Brevet FR2397091A1 — publié le 19790202

La présente invention concerne un appareil electronique per-mettant de créer et de stabiliser un arc électrique et permettant également d'alimenter une source lumineuse quelconque ou de fournir une alimentation à caractéristique non-linéaire pour application aux moteurs électriques, ceci a' partir d'une source d'énergie électrique fournissant un courant alternatif ou continu. On connaît de nombreux appareils assurant de maniare spécifique chacune de ces fonctions. Mais on ne connaît pas dans le com- merce d'appareils pouvant remplir toutes ces fonctions. L'appareil selon l'invention permet d'obtenir un tel résultat, ceci avec un poids et-un volume tres faibles. On ajoutera que cet appareil qui peut fonctionner de maniere autonome lorsqu'il utilise l'énergie électrique emmagasinée dans un accumulateur ou comme poste fixe lorsqu'il utilise l'énergie électrique fournie par le secteur, procure des avantages d'emploi particulièrement remarquables. Ainsi, on n'ignore pas que le fonctionnement de tous les posç tes à soudure à l'arc connus provoque l'émission d'un important rayonnement d'ultra-violets. Ce rayonnement est notoirement dangereux pour l'utilisateur et traduit en fait une perte d'énergie. On a constaté par contre que lorsqu'on utilisait l'appareil, objet de l'invention, comme poste à soudure, ce rayonnement était très sensiblement diminué. Une telle constatation autorise la for- mulation de conclusions avantageuses en ce qui concerne le probleme de la sécurité d'emploi et il est permis d'avancer l'hypothèse que cette limitation de l'intensité du rayonnement aboutit en réalité à un gain de puissance. Cet appareil réalise une combinaison automatique, permanente et souple de trois régimes de tension au moins une tension faible mais de fort courent d'une part, fournie directement par la source d'énergie électrique basse tension (accumulateur ou secteur par exemple) - une tension moyenne de courant moyen d'autre part - et une tension élevée de faible courant enfin. Cette combinaison est essentiellement obtenue par un mélan- geur analogique qui permet d'effectuer le passage d'un régime a l'autre de manière souple. En effet, comme nous le verrons dans la suite de la description, chaque régime entraîne le suivant ce qui permet d'éviter les ruptures à chaque transition. On assiste ainsi a' un phénomène d'auto-régulation qui sera particulièrement bien mis ca évidence a lk 1enture de la courbe ci-après illustrant le fonctionnement de l'appareil. Le régime de tension élevée et de faible courant correspond au moment du démarrage ou de l'amorçage. Ce régime est obtenu par un générateur de surtension permanente qui permet de créer dans le cas d'une utilisation de l'appareil comme poste a' soudure, un petit arc de démarrage et qui, dans l'hypothèse d'une rupture accidentelle, facilite le réarmorçage. Dans le cas d'une utilisation de l'appareil pour l'alimentation d'un moteur électrique un tel moyen permet notamment d'obtenir une surtension au démarrage. Le régime de tension moyenne et de courant moyen est un régime intermédiaire entre le régime d'amorçage ou de démarrage et le régime normal de fonctionnement qui correspond à une tension faible et a' un courant de forte intensité fourni directement, comme on l'a vu, par la source d'énergie basse tension employée. Le régime intermédiaire est obtenu au moyen de réservoirs énergétique èlrctriques reliés à un dispositif commandant leur remplissage a la source d'énergie et leur déversement vers la sortie. Le fonctionnement de ces réservoirs énergétiques électriques s'effectue ainsi en deux temps - dans un premier temps, chaque réservoir est rempli par la source dlenergie ; ans un deuxième temps, ces réservoirs sont élevés à la tension de ladite source d'énergie et ils se vident alors avec une tension qui est un multiple entier de celle de cette dernière. Le dispositif commandant ce fonctionnement en deux temps consiste principalement en une horloge de commande tournante constituée par un circuit principal de référence de temps fournissant un signal électrique à un amplificateur multiphasé qui produit des signaux de commande se succédant dans le temps. On notera que ce dispositif permet de réduire l'influence des résistances parasites dues aux cables de liaison et au cablage interne de l'appareil. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés qui représentent un schéma de principe de l'appareil conforme à l'invention (figure 1) et la courbe de fonctionnement théorique annoncée dudit appareil (figure 2). Ce dernier est alimenté, par exemple, par un accumulateur electri > ae 1. Après cet accumulateur, on trouve des circuits de protection 2 reEplissant trois fonctions : - ces circuits assurent en premier lieu la protection thermique de l'ensemble de appareil - ils assurent en second lieu une protection contre les erreurs de branchement - et ils permettent éventuellement, en dernier lieu, de relier ledit appareil à un dispositif externe de télécommande. Ces circuits aboutissent à un mélangeur analogique 3 auquel sont reliés des réservoirs énergétiques électriques 4. Le mélangeur analogique 3 est constitué de diodes jouant le rôle- de circuit antiretour à double effet, ceci afin d'éviter-que l'énergie produite par les réservoirs 4 ne retourne vers l'accumulateur. Ces réservoirs électriques qui sont de forte valeur sont reliés à un dispositif commandant dans un premier temps leur remplissage par l'accumulateur et, dans un second temps, leur déversement vers les sorties P1 et P2 de l'appareil. Ce dispositif de commande comprénd un circuit principal de référence de temps 5 qui peut consister par exemple en un oscillateur. Ce circuit 5 fournit un signal électrique à un amplificateur multiphasé 6 qui produit des signaux de commande successifs destinés à plusieurs modules 7. La caractéristique principale du circuit 5 et de l'amplifl- cateur multiphasé 6 est de produire des signaux présentant une grande stabilité dans le temps. Ces signaux sont transmis aux modules 7, dont le nombre et l'interconnexion peuvent varier en fonction de la puissance désirée, chacun de ces modules commandant le remplissage puis le déversement d'un réservoir énergétique électrique associé A la sortie du mélangeur analogique 3 est relié un générateur de surtension permanente 8 comprenant d'une part, un circuit auxiliaire de référence de temps et d'autre part, un circuit élévateur de tension. Ainsi que nous l'avons vu, ce générateur permet d'améliorer les caractéristiques d'amorçage dans le cas d'une utilisation de l'appareil comme poste à'soudure. I1 fournit, en effet, à la sortie du mélangeur analogique, une tension de pré-souflage de l'arc électrique produit. On ajoutera que dans le cas d'une utilisation de l'appareil comme commande moteur, ce générateur peut être éventuellement supprimé. On peut voir que la sortie du mélangeur analogique et du ge nérateur de surtension permanente est reliée à l'entrée d'un élément 9. Ct élément a pour but de fournir une régulation en courant. Sa sortie est reliée à l'un des plots représentés. Lorsque l'appareil fonctionne comme poste fixe, autrement dit lorsqu'il utilise l'énergie électrique fournie par le secteur, il est nécessaire de lui associer un adaptateur qui peut être de conception classique ou électronique. Cet adaptateur qui n'est pas représenté peut par ailleurs être utilisé comme chargeur de batteries et servir a' l'alimentation de clôtures électriques, à l'alimentation de démarrage de secours pour véhicule ou encore, comme alimentateur pour remplacer un accumulateur. La courbe de fonctionnement de l'appareil reproduite à la figure 2 illustre la combinaison des trois régimes ci-dessus décrits. Les coordonnées représentent respectivement la tension, exprimée en volts et l'intensité du courant, exprimée en ampères. On constate ainsi que le régime d'amorçage ou de démarrage fourni par le générateur de surtension permanente correspond à une tension élevée (de l'ordre de 8O V > et å un courant de faible intensité (o,î A envirion) Ce régime entraîne un régime intermédiaire correspondant à une tension d;;çnviron 48 V et d un courant d'intensité moyenne (de l'ordre de 70 a' 8o8}. Ce régime intermédiaire est obtenu comme on l'a dit par le jeu des réservoirs énergétiques électriques qui fournissent une tension qui est un multiple entier de celle de la source d'énergie a' laquelle ils sont remplis. Ce régime intermédiaire précède le régime normal de fonctionnement de l'appareilcorrespondant à une tension de 24 V environ et à un courant de forte intensité (supérieur à 100 A) fourni par ladite source d'énergie. Le profil de la courbe démontre ainsi le phénomène d'autorégulation évoqué ci-dessus. Lors de chaque transition, chaque régime d'alimentation produit un effet cumulatif avec le régime qui précède ou qui suit. Bien entendu, les données chiffrées qui précèdent ne sont mentionnées qu'a' titre purement indicatif et nullement limitatif. L'invention qui vient d'être décrite possède un vaste domaine d'applications industrielles et notamment comme il est dit au début de la présente description l'appareil qui en est l'objet peut être utilisé comme poste à soudure (même sous gaz neutres, tel que l'argon) comme poste à découper, pour la brasure å l'arc, pour la soudure par points, pour l'alimentation de lampes a' arc ou de toute autre source lumineuse, pour l'alimentation de moteurs électriques, etc... REVEND I CAT IONS 1 - Appareil électronique basse tension destiné à créer et à stabiliser un arc électrique et destiné également a' l'alimentation de moteurs éclectiques ou de sources lumineuses, ceci à partir d'une source quelconque d'énergie électrique, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'in comporte un mélangeur analogique permettant d'obtenir une combinai- son automatique/ permanente et souple de trois régimes cc tension au moins : - une tension faible mais de fort courant d'une part, fournie par la susdite source d'énergie - une tension moyenne de courant moyen d'autre part, fournie par des réservoirs énergétiques électriques ; - une tension élevée de faible courant enfin, fournie par un générateur de surtension permanente. 2 - Appareil selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que le susdit mélangeur analogique est constitue de diodes jouant le rôle de circuit anti-retour à double effet. 3 - Appareil selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que le susdit générateur de surtension permanente est constin tué par un -âircuit auxiliaire de référence de temps d'une part et par un circuit élévateur de tension a vautre part 4 - Appareil selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT que les susdits réservoirs énergétiques électriques qui sont de forte valeur, sont reliés à un dispositif commandant leur rem- plissage à la source d'énergie et leur déversement vers la sortie. 5 - Appareil selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT que le susdit dispositif de commande consiste principalement en une horloge constituée par un circuit principal de référence de temps fournissant un signal électrique à un amplificateur multipha- sé qui produit des signaux de commande successifs. 6 - Appareil selon chacune des revendicacons précédentes prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il comporte des circuits de protection assurant à la fois une protection thermique dudit appareil et une protection contre les erreurs de branchement et per mettant également de le télécommander par un dispositif externe con- nu ou non. 7 - Appareil selon chacune des revendicatioas précédentes prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT que l'on associe audit a pareil lorsque celui-ci utilise une source de courant alternatif, un adaptateur de conception classique ou électronique