détail. Sur les colonnes 36, 37, 39 sont montées les bobines de colonnes 33, 34, 35, clest-à-dire les bobines de travail de l'amplificateur magnétique 20 qui servent d'éléments de réglage coté primaire. La dimension des opérations de réglage au point de vue primaire est déterminée par l'excitation de courant continu qui est provoquée par l'unité de réglage et de commande 40 et par les bobines de culasses 42, 43, 44, 45, 46 et 47 montées en série dans cet exemple de réalisation et prévues sur des culasses séparées 39, 40 et 41. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Appareil électrique pour alimenter des éléments consommateurs de courant continu, qui est formé d'un transformateur triphasé et diune unité redresseuse équipée d'éléments redresseurs commandés ou non commandés formant des parties constituantes essentielles, dans lequel les trois colonnes du transformateur triphasé formant une première partie constituante de l'appareil sont disposées dans l'espace de telle manière que respectivement une extrémité des colonnes de phase est reliée par l'intermédiaire de culasses séparées à une extrémité des deux autres colonnes de phase, tandis que les autres extrémités des colonnes sont reliées entre elles par une- culasse commune, et dans lequel sur les colonnes du corps de fer ainsi formé sont montées des bobines de colonnes et sur les culasses séparées des bobines de culasses, le système de bobines triphasé formé par les bobines de colonnes étant réalisé sous forme d'un montage en étoile, en triangle ou en zigzag, tandis que l'appareil comprend une entrée pour être raccordé à un réseau d'alimentation en courant triphase, caractérisé en ce que les premières extrémités de toutes les bobines de culasses sont reliées entre elles et que les autres extrémités des bobines de culasses précitées sont connectées aux bornes d'entrée de l'autre partie principale constituante de l'appareil, à savoir l'unité de redressement triphasé de type déjà connu, lesdites bornes d'entrée étant prévues pour être raccordées à un réseau d'alimentation en courant triphasé. 2. Appareil électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que entre les bornes prévues pour être reliées au réseau d'alimentation en courant triphasé du système de bobine triphasé formé par les bobines de colonnes du transformateur et les bornes du réseau d'alimentation en courant triphasé est montée en série respectivement une bobine de colonnes de phase d'un amplificateur magnétique triphasé et en ce que les trois colonnes du corps de fer de l'amplificateur magnétique triphasé sont disposées dans l'espace de telle manière que respectivement une extrémité des bobines de phase est reliée par l'intermédiaire de culasses séparées à une extrémité des deux autres colonnes tandis que les autres extrémités des colonnes sont reliées par une culasse commune, et en ce que sur les colonnes du corps de fer ainsi formé sont montées les bobines de colonnes et sur les culasses séparéés les bobines de culasses d'excitation qui sont prévues pour produire une excitation de courant continu et sont munies d'organes de réglage et de commande. 3. Appareil électrique selon Ia revendication 2, caractérisé en ce que les colonnes du transformateur triphasé associées respectivement à une phase ainsi que de l'amplificateur magnétique triphasé sont entourées à titre de parties constituantes principales de l'appareil, par des bobines de colonnes communes et en ce que le système de bobines triphasé formé à partir desdites bobines de colonnes est réalisé sous forme d'un montage en étoile, en triangle ou en zigzag qui est connecté aux bornes du réseau d' alimentation en courant triphasé.