Brevet FR2371721A1 — publié le 19780616

L'invention concerne les dispositifs de commande et, en particulier, les dispositifs de commande d'un transformateur réglé par l'aimantation, par exemple, d'un transformateur à aimantation de deux culasses La présente invention peut être utilisée dans des régula- teurs-stabilisateurs de tension et dans des sources d'alimentation qui desservent différents processus technologiques et utilisent des transformateurs réglés par l'aimantation. Le problème posé par cette branche de la technique consisto dans ltélaboration et le perfectionnement des circuits de commande des transformateurs régles par l'aimantation de leurs céments, par exemple, des culasses du circuit magnétique, permettant d'élever les performances énergetiques des transformateurs. I1 existe un dispositif de commande d'un transformateur réglé par l'aimantation différentielle des culasses qui comporte un ensemble comparateur de tension dont la sortie est reliée à un amplificateur intermédiaire. Les sorties de l'amplificateur intermédiaire sont connectées aux entrées des amplificateurs de puissance dont les sorties, à leur tour, sont reliées aux enroulements de commande des culasses du transformateur en assurant leur mise en service successive. La tension de sortie du transformateur est appliquée à l'en- semble comparateur de tension. L'ensemble de consigne et de mesure de la tension fournit à ltentree de l'amplificateur intermédiaire un signal d'écart, dont la valeur et la polarité sont fonction de lté- cart de la tension de sortie par rapport à celle de consigne. Comme on emploie comme amplificateur intermédiaire un relais à semi-conducteur sans contact, les amplificateurs de puissance fonctionnent en régime de commutation. Si la tension de sortie est supérieure à celle de consigne, c'est l'enroulement de commande de la culasse supérieure qui est;con- necte, tandis que ltenroulement de commande de la culasse médiane est déconnecté. Le courant circulant dans l'enroulement de commande de la culasse supérieure croit et celui de la culasse médiane diminue. Simultanément, la réluctance de la culasse superieure augmente, et celle de la culasse mediane decroit. L'accouplement de flux des spires du secondaire disposé dans le logement supérieur formé par les culasses commandées diminue et, par consequent, on observe la dimi nution de la f.é.m. induite dans ces spires. La tension de sortie du transformateur diminue. Lorsque la tension de sortie est inférieure à celle de consigne, la polarité du signal prélevé sur l'en- semble comparateur de tension change. L'enroulement de la culasse superieure est déconnecté et l'enroulement de la culasse médiane se trouve connecté. Le courant circulant dans l'enroulement de commande de la culasse supérieure commence à diminuer et celui dans l'en- roulement de la culasse médiane à croître.La perméance de la culasse supérieure croit et celle de la culasse mediane diminue. L'accouplement de flux des spires du secondaire disposé dans le logement superieur commence à croître. Il y a un accroissement de la f.é.m. induite dans ces spires et, par conséquent, une élévation de la tension de sortie du transformateur jusqu'au moment où la tension de sortie dépasse celle de consigne. Ainsi, par le branchement successif des culasses supérieure et médiane, la tension de sortie est maintenue constante avec une précision prédéterminée par suite d'une certaine inertie du système magnétique du transformateur. Le dispositif connu effectue une commande différentielle des culasses du transformateur vu que, lors de la régulation et de la stabilisation, grâce à l'inductance des enroulements de commande et à la présence de diodes de shuntage, le courant continu de commande circule simultanément, tant dans l'enroulement de commande de la culasse médiane que dans l'enroulement de commande de la culasse supérieure, de sorte que les deux culasses sont aimantees mais qu'unie culasse se trouve plus saturee que l'autre. Quand le régulateur se trouve en position médiante, les deux culasses sont aimantées d'une façon égale. Grace au fait que, pratiquement, dans toute la gamme de régulation continue de la tension, sauf les valeurs limites, les deux culasses se trouvent aimantées, la réluctance offerte au flux magnetique alternatif est grande; c'est pourquoi le courant de fonctionnement à vide du transformateur à aimantation différentielle des culasses atteint en certaines positions du régulateur une valeur notable par rapport au courant de charge Par consequent, le rendement du transformateur est très faible. La puissance de commande des culasses du transformateur à aimantation différentielle reste constante. L'invention vise à créer un dispositif de commande d'un transformateur réglé par l'aimantation dont la censtruction du circuit permette de réduire sensiblement le courant en fonctionnement à vide-du transformateur et la puissance moyenne de commande de l'aimantation des culasses dans la gamme de régulation continue de la tension, en élevant ainsi le rendement du transformateur. Le problème pose est résolu du fait que, dans le dispositif de commande d'un transformateur réglé par l'aimantation d'au moins deux éléments de son circuit magnétique, qui comporte un ensemble comparateur de tension dont I'entrée est reliée au transformateur et la sortie est connectée à un amplificateur intermediaire dont une des sorties est reliée à l'un de plusieurs amplificateurs de puissance qui sont reliés chacun à un des enroulements de commande disposés sur des éléments à aimanter du circuit magnétique du transformateur, conformément à l'invention, il est prévu un amplificateur intermediaire auxiliaire monts en série et en opposition avec l'am- plificateur intermédiaire et dont la sortie est reliée à un autre amplificateur de puissance, des résistances entant en autre montées en parallèle aux entrées des amplificateurs intermédiaire et inter me di ai re auxiliaire. L'invention proposée permet de réduire sensiblement le courant de fonctionnement à vide d'un transformateur réglé par l'aimantation d'au moins deux éléments du circuit magnétique, de réduire les pertes de puissance et, par conséquent, d'élever le rendement et de diminuer la puissance de commande. D'autres particularités de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple concret d'exécution illustré par les dessins annexés, sur lesquels - la Fig. 1 représente un schéma synoptique du dispositif de commande selon l'invention, d'un transformateur réglé par l'aimantation; - la Fig. 2 est un schéma électrique de principe du dispositif de commande selon l'invention d'un transformateur reglé par l'aimantation. Le dispositif de commande d'un transformateur réglé par l'aimantation comporte un transformateur 1 (Fig.l), dont une sortie 2 est reliée à une entrée 3 d'un ensemble 4 comparateur de tension.Une sortie 5 de l'ensemble 4 comparateur de tension est connectée a une entrée 6 d'un amplificateur intermédiaire 7. Une sortie 8 de l'amplificateur intermédiaire 7 est reliée à une entrée 9 d'un amplificateur de puissance 10. L'amplificateur de puissance 10 est connecté à un enroulement 11 de commande du transformateur 1. Une deuxième sortie 12 de l'ensemble 4 comparateur de tension est reliée à une entrée 13 d'un amplificateur intermédiaire auxiliaire 14. Une sortie 15 de l'amplificateur intermédiaire auxiliaire 14 est reliée à une entrée 16 d'un autre amplificateur de puissance 17.L'amplificateur de puissance 17 est connecté à un autre enroulement 18 de commande du transformateur 1. L'alimentation des amplificateurs in termediaires 7, 14 et des amplificateurs de puissance 10, 17 se fait en courant continu à partir d'un bloc d'alimentation 19. L'ensemble 4 (Fig.2) comparateur de tension comporte un pont redresseur 20 à diodes 21, 22, 23, 24, 25 26. Le pont redresseur 20 est connecté, via une résistance 27, dans une diagonale d'un pont parametrique 30 entre des points 28 et 29. Le pont paramétrique 30 comporte des résistances 31, 32, des régulateurs de tensions 33, 34 et un condensateur 35 dont les sorties sont reliées aux points 28, 29. La seconde diagonale du pont paramétrique 30, entre les sorties 5, 12, est connectée å des diodes 36, 3i branchées en parallèle et en opposition, à des résistances montées en série 38, 39 et aux entrées 6, 13 des amplificateurs intermédiaires 7, 14. L'amplificateur intermédiaire 7 comporte un transistor 40. La base du transistor 40 est reliée via une résistance 41, un point de connexion 42, à la sortie 5 de l'ensemble 4 comparateur. Le point de connexion 42 est relié des résistances 43 et 39. L'autre. borne de la résistance 39 est reliée à l'émetteur du transistor 40 et au bloc d'alimentation 19 via un point de connexion 44. L'autre borne de la résistance 43 est également reliée au bloc d'alimentation 19 via une résistance 45 et un point de connexion 46. Le collecteur du transistor 40 est relié au bloc d'alimentation 19 via une résistance 47 et un point 46 et à la base d'un transistor 49 par l'intermédiaire d'une diode 48. La base du transistor 49 est reliée à travers une résistance 50 et un point de connexion 51 au bloc 19 d'alimentation.Le collecteur du transistor 49 est relié à la base du transistor 40 via une résistance 52 et au bloc d'alimentation 19 via une résistance 53 et le point de connexion 46. L'amplificateur 10 de puissance comporte un transistor 54. La base du transistor 54 est reliée à la sortie 8 de l'amplificateur intermédiaire 7 via une diode 55 et au bloc d'alimentation 19 à travers une résistance 56 et le point de connexion 51. L'émetteur du transistor 54 est connecte via le point de connexion 44 au bloc d'alimentation 19, comme le sont les émetteurs des transistors 40 et 49. Le collecteur du transistor 54 est relié au bloc d'alimentation 19 via une résistance 57, une diode 58 et un enroulement de commande 11 montés en parallèle. L'amplificateur intermédiaire auxiliaire 14 utilise un montage analogue à celui de l'amplificateur intermédiaire 7. De même l'amplificateur de puissance 17 est réalisé d'après un montage analogue à celui de l'amplificateur de puissance 10. La tension de sortie du transformateur 1 (Fig.1) attaque l'ensemble 4 comparateur de tension. Les sorties 5, 12 de l'ensemble 4 comparateur de tension fournissent un signal d'écart, dont la valeur et la polarité sont définies par l'écart de la tension de sortie par rapport à celle de consigne. Ce signal attaque les entrées 6,13 mises en série et en opposition des amplificateurs intermédiaires 7, 14. Comme amplificateurs intermédiaires 7, 14 on utilise des relais polarisés sans contacts. Durant la régulation et la stabilisation de la tension un signal positif est appliqué par exemple à l'entrée 6 de l'amplificateur intermédiaire 7, tandis que l'entrée 13 de l'amplificateur intermédiaire auxiliaire 14 est attaquée par un signal négatif. L'amplificateur intermédiaire 7 dont l'entrée 6 est attaquée par le signal positif ne change pas son état durant le réglage et maintient l'amplificateur 10 de puissance à ltétat bloqué. Ainsi, l'enroulement 11 de commande relié à l'amplificateur de puissance 10 n'est pas parcouru par un courant lorsque le signal d'écart a cette polarité. L'amplificateur intermédiaire auxiliaire 14 dont l'entrée 13 est attaquée par le signal négatif change son état en fonction de la valeur de ce signal. Simultanément, l'amplificateur de puissance 17 dont l'entrée 16 est reliée à l'amplificateur intermédiaire auxiliaire 14 change son état. Le courant dans l'enroulement 18 de commande du transformateur 1 relié à l'amplificateur de puissance 17 varie, lui aussi, de façon à éliminer tout écart de la tension de sortie par rapport à celle de consigne Si par suite d'une variation de la valeur de consigne du courant de charge ou des fluctuations de tension d'alimentation du secteur, il s'avère que le signal d'écart a changé de polarité, l'en- trée 6 de l'amplificateur intermédiaire 7 se trouve attaquée par le signal négatif et l'entrée 13 de l'amplificateur intermédiaire auxiliaire 14 par le signal positif.Dans le cas d'une telle polarité du signal d'écart, l'amplificateur intermédiaire auxiliaire 14 ne change pas d'état et maintient bloqué l'amplificateur de puissance 17. Le courant ne circule pas dans l'enroulement de commande 18 du transformateur 1. L'amplificateur intermédiaire 7 dont l'entrée est attaquée par un signal négatif change d'état en fonction de la valeur du signal. Respectivement, l'amplificateur de puissance 10 change d'état et le courant dans- l'enroulement de commande li du transformateur 1 varie de façon à éliminer tout écart entre la tension de sortie et celle de consigne. Ainsi, durant la régulation et la stabilisation de la tension, le courant dans un des enroulements de commande 11, 18 est é-gaI à zéro, tandis qu'il change dans l'autre enroulement de commande 11 ou 18 en fonction de l'écart de la tension de sortie par rapport à celle de consigne, c'est-à-dire que durant le réglage, une seule culasse commandée du transformateur 1 se trouve aimantée. Une telle aimantation des culasses du transformateur 1, lorsque, durant le réglage de la tension, une seule des deux culasses commandées se trouve aimantée, est appelée aimantation séparée des culasses du transformateur 1, à la différence de l'aimantation différentielle des culasses suivant laquelle les deux culasses sont aimantées pendant la régulation de la tension. La caractéristique de commutation de l'amplificateur intermédiaire 7 est obtenue grâce à la réaction entre le collecteur du transistor 49 (Fig.2) et la base du transistor 40 à travers la résistance 52. Les diodes 36, 37 protègent les entrées 6, 13 des amplificateurs intermédiaires 7, 14 contre les surtensions en régimes transistoires. Les résistances 38, 39 assurent le passage du courant à travers la jonction émetteur-base du transistor 40 à une polarité déterminée. La diode 58 protège le transistor 54 contre les surtensions, contre les commutations et assure une continuité du courant dans les enroulements 11, 18 de commande. La résistance 45 sert à élever la sensibilité des amplificateurs intermédiaires 7, 14. Ainsi, grâce å l'introduction d'un amplificateur intermédiai re auxiliaire 14 et I la mise des entrées 6, 13 des amplificateurs intermédiaires 7, 14 en série et en opposition, on obtient l'aimantation séparée des culasses du transformateur 1, ce qui permet de réduire notablement le courant en fonctionnement à vide du transformateur 1, de réduire la puissance moyenne de commande dans la gamme de régulation continue de la tension par aimantation des culasses du transformateur 1, et donc d'élever le rendement du transformateur 1. R E V E N D I CA T I O N Dispositif de commande d'un transformateur réglé par l'aimantation d'au moins deux éléments de son circuit magnétique, comportant un ensemble comparateur de tension dont l'entrée est connectée au transformateur et la sortie A un amplificateur intermédiaire dont l'une des sorties est connectée à l'un de plusieurs amplificateurs de puissance reliés chacun à l'un des enroulements de commande disposés sur des éléments à aimanter du circuit magnétique du transformateur, caractérisé en ce qu'il comporte un amplificateur intermédiaire auxiliaire monté en série et en opposition avec l'amplifica- teur intermédiaire et dont la sortie est reliée å un autre amplificateur de puissance, des résistances étant en outre montées en parallèle aux entrées des amplificateurs intermédiaire et intermédiaire auxiliaire.