Brevet FR2417884A1 — publié le 19790914

L'invention a pour objet un dispositif de branchement pour réduire l'ondulation du courant et de la tension d'un alternateur triphasé, notamment pour des véhicules automobiles, avec un enroulement statorique selon un branchement en étoile et un enroulement d'excitation tournant engendrant le champ magnétique alternatif variable, et avec des diodes assoeiées à l'enroulement statorique redressant le courant alternatif délivré ainsi qu'avec d'autres diodes branchées entre le centre de l'étoile et la borne positive ou bien la borne négative pour redresser le troisième harmonique. I1 est connu dans le cas d'alternateurs dont l'enroulement statorique fixe est disposé suivant un branchement en étoile, de relier le centre de l'étoile de cet enroulement statorique par l'intermédiaire de diodes supplémentaires avec les bornes de raccordement c3té positif et côté négatif du générateur, grâce à quoi on parvient à utiliser également le courant de phase du troisième harmonique de l'ensemble de l'enroulement statorique et à l'ajouter au courant délivré par le générateur I1 est toutefois désavantageux dans ce cas que l'ondulation du courant et de la tension des générateurs munis de telles diodes supplémentaires, avec l'utilisation du courant de phase redressé du troisième harmonique, s'élève de façon importante corrélativement avec une élévation de la valeur moyennas du courant utilisable du générateur. Cette ondulation est une fonction de la vitesse de rotation de l'alternateur, et à cause des courants d'alimentation habituellement très élevés dans les réseaux de bord des véhicules automobiles, ne peut être réduite avec des moyens électriques habituels, tels que des filtres, etc... L'invention a pour but d'éviter cet inconvénient, et concerne à cet effet un dispositif du type ci-dessus caractérisé en ce qu'entre le centre de l'étoile de l'enroulement statorique et le raccordement respectif de la diode supplémentaire, est branché un dispositif de décalage de phase engendrant un décalage de phase du troisième harmonique par rapport à l'ondulation de base de la tension de phase. Par rapport aux réalisations connues, le dispositif conforme à l'invention présente l'avantage de parvenir, pour une charge du générateur d'importance comparable, à réduire de façon importante l'ondulation du courant et de la tension d'alternateur avec des diodes supplémentaires, et en fait à la réduire au-dessous de la valeur d'ondulation qui se manifeste dans le cas d'un courant de génerateur lorsque sans utiliser le courant de phase du troisième harmonique, seuls sont utilisés les trois courants de phase redressés de 1' ondulation de base. Comme autre avantage, il est à considérer que la réduction de l'ondulation des alternateurs, peut être effectuée avec des moyens relativement très simples et, en conséquence, économiques. DeB dispositions exposées dans la suite permettent d'obtenir d'autres formes de réalisation avantageuses et des perfectionnements du dispositif de branchement conforte à l'invention. Il est particulièrement avantageux d'utiliser une résistance, un condensateur, ou bien une inductance. comme dispositif de décalage de phase, et lorsqu'on utilise eolrree dispositif de décalage de phase une inductance, c elle-ci peut être immédiatement constituée en tant que partie de l'enroulement statorique de générateur. ;'invention sera mieux comprise en regarni de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels : - la figure 1 montre les courbes d'évolution des courants de phase ou des courants totaux de générateurs dans le cas d'alternateurs triphasés d'un type de construction connu ; - la figure 2 montre par contre les courbes d'évolution des courants de phase et des courants de générateurs dans le cas d'un alternateur triphasé amélioré conformément à l'invention ;; - la figure 3 représente schématiquement une forme de réalisation possible du branchement complémentaire de l'enroulement statorique d'un alternateur pour réduire l'ondulation ; - la figure 4 représente un astre exemple de réa- lisation du branchement d'un enroulert statorique d'un alternateur triphasé, grace auquel l'ondulation des tensions et des courants délivrés par ce générateur peut également être réduite. Avant d'en venir au détail du dispositif de branchement conforme à l'invention, et pour en faciliter la compré- hension, on va tout d'abord, en se référant à la courbe 1, expliquer les courbes d'évolution dans le temps ou bien selon une échelle angulaire électrique des courants de phase et de8 courants de générateur dans le cas d'alternateurs triphasés d'une réalisation classique. Dans le cas d'un alternateur triphasés l'enroulement statorique 1 (voir figure 3) comporte trois enroulements indépendants les uns des autres la, lb et Ic. Dans chacun de ces enroulements prend naissance une tension alternative ou bien passe un courant alternatif appelé courant de phase. Les différentes parties de l'enroulement statorique sont disposées de façon telle que les phases sont respectivement décalées dans le temps de 1200 les unes par rapport aux autres. Un tel courant de phase et notamment le courant de phase de l'ondulation de base, est représenté sur la figure 1 par la courbe I. il s'agit du courant de phase d'une partie d'enroulement quelconque, et dans ce cas, il est à considérer de façon simplifiée, qu'une période de ce courant de phase de l'ondulation de base correspondant à la courbe I (3600) correspond à une révolution du champ de l'induit lorsque celui-ci est seulement d'une constitution bipolaire (p8le sud, p81e nord).Si l'on redresse l'ensemble des trois courants de phase de l'ondulation de base des trois parties du bobinage statorique, et ceci à l'aide de respectivement trois diodes positives 2a et trois diodes négatives 2b (voir à nouveau lafigure 3), il en résulte alors un courant de sortie du générateur correspondant à la courbe II de la figure 1, le centre de l'étoile de l'enroulement statorique 1 étant à priori conçu comme un point de branchement interne non relié. Ce courant de générateur correspondant à la courbe II comporte une ondulation 8 X1. il est maintenant possible dans le cas d'un générateur, dont l'enroulement statorique est disposé selon un branchement en étoile, comme cela est en majeure partie le cas pour les alternateurs triphasés, d'utiliser en supplément le courant de phase du troisième harmonique induit dans l'enroulement statorique, en raccordant notamment le centre de l'étoile et de ltenroulement statorique 1 par l'intermédiaire de diodes supplémentaires 3a (comme diode positive) et 3b (comme diode négative) de façon complémentaire avec le conducteur positif ou bien avec le conducteur négatif selon la polarisation représentée sur la figure 3. Le courant de phase initial, non redressé, du troisième harmonique, est représenté sur la figure 1 par III. Du fait du redressement, il en résulte, de façon connue, la courbe III' constituée par le rabattement vers le haut des parties négatives de courant du troisième harmonique. Ce courant de phase ainsi redressé s'ajoute ensuite dans le cas d'un courant de générateur avec des diodes supplémentaires au courant de générateur redressé de l'ondu3*tion de base sans diode supplémentaire, si bien qu'il en résume une courbe d'évolution correspondant à IV de la figure 1 qui comporte une fraction d'ondulation extrêmement élevée correspondant à ffi h . Pour réduire cette ondulation élevée des courants de générateurs ou des tensions de générateurs (la figure 1 montre seulement les conditions de courant dans le cas d'un alternateur triphasé) l'idée de base de la présente invention consiste en ce que, entre le centre d'étoile 5 de l'enroulement statorique et le raccordement respectif de la diode supplémentaire, est branché un dispositif de décalage de phase 4, qui, l'alternateur étant en charge, donc dans des conditions de fonctionnement normales, décale lé courant de phase du troisième harmonique d'un angle de phase déterminé par rapport à ltondula- tion de base de la tension de phase (courant de phase). Pour ce dispositif de décalage de phase, il peut s'agir d'une résistance 6, d'une inductance 7 ou bien d'un condensateur 8, comme cela est indiqué sur la figure 3.De préférence, le dispositif de décalage de phase est constitué de façon telle que la chute de tension sur 1 1élément constitutif déterminant le décalage de phase aboutit à un décalage de phase résultant d 'environ 300 électrique. On peut déduire de la représentation de la figure 29 qu'un tel décalage de phase du courant du troisième harmonique conduit à une courbe d'évolution V du courant décalé en phase, mais non redressé, et à une courbe d'évolution V' après redressement. Sur la figure 2, on a indiqué à nouveau en tirets fins, la courbe d'évolution I d'ion courant de phase de l'ondu- lation de base, si bien que 'onpeut constater le décalage de phase, résultant du dispositif de décalage de phase 4 du troisième harmonique (courbe V) par rapport à l'ondulation de base (courbe I) par comparaison des figures 1 et 2.Si lton ajoute le courant redressé décalé en phase de 300 électrique du troisième harmonique correspondant à la courbe Vg au courant de générateur également représenté sans diodes supplémentaires, de façon correspondante à la courbe II de la figure 2, il en résulte désormais un courant total de générateur avec des diodes supplémentaires (et décalage de phase) correspondant à la courbe VI dont l'ondulation t x3 est très réduite, et en fait encore plus réduite que l'ondulation t I1 Il dcun courant de géné- rateur redressé sans diodes supplémentaires, cBest-à-dire sans utilisation du troisième harmonique dans l'enroulement statorique. La raison de cette ondulation réduite est immanente pour ainsi dire au système de générateur et est à rattacher à ce que du fait du décalage de phase du courant du troisième harmonique, un "creux d'ondulation de courant" du murant de phase redressé de l'ondulation de base, coïncide avec une "pointe d'ondulation de courant" du troisième harmonique décalé en phase, et inversement, tandis que sans le décalage de phase mentionné, conformément à la courbe de la figure 1, il y a une addition des "pointes d'ondulation de courant" avec les "craux d'orXdtlSEtion de courant" respectivement de l'ondulation de base et de l'har- monique, si bien que la fraction d'ondulation est encore amplifiée alors qu'au contraire par le dispositif de branchement selon l'invention correspondant aux oourbes de la figure 2 était au contraire éliminée dans toute la mesure du possible ou supprimée. La figure 4 montre un autre exemple de réalisation du branchement d'un enroulement statorique d'un alternateur triphasé avec des diodes supplémentaires et un dispositif de décalage de phase, cette fois sous la forme de condensateurs. Le point de jonction des deux diodes supplémentaires 3a', 3b' est séparé et les bornes libres des diodes sont respectivement reliées chacune en ce qui la concerne par l'intermédiaire de condensateurs 8a, 8b avec le centre d'étoile de l'enroulement statorique 1. Dans une autre forme de réalisation avantageuse de la présente invention, dans le cas ou l'on utilise une inductance 7 comme dispositif de décalage de phase entre le centre d'étoile 5 de l'enroulement statorique 1 et le point de raccordement entre les diodes supplémentaires 3a, 3b (figure 3) cette inductance peut être réalisée sous la forme d'une partie de l'enroulement du générateur, si bien que la dépense supplémentaire pour le dispositif de décalage de phase est encore réduite. Par la mise en oeuvre de moyens économiques et en utilisant le courant de phase du troisième harmonique dans le cas d'un alternateur, l'invention parvient à réduire l'ondula- tion des grandeurs électriques délivrées par cet alternateur dans une mesure importante, cette réduction de l'ondulation étant obtenue en faisant appel à des grandeurs propres à l'alternateur sous la forme d'une compensation et non au branchement supplémentaire d'éléments constitutifs habituellement prévus pour la réduction de Itondulation des courants et des tensions. REVEEDICATIONS 10) Dispositif de branchement pour réduire l'ondulation du courant et de la tension d'un alternateur triphasé, notamment pour des véhicules automobiles, avec un enroulement statorique selon un branchement en étoile et un enroulement d'excitation tournant engendrant le champ magnétique alternatif variable, et avec des diodes associées à l'enroulement statorique redressant le courant alternatif délivré ainsi qu'avec d'autres diodes branchées entre le centre de l'étoile et la borne positive (bic) ou bien la borne négative (D-) pour redresser le troisième harmonique, dispoqitif de branchement caractérisé en ce qu'entre le centre de l'étoile (5) de l'enroulement statorique (1) et le raccordement respectif de la diode supplémentaire (3a, 3b, 3a', 3b') est branché un dispositif (4) de décalage de phase engendrant un décalage de phase du troisième harmonique par rapport à l'ondulation de base de la tension de phase. 20) Dispositif de branchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de décalage de phase est ure résistance (6) une inductance (7) et/ou un condensateur (8). 30) Dispositif de branchement selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de décalage de phse (4) est dimensionné de façon telle que la chute de tension sur ce dispositif engendre un décalage résultant de phase d'environ 300 électrique par rapport à l'ondulation de base. 40) Dispositif de branchement selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de décalage de phase est une inductance (7) constituée par une partie de bobinage du bobinage statorique (i) de l'alternateur. 50) Dispositif de branchement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté-risé en ce que les bornes des diodes supplémentaires 3a' 3b') destinées à titre reliées au centre de l'étoile de l'enroulement statorique (1) sont reliées séparément avec cet enroulement statorique par l'intermédiaire de condensateurs (8a, 8b).