Brevet FR2402338A1 — publié le 19790330

La présente invention concerne d'une manière générale 1' alimentation en courant redressé, à partir d'une source de courant alternatif, le secteur par exemple, d'un quelconque organe à commande électromagnétique, et vise plus particulièrement, mais non exclusivement, l'alimentation en courant redressé des freins, communément dits freins d1rgence ou freins de sécurité, qui fonctionnent par manque de courant. Ces freins équipen par exemple rsuellement des engins de levage, tels que grues et ponts ronlents. Un tel frein est sollicité en serrage par des moyens élastiques, et sa commande comporte un électro-aimant dont l'armatnre mobile est apte à la commander en desserrage à l'ensontre de ces moyens élastiques lorsque la bobine correspondante est sous tension 1 cette bobine est normalement sous tension, en sorte que le fzein est normalement desserré, mais, en cas d'urgense, 1' alimentation de ladite bobine est coupée, et le frein est immé- diatement commandé en serrage par les moyens élastiques dont il est équipé a' cet effet. L'une des difficultés à résoudre pour l'alimentation de la bobine de l'électro-aimant de commande de tels freins, résulte de ce que cette alimentation doit satisfaire à deux exigences contradictoires : la première est que, en régime normal, c'està-dire frein desserré, qui est le régine le plus fréquent, la bobine dudit électro-aimant ne doit être traversée, pour des rui sons évidentes d'économie, que par un courant minimal correspondant à la puissance électrique, relativement faible, juste suffisante pour assurer le maintien au collage de l'arrature mobile commandée par cet électro-simant, et done le dessurrage du frein ; la deuxième est que, au contraire, lors d'un demserrage du frein consécutif à un serrage de celui-ci, il est nécessaire à la bobine de 1' électro-aimant de commande de ce frein de développer une puissance électrique importante, et donc d'être parcourue par un courant important, pour être en mesure d'azmu- ler l'entrefer qui s'est établi, au desserrage du frein, entre l'armature mobile qu'elle commande et la culasse associée à cellc- ci. La puissance nécessaire à cet effet est d'autant plus élevée que les moyens élastiques dont les effets sont alors à vaincre sont usuellement eux-m8mes très puissants pour être en mesure d'assurer, lorsqu'ils entrent en action à la mise en oeuvre du frein, un freinage rapide et efficace de celui-ci. Pour répondre à cette double exigence, il a été proposé d'assurer l'alimentation d'un tel organe à commande électromagnétique en courant redressé et de mettre en oeuvre à cet effet un dispositif d'alimentation comportant un transformateur, dont l'enroulement primaire doit être branché sur une source de courant alternatif, et un étage de redressement, dont la borne de sortie négative est reliée à une prise d'un enroulement secondaire dudit transformateur, interrédiaire entre les bornes d'extrémité de celui-ci et dont la borne de sortie positive est desservie en parallèle par deux diodes ce redressement reliées chacune respectivement auxdites bornes d'extrémité dudit enroulement secondaire. Dans les dispositifs d'alimantation de ce type usuellement mis en oeuvre à ce jour, la prite considérée de l'enroulement secondaire du transformateur est an point milieu de cet enroule ment secondaire, et conjointlenment, tel Qll décrit par exemple dans le brevet français enregistré le 15 Mai 1972 sous le No 72 17244 et publié sous le No 2 16S 262 les deux diodes de redressement mises en oeuvre sont l'une et l'autre des diodes contrélées, en pratique des thyristers, aurquelles il est assbeié un circuit de commande, en vue de la fourniture, soit d'une sur- tension, en régime transtoire, pour entrée en action de la conmande électromagnétique desservie, soit une intensité réduite, en régime permanent, pour simple maintion en action de ladite commande électromagnétique. Dans un tel dispos connu, les diodes contrôlées mises en oeuvre fonctionnent en permanence en en régime transin mire, elles laissent passer le courant en pleine demi-altermande pos tive, tandis qu'en régime permanent, qui deit doit être un régime d'économie, elles ne le laissent passer que pour ure frac tion seulement de chaque demi-alternance. Bien que ces dispositifs aient dommé et domnent $ucor, la tisfaction, ils présentent divers inconvénients. Outre que, comme souligné ci-dessus, ils mettant en oeuvre deux diodes contrôlées, dont le prix individuel n'est pas négligeable, et que ces diodes codntrôlées interviennent en permenence ce qui est préjudiciable à leur longévité, ils sont sensibles aux perturbations inévitables du secteur qui les alimente. En effet, le circuit de commande associé aux diodes contrôlées pour ouverture de celles-ci, soit en- synchronisme avec le passage à zéro du courant,en régime transitoire, soit en retard sur ce passage à zéro, en régime permanent, comporte un étage oscillant, fonctionnant à une première fréquence en régime transitoire et à une deuxième fréquence en régime permanent, et piloté par la sinusode meme du courant délivré par le secteur. De ce fait, toute perturbation sur le courant du secteur se répercute dans le fonctionnement de ce circuit et cet inconvénient est d'autant plus gênant que les dispositifs d'alimentation en courant redressé correspondants fonctionnent usuellement en boucle ouverte, ctest-à-dire sans boucle de retour propre à assurer par contre-réaction une régulation. La fiabilité de ces dispositifs est de ce fait très incertaine. En pratique, pour améliorer cette fiabilité, il est usuel, dans les zones-oA le secteur est réputé pour être très perturbe', de les équiper d'une boucle de régulation, ce qui ne manque pas d'en augmenter la complexité, et partant, le coût, La présente invention a d'une manière générale pour objet une disposition permettant d'assurer au moindre colt, et avec une grande fiabilité, l'alimentation en courant redressé recherchée, sans crainte d'éventuelles perturbations sur le secteur d'alimentation correspondant. De manière plus précise, elle a pour objet un dispositif d'alimentation en courant redressé pour organe à commande électromagnétique, par exemple frein, du genre comportant un transfor- mateur dont 1' enroulement primaire doit être branché sur une source de courant alternatif, et un étage de redressement, dont la borne de sortie négative est reliée a une prise d'un enroulement secondaire dudit transformateur intermédiaire entre les bornes d'extrémité de celui-ci et dont la borne de sortie positive est desservie en parallèle par deux diodes de redressement, qui sont reliées chacune respectivement auxdites bornes d'extrE- mité dudit enroulement secondaire, et dont une au moins est une diode contrôlée a' laquelle est associé un circuit de commande, en vue de fournir soit une surintensité, en régime transitoire, soit une intensité réduite, en régime permanent, ce dispositif d'alimentation étant caractérisé en ce que la prise intermé- diaire de l'enroulement secondaire concerné dudit transformateur est dissymétrique, cette prise partageant ledit enroulement se- condaire en deux parties inégales, seule l'une des diodes de redressement est contrôlée, c.ette diode de redressement contrôlée étant réliée à la borne d'extrémité de la partie la plus importante dudit enroulement secondaire, et le circuit de commande associé à ladite diode de redressement contrôlée est adapte à commander celle-ci en ouverture en pleine demi-alternance, pour la totalité du régime transitoire, et en fermeture en pleine demi-alternance, pour la totalité du régime permanent. En régime transitoire, l'une et l'autre des demi-alternances d'une alternance sont redressées, la première, qui correspond à la partie la plus importante de l'enroulement secondaire concerné, par la diode contrôlé, et la seconde, qui correspond è la partie la moins importante de cet enroulement par la diode ordinaire, ce qui fournit globalement la surintenstié recherchée en régime permanent, seule est redressée la deuxième demi-alternance, et la partie correspondante de l'enroulement secondaire concerné est choisie juste suffisante pour fournir alors l'intensité réduite recherchée. Suivant l'invention, une seule diode contrôlé suffit à la discrimination de régime recherchée, et celle-ci fonctionnant en quelque sorte par tout en rien, puisqu'elle est ouverte en régime transitoire et fermée en régime permanent, en pleine demi atlernance, sans hachage de celle-ci son amorçage est sur et son circuit de commande ne nécessite ças la mise en oeuvre d'un éta- ge oscillant s il suffit d'un interrupteur commandé, en pratique transistor, qui est normalement passant et qui est asservi en blocage à un organe de temporisation éventuellement par l'inter- médiaire d'un autre interrupteur comnrwrdé de même type ; dans tous les cas il est insensible à d'éventnelles perturbations da secteur d'alimentation. Les conditions étant égales par ailleurs, le dispositif d' alimentation en courant redressé suivant Tinvention est donc moins coûteux et plus fiable quelles dispositifs d'alimentation comparables connus à ce jour. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exem- ple, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels la figure 1 est un bloc diagramme 'un dispositif suivant l'invention la figure 2t est un diagramme illustrant le fonctionnement de ce dispositif en régime transitoire la figure 2B est une courbe illustrant le fonctionnement de ce dispositif en régime permanent. Le dispositif d'alimentation en courant redressé suivent l'invention comporte d'une manière générale un transformateur 10, dont l'enroulement primaire 11 doit 8tre branché sur une source de courant alternatif 12, en pratique le secteur, et un étage de redressement 13, dont la berne de sortie négative 15 est reliée à une prise 17 d'un enroulement secondaire 18 du trans- formateur 10 intermédiaére onère les bormes d'extrémité 19 et 20 de cet enroulement aecondaire, et dont la borne de sortie positive 22 est desservie en parallèle par deux; dictes de redrease- ment 23 et 24 reliées chacune respectivement auxdites bornes d' extrémité 19 et 20 dudit enroulement secondaire 16. Suivant l'invention, la price intermédiaire 17 de l'emroulement secondaire 18 du transformateur 10 est dissymétrique, cette prise partageant ledit enroulement secondaire e deux parties inégales, l'une, 26, la plus importante, entre la borne d'extrémité 19 dudit enroulement seconduire et la prise intermédiaire 17, l'autre, 27, la moins importante, entre cette prise intermédiaire 17 et la borne d'extrémite 20 de cet enroulement secon- daire 18. Par exemple, pour fixer les idées, la partie %Cb la plus im- portante de l'enroulement secondaire 18 peut correspondre globalement à 95 volts, et la partie 27 la moles importante do est enroulement secondaire à 25 volts. Conjointement, suivant l'invention, seule l'une, 23, des diodes de redressement est une diode contrôlés, en pratique un thyristor, l'autre, 24, de ces diodes de redressement étant une simple diode ordinsire, et cette diode contrôlée 23 est reliée à la borne d'extrémité 19 de la partie 28 la plas importante de l'enroulement secondaire 18. Â cette diode contrôlée 23 est associé un circuit de com- mande 28, et celui-ci comporte, pour son alimentation, un deu- xième enroulement secondaire 29 du transformateur 10. Le circuit de commande 28 comporte an outre une diode do redressement 30 qui, par l'intermédiaire d'une résistance 31 formant un filtre avec un condensateur 32, d'un interrupteur commandé 33 formé en pratique d'un transistor, d'une diode d' orientation 34. et d'une résistance de limitation de courant 35, relie l'une des bornes de l'enroulement secondaire 29 à l'électrode de commande 36 de la diode contrôlée 23, tandis que l'au tre des bornes dudit enroulement secondaire 29 est reliée directement à la borne de sortie de ladite diode contrôlée 23, une résistance 37 étant interposée entre cette borne de sortie et l' électrode de commande 36. L'interrupteur contrôle 3 est normalement passant et il est asservi en blocage, par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé 39, en pratique un transiter, normalement bloqué à un organe de temporisation formé d'un cendensateur 40 et d'une résistance 41 et inséré sur le circuit de base de cet interrupteur commandé 39. Sur le circuit de base de l'interrupteur 39 est également insérée une diode Zener 42 et, de même, pour régulation de l'ensemble, une diode Zener 43 est insérée sur le circuit de base de l'interrupteur commandé 33. Dans l'exemple de réalisation représenté, tous les composants de l'étage de redressement 13 et du circuit de commande 28 sont regroupés sur une meme carte de suppert 45, qui porte égale ment une protection anti-surtensio:i 46, établie aux bornes de I1 enroulement secondaire 18 du transformateur 10, et une diode de récupération 47, établie entre les bornes de sorthe 15, 22 de l'étage de redressement 13. Dans l'exemple représenté, les bornes de sortie 15, 22 de l'étage de redressement 13 ne constitue pas directement les deznes de sortie du dispositif. En effet, envre des bornes de cortie 15, 22 et les bornes de sortie correspondantes 49, 50 du dispositif est inséré un étage de coupure 51 propre à pallier sur monséquences de la rémanence inhérente à toute cormande ét etromagnétique, en raison de la bobine que comporte une telle emente De cette rémanence, il résulte usuellement un retaré, entre le moment où un ordre de coupurt est donné et le moment ou cet ordre est exécuté. S'agissant de la commande d'un frein, tout retard est naturellement à éviter, et il est usuel à cet effet de mettre en oeuvre un circuit de relayage dynamique ou statique on une bave terie de condensateurs encombrante et coûteuse, susceptible d' annuler à la coupure la rémanence à aurcomter en formant un cire cuit oscillant avec la bobine qui est à l'origine de celle-ci. Le circuit de coupure 51 mis en oeuvre suivant l'invention assure de manière simple un tel relayage et évite donc la mise en oeuvre d'une telle batterie de condensateurs. Contrôlant la borne de sortie 15 de l'étage de redressement 13 il comporte, entre cette borne 15 et la borne de sortie correspondante 49 du dispositif, un interrupteur commandé 53 de puissance, en pratique un transistor, auquel, suivant un montage du type DARLINGTON, est associé un interrupteur commandé 54 d' adaptation,en pratique également un transistor. L'interrupteur commandé 54 d'adaptation est asservi à un organe de temporisation, à savoir un condeasateur 55. Suivant l'invention, l'interrupteur commandé de puissance 53 est shunté par une diode de protection 56 et eelleci se trou- ve en série avec la diode de récupération 47 entre les bornes de sortie 49, 50 du dispositif. Comme précédemment, les composants du circuit de coupure 51 sont regroupés sur une même carte de support 58, qui porte égale- ment, outre divers composants autres que ceux détailles ci dessus, une protection anti-surtension 59 établie entre lo br- nes de sortie 49, 50 du dispositif. Â la mise sous tension du primaire Il du transformateur 10, il y a tout d'abord un redressement de chacune des demi-alterman- ces d'une même alternance suivant le digramme de la figure 2A où l'on a porté le temps T en abscisses et la tensicn 9 en er- données. En effet, l'interrupteur commandé 39 étant alors bloqué9 comme mentionné ci-dessus, la tension sur la base do l'interrr- teur commandé 33 est positive,en provenance de la diode de redressement 30 et sous le contrôle de la diode Zener 43, et cette tension est suffisante pour que, comme également mentionné ci- dessus, cet interrupteur commandé 33 soit passant. De ce fait, une tension positive est appliquée sur l'élec- trode de commande 36 de la diode contrôlée 23, et celle-ci est ouverte, en pleine demi-alternance, pour chaque alternance du courant. Ce régime correspond donc à la fourniture d'une intensité maximale aux bornes de sortie 15, 22 de l'étage de redressement 13. L'interrupteur commandé 53 de puissance du circuit de sou- pure 51 étant lui-même passant, il en est de même ans bornes de sortie 49, 50 du dispositif ; mais ce régime et transitoire. En effet, après un délai de temporisation réglé par la charge du condensateur 40, l'interrupteur commandé 39 degvient passant. il en résulte dès lors l'application d'une tension négative sur la base de l'interrupteur commandé 33, qui se bloque, et interrompt donc l'alimentation en tension positive de l'électrode de commande 36 de la diode contrôlée 23. Celle-ci se bloque, en pleine demi-altermance, pour chaque alternance du courant, et seule dès lors e3t redressé, par la diode 24, la deuxième demi-alterance une telle alternance, selon le diagramme de la figure 23 ou Blon a porté le temps T en abscisses et la tension V en ordonnées. La diode de récupération 47, faisant office d'organe de synchronisation, assure un blocage correct de la diode contrôles 23, malgré d'éventuels déphasages entre la tension et le courant. Ce nouveau régime, qui est un régime permanent, correspond donc à la fourniture, aux bornes de sortie 15, 22 de l'étage de redressement 13 et donc aux bornes 49, 50 du dispositif, d'une intensité séduite, Lorsque l'alimentation du primaire Il du transformateur 10 est interrompue, l'interrupteur commandé 53 de puissance se bloque, sous le contrôle de l'interrupteur commandé 54 d'adaptation, et donc au bout d'une temporisation qui, réglée par la charge du condensateur 55,est suffisante pour éviter un blocage de l'inter- rupteur commandé 53 de puissance sur un courant maximal ; cette temporisation, qui peut correspondre par exemple à un retard négligeable d'environ 10 millisecondes dans la commande recherchée, évite les surcharges inutiles Du fait de la rémanence de 1 organe à commande électromagné- tique desservi, il se développe, aux bornes 49, 50 du dispositif sur lesquelles cet organe est branché, et donc aux bornes de la diode de protection 56 qui se trouve en série avec la diode de récupération 47 sur ces bornes de sortie 49, 50, une surtensionv Lorsque cette surtension dépasse le seuil de la diode 56, elle se dissipe, à travers celle-ci et la diode de récupération 47. Nais, en raison de la temporisation ainsi introduite par la diode de protection 56 entre un ordre de coupure et le moment oU la surtension développée aux bornes de la diode de protection 56 atteint le seuil de celle-ci, organe à commande électromagne- tique desservi a pu, dans l'intervalle, intervenir. Autrement dit, s'agissant d'un frein, ce frein a ou, au préalable, être serré. Outre cette fonction de temporisation1 et sa fonction de fermeture du circuit de dissipation, la diode de protection 56 assure avantageusement une protection du montage DARLINGTON formé par les deux interrupteurs commandés 53, 54, aussi bien en sens direct qu'en sens inverse, ce que ne pourrait pas faire un simple condensateur, indépendamment des problèmes d'énergie que poserait alors un tel condensateur. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de rêalisation décrite et représentée mais englobe toute variante d'exécution. En particulier, la mise en oeuvre du circuit de coupure 51 n'est pas indispensable, 'organe à commande électromagnétique à desservir pouvant être directement couplé aux bornes de sortie 15, 22 de étage de redressement 13, si d'autres dispositions sont prises par ailleurs pour pallier aux effets de rémanence inhérents à un tel organe ; on peut par exemple se satisfaire dans ce but d'un entrefer résiduel en régime permanent, ce qui permet, à la coupure, d'atteindre très vite le point pour lequel l'armature de l'électro-aimant correspondant est abandonnée par la culasse à laquelle il est associé, et/ou adopter l'ure ou l; autre des dispositions succinctement rappelées à ce snJet cidessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en courant redressé pour organe à commande électromagnétique, par exemple frein, du genre comportant un transformateur dont l'enroulement primaire doit être branché sur une source de courant alternatif et un étage de redressement dont la borne de sortie négative est reliée à une prise d'un enroulement secondaire dudit transformateur intermédiaire entre les bornes d'extrémité de celui-ci et dont la borne de sortie positive est desservie en parallèle par deux diodes de redressement qui sont reliées chacune respectivement auxdites bornes d'extrémité dudit enroulement secondaire et dont une au moins est une diode contrôlée à laquelle est associé un circuit de commande, en vue de fournir soit une surintensité, en régime transitoire, pour entrée en action de la commande électromagnétique desservie, soit une intensité réduite, en régime permanent, pour maintien en action de ladite commande électromagnétique, un tel dispositif d'alimentation caractérisé en ce que la prise in termédiaire de l'enroulement secondaire concerné dudit transformateur est dissymétrique, cette prise partageant ledit earoule- ment secondaire en deux parties inégles, seule l'une ne des diodes de redressement est contrSlée, cette diode de redressement con- trSlée étant reliée à la borne d'extrémité de la partie la plus importante dudit enroulement secondaire, et le circuit de comman- de associé à ladite diode de redressement contrôlée est adapté commander celle-ci en ouverture en pleine demi-alternance, nour la totalité du régime transitoire, et en fermeture en pleine demi-alternance pour la totalité du régime permanent, 2. Dispositif d'alimentation suivant la revendicatin 1, dans lequel ledit circuit de commande comporte un deuxième enroulement secondaire du transformateur et une diode de redrecse- ment caractérisé en ce que ladite diode de redressement relie l'une des bornes dudit deuxième enroulement secondaire à l'élecç trode de commande de la diode de redressement contrôlée à commander, par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé, qui est normalement passant, et qui est asservi en blocage à un organe de temporisation. 3. Dispositif d'alimentation suivant la revendication 2 caractérisé en ce que ledit interrupteur contrôlé est piloté par un deuxième interrupteur contrôlé qui est normalement bloqué et qui est asservi en conduction audit organe de temporisation. 4. Dispositif d'alimentation suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, qui comporte entre ses bornes de sortie une diode de récupération et dont l'une desdites bornes de sortie est sous le contrôle d'un interrupteur contrôlé de puissance, caractérisé en ce que ledit interrupteur contrôlé de prise sance est shunté par une diode de protection. 5. Dispositif d'alimentation suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, a i' interrupteur contrôlé de puissance est associé un interrupteur contrôlé d'adaptation, suivant un montage du type DARLINGTORT. 6. Dispositif d'alimentation suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'interrupteur contrôlé d'adaptation est asservi à un organe de temporisation.