Brevet FR2420875A1 — publié le 19791019

La présente invention concerne d'une manière générale l'aIìnenta- tion en tension alternative d'un quelconque circuit d'utilisation, et vise plus particulièrement le cas où, tel que pratiqué notam- ment dans les industries graphiques, ce circuit d'utilisation comporte des lampes à rayons ultraviolets propres au sechage- d'encres polymerisables. Ainsi qu'on le sait, les lampes à rayons ultraviolets classiques sont des lampes à décharge, dont lqimpEdance interne, pour des tensions instantanées supérieures à leur seuil d'amorçage, est sensiblement nulle. Pour limiter le courant de décharge à travers de telles lampes, il est nécessaire d'insérer en série avec elles uneimpédan ce. L'alimentation des lampes à rayons ultraviolets nécessitant une haute tension, et imposant donc la mise en oeuvre d'un transformateur, il est usuel de choisir à cet effet un transformateur à fuite, pour constitution de l'impédance à mettre en surie avec ces lampes ; en effet, l'inductance de fuite d'un tel transformateur se comporte alors, vis-d-vis des lampes desservies, comme une self en série avec celles-ci. S'agissant du séchage d'encres polymérisables il est 6cessai- re de pouvoir varier la puissance des lampes à rayons ultraviolets mises en oeuvre, c'est-à-dire leur courant de décharge, suivant la nature des objets à traiter portant de telles encres, et notamment les dimensions de ces objets, aussi Bien que suivant la nature de ces encres, le temps de traitement qu'elles exigent, et la distance entre les lampes à rayons ultraviolets mises en oeuvre et les objets à traiter. Pour modifier ainsi la puissance des lampes à rayons ultraviolets mises en oeuvre, il est usuellement proposé à ce jour d'enmo- difier l'impédance série, soit en ajoutant une self en série dans le secondaire du transformateur- alimentant ces lampes, cette self venant ainsi s'ajouter à celle que constitue l'inductance de fuite de ce transformateur, ce qui réduit le courant de décharge à travers les lampes, soit en disposant un condensateur en série avec le secondaire du transformateur, la résonance partielle intervenant entre celui-ci et la self que constitue son inductance de fuite conduisant à une diminution de l'impédance surie, et donc à une augmentation du courant de décharge à travers les lampes. Ces dispositions, qui interviennent sur le secondaire du-trans formateur, et donc à haute tension, présentent de nombreux incon vénients. Tout d'abord, les composants qu'elles impliquent sont encom- brants, onéreux et lourds. De plus, la comnande de ces composants nécessite du matétiel de commutation qui, intervenant sur de la haute tension, doit être soigneusement isolé et protégé, ce qui alourdit encore le coSt l'ensemble. Enfin, en raison meme des commutations à assurer, les varia-~ tions d'allures qu'elles autorisent sont discontinues, eL, en pra- tique, il n'est guere possible d'obtenir ainsi plus de deux allu- res de traitement différentes. I1 est par ailleurs connu de mettre en oeuvre, pour l'alimen-~ tation contrôlée en tension alternative d'un quelconque circuit d'utilisation, un variateur de puissance ccoportant par ex-e. sur le circuit reliant à des bornes d 'entrée le primaire des transformateur de sortie, un triac, ou un autre interrupteur com- mandé de ce type, asservi en commande à un oscillateur réglable par potentiomètre :: pour chaque demi-alternance de la tension d' alimentation ce triac est d'abord bloqué, et ne devient conducteur qu'à un instant déterminé de cette demi-alternance, réglé par potentiomètre prévu à cet effet, la gâchette de ce triac recevant à cet instant une impulsion de commande le rendant conducteur, en sorte qu'une fraction seulement de la puissance disponible est pliquée au primaire du transformateur concerné, et transai- Pr celui-ci au circuit d'utilisation qu'il dessert. pour l'alimentation d'un circuit purement résistif, la aii- en oeuvre d'un tel variateur de puissance ne pose pas de problème, I1 n'en est pas de meme pour l'alimentation d'un circuit in- ductif, en raison du déphasage qui intervient alors entre l'onde de courant et l'onde de tension : c'est de l'onde de courMt dépend la conduction du triac, mais c 'est l'onde de tension doit contrôler celui-ci, et du déphasage entre ces ondes :e que résulter une perturbation du fonctionnement de l'ensemble.~ Or, ainsi qu'on l'a rappelé ci-dessus, le transformateur assurant usuellement l'alimentation en haute tension de lampes rayons ultraviolets est un transformateur à fuite. Il en résulte que le circuit correspondant est inductif, et que la mise en oeuvre d'un variateur de puissance à triac de type usuel, c 'est-à-dire d'un variateur dans lequel le courant appliqué à la gachette du triac pour sa conduction n'est qu'une impulsion de courant momentanée ne peut convenir. La présente invention a d'une manière générale pour objet un variateur de puissance à triac,- ou autre interrupteur commandé de ce type, pouvant au contraire convenir pour le contrôle d'un quel- Le variateur de puissance suivant l'invention, qui est du gen re comportant, sur le circuit reliant à des bornes d'entrée le primaire d'un transformateur de sortie, un triac, ou autre interrupteur commandé, asservi en commande à un oscillateur réglable par potentiomotre, est d'une manière générale caractérisé en ce que la gachette de ce triac est soumise audit oscillateur par 1' intermédiaire d'un générateur de courant comportant un thyristor, ou autre interrupteur commandé, dont la gachette est commandée par l'oscillateur, et un pont diodes, qui est branché entre les bornes d'entrée, ledit thyristor étant inséré sur un circuit de circulation, qui relie l'une des bornes d'entrée à l'autre à travers le primaire du transformateur et le pont de diodes, et sur lequel est branchée la gachette du triac. Ainsi, pour chaque demi-alternance de la tension d'entrée, la gachette du triac reçoit, du circuit de circulation contrôlé par le thyristor, dès la conduction de celui-ci, un courant de commande, et ce courant se trouve maintenu sur ladite gachette jusqu'à la fin de la deni-alternance en question, à laquelle il s'annule. Gr ce à un courant de gâchette ainsi maintenu et non plus mo mentané, les déphasages courant-tension inhérents à tout circuit inductif sont sans effet sur le fonctionnement de l'ensemble. Le variateur de puissance suivant l'invention permet avanta geusement une variation continue du régime de puissance à assurer, et autorise par exemple un passage quasi instantané d'un régime de pleine puissance à un régime de puissance réduite. I1 se prote en outre avantageusement à une réalisation compacte, silencieuse, et susceptible d'être commandée à des instants précis, sans rebondissement, et de supporter sans usure un nombre illimité d'interventions. Enfin, du fait qu'il est destiné à intervenir sur de la basse tension, les composants qui le constituent sont relativement peu coEteux. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple,en référence au dessin annexé dont la figure unique est un bloc diagramme d'une installation mettant en oeuvre un variateur de puissance suivant l'invention, avec un schéma détaillé de celui-ci. Sur cette figure, et tel que schématisé par un trait interrompu, on a supposé que les divers constituants statiques du variateur de puissance suivant l'invention se trouvaient rassemblés sur une plaquette de support 10, et que la connexion de celle-ci avec d'une part la source d'alimentation concernée et d'autre part le circuit à desservir se faisait par l'intermédiaire d' un bornier général de raccordement. Ce dernier n'est pas individualisé sur la figure ; seul.ses ses bornes y sont indiquées. I1 y a ainsi deux bornes d'entrée B1,B2, par lesquelles la plaquette 10 peut être branchée, par l'intermédiaire de contacts d'alimentation 11, aux bornes d'une source de tension alternative 12. Entre la borne B1 et une borne B3 peut être branché, tel qu' indiqué, le primaire 13 d'un transformateur de sortie 14 propre à assurer l'alimentation, sous le contrôle du variateur de puissance suivant l'invention, d'un quelconque circuit d'utilisation. S'agissant d'un circuit formé de lampes à rayons ultraviolets (non représentées), le transformateur 14 est un transformateur du type à fuite. Dans l'exemple de réalisation représenté, et pour des raisons qui apparaitront ultérieurement, c'est par l'intermédiaire d'un contact interrupteur C1 que le primaire 13 du transformateur 14 est branché entre les bornes Bl et B3. Ce contact interrupteur C1 est commandé par un commutateur, par exemple un commutateur à cames, non représenté. Entre la borne B3 et la borne B2 est interposé un tria 15, qui contrôle ainsi l'alimentation par la source 12 du primaire 13 du transformateur 14. Ce triac 15 est protégé par une résistance 16 et un condensateur 17, ainsi que par une varistance Vl De même une varistance V2 est établie entre les bornes B1,B2, et une varhRance V3 entre les bornes B1 et B3. Le triac 15 est asservi en commande à un oscillateur 18 réglable par potentiomètre. Dans l'exemple de réalisation représenté, cet oscillateur 18 est du type à transistor unijonction 19. Un redresseur 20, fait d'un pont de diodes D1,D2,D3,D4 et branché entre les bornes B1,B2, applique sur les bases 22,23 du transistor unijonction 19, par l'intermédiaire de résistances de limitation de courant 24,25,26, une tension redressée, qui est écrêtée par une diode Zener 27 montée en parallèle sur la diagonale correspondante du pont de diodes 20, mais qui est non filtrée; un condensateur 28 est bien prévu également en parallèle sur cette diagonale du pont de diodes 20, mais il est de valeur réduite,par exemple de l'ordre du microfarad, en sorte qu'il n'entraine pas réellement de filtrage, n'ayant pour but que d'éviter les effets intempestifs d'éventuels parasites sur le transistor unijonction 19. La tension redressée non filtrée ainsi appliquée à l'oscillateur 18 que constitue le transistor unijonction 19 sert à la synchronisation de cet oscillateur sur les deux demi-alternances de la tension d'alimentation. Cette tension redressée non filtrée est également, par l'intermédiaire d'un potentiomètre P1, et sous le contrôle d'une résistance 30 et d'un condensateur 31, appliquée à l'émetteur 32 du transistor unijonction 19, pour réglage de l'angle de retard à l'amorçage du triac 15 au cours de chaque demi-alternance de la tension d'alimentation, comme il sera Sétaillé ultérieurement. Dans l'exemple de réalisation représenté, le potentiomètre P1, est, ,par l'intermédiaire de bornes B4, B6 et B7, qui sont communes, et B8, du bornier général de raccordement, en série avec une thermistance de protection 33 établie au voisinage des réflecteurs usuellement associés aux lampes à rayons ultraviolets concernées. Par l'intermédiaire des bornes B4 d'une part et B6, B7 d'autre part, un potentiomètre P2 est établi en dérivation vis-à-vis du potentiomètre de réglage P1, pour servir de butée à celui-ci. Par l'intermédiaire d'une borne BS, qui est reliée à la borne B4, une partie au moins du potentiomètre de réglage P1 peut être shuntée par le curseur 34 de celui-ci, et, dans l'exemple de réalisation représenté, sur le circuit correspondant de ce curseur 34 sont interposés en série, d 'une part un contact interrupteur A, normalement fermé, et d'autre part, un contact interrupteur C2 commandé par le commutateur à cames déjà mentionné ci-dessus. Le contact interrupteur A est-en outre en série avec un contact interrupteur C3 qui est commandé par ce commutateur à cames, sur un circuit de dérivation shuntant totalement le potentiomètre de réglage P1, entre les bornes B4,B5 d'une part et B6,B7 d'autre part. S'agissant de l'alimentation de lampes à rayons ultravio)ets, il est usuel d'associer à celles-ci une turbine de ventilation (non représentée). Sur la figure, est schématisé en 35 le moteur propre à l'entraînement de cette turbine. Les possibilités de mise sous tension de ce moteur sontdoubles. I1 y a tout d'abord une alimentation directe, à partir de la source 12, et sous le contrôle des contacts d'alimentation 11, en parallèle vis-à-vis des bornes B1,B2. Cette alimentation est asservie à un contact interrupteur C4 commandé par le commutateur à cames mentionné ci-dessus. Il y a ensuite une alimentation à partir des bornes B1,B3, sous le contrôle d'un contact interrupteur C5 également commandé par ce commutateur à cames. Enfin, dans l'exemple de réalisation représenté, les contacts d'alimentation 11 sont eux-memes sous le contrôle d'un relais 36 sur l'alimentation duquel est interposé un contact interrupteur C6 commandé par le commutateur à cames en question. Suivant un aspect caractéristique de l'invention, la gSchet- te 38 du triac 15 est soumise à l'oscillateur 18 par l'intermédiai- re d'un générateur de courant 39 comportant un thyristor 40, dont la gachette 41 est commandée par cet oscillateur 18, cette gachet- te 41 étant reliée à la base 23 du transistor unijonction 19 constituant ledit oscillateur, et un pont de diodes. En pratique, et tel que représenté, ce pont de diodes estle meme que celui 20 associé à l'oscillateur 18 pour l'alimentation de celui-ci. Les bornes du thyristor 40 sont reliées en parallèle, d'une part à la diagonale du pont de diodes 20 opposée à celle par laquelle celui-ci est branché entre les bornes d'entrée B1,B2, et d'autre part, par l'intermédiaire de diodes D5,D6 d'orientations inverses l'une de l'autre, à la gâchette 38 du triac 15. Ainsi, lue thyristor 40 est inséré sur un circuit de circula tion 42, qui relie l'une des bornes d'entrée Bl,B2 à l'autre, à travers le primaire 13 du transformateur 14 et'le pont de diodes 20, et sur lequel est branché latéralement la gâchette 38 du triac 15 à contrôler. Sur ce circuit de circulation 42 sont également insérées des résistances de limitation de courant 43,44. On supposera tout d'abord ci-après que les contacts interrupteurs C1,C2 et C6 sont fermés. Les bornes d'entrée B1,B2 reçoivent dès lors la tension alternative délivrée par la source d'alimentation 12. Pour chaque demi-alternance de cette tension d'alimentation, la tension redressée non filtrée appliquée sur les bases 22,23 du transistor unijonction évolue en synchronisme avec cette tension d'alimentation. Le courant d'émetteur de ce transistor unijonction 19 se trouve ajusté en fonction de la position du curseur 34 du poten tiomètre de réglage P1, et il en est donc de même du courant circulant entre les bases 22 et 23 de ce transistor unijonction. Lorsque, au cours de chaque demi-alternance, la tension sur la baste 23 du transistor unijonction 19, qui dépend du courantcirculant entre les bases de celui-ci, et des résistances 25,26, et qui. dépend donc de la position du curseur 34 du potentiomètre de réglage P1, atteint la tension de g chette du thyristor 40, celuici, jusqu'alors bloqué, est commandé en conduction. Dès lors un courant s'établit entre les bornes d'entrée B1, B2 à travers le circuit de circulation 42 prévu à cet effet, en passant, pour une premiare demi-alternance, et à partir de la borne d'entrée B1 par exemple, à travers, successivement, le primaire 13 du transformateur L4, les résistances 43,44, la diode D5, le thyristor 40, et la diode D4, jusqu'à la borne d'entrée B2 , pour l'autre demi-alternance, le courant circule de la borne d'entrée B2 vers la borne d'entrée B1, à travers successivement, la diode D2, le thyristor 40, la diode D6, les résistances 43,44, et le primaire 13 du transformateur 14. Mais, dans l'un et l'autre cas, c'est-à-dire pour chaque demi-alternance, une partie du courant circulant ainsi dans le circuit de circulation 42 est dérivée sur la gachette 38 du triac 15 et provoque donc la conductinn de celui-ci. En outre, le courant ainsi appliqué à la gâchette 38 du triac 15 dès l'a,norçage du thyristor 40, se trouve maintenu en permanence sur cette gâchette 38, jusqu'à la fin de la demi-alter- nance correspondante, c'est-à-dire jusqu'au point zéro de cette demi-alternance. Les effets des déphasages entre les ondes de courant et de tension se trouvent de la sorte annulés. En pratique, s'agissant de l'intallation à lampes à rayons ultraviolets concernée, le commutateur à cames prévu pour la commande d'une telle installation peut occuper cinq positions différentes. Pour la première de ces positions, aucun des contacts C1,C2, C3,C4,C5,C6 qu'il commande n'est fermé; l'installation est donc hors service. Pour la deuxième de ces positions, seuls sont fermés les contacts interrupteurs C4 et C6 ; dans ce cas, seul se trouve sous tension le moteur 35, à plein régime : la turbine de ventilation qu'il entrain est seule en action. Pour la troisième position, seuls sont fermés les contacts interrupteurs C1,C3,C5,C6 ; du fait de la fermeture du contact C3, le potentiomètre de réglage P1 se trouve en totalité court-circuité, et, par suite, le primaire 13 du transformateur 14, et donc les lampes à rayons ultraviolets desservies par ce transformateur, se trouvent alimentés à pleine puissance, et il en est de même, en parallèle, pour le moteur 35 de la turbine assurant la ventilation de ces lampes. Pour la quatrième position, seuls sont fermés les contacts interrupteurs C1,C2,C5,C6 ; c'est, dès lors, la position du curseur 34 qui assure, suivant le processus décrit en détail ci-dessus, le régime de puissance appliqué aux bornes B1,B3, et donc, en parallèle, aussi bien aux lampes à rayons ultraviolets, qu'au moteur 35 assurant la ventilation de celles-ci. Pour la cinquième position, seuls sont fermés les contacts interrupteurs C1,C5,C6.; le potentiomètre P1 intervient dans sa totalité, son circuit de curseur étant ouvert, et le potentiomètre de butée qui lui est associé est déterminé de manière à ce que la résistance équivalente correspondante assure un régime de puissance réduit à 25 % du régime de pleine puissance assuré pour la t sième position précisée ci-dessus, ce régime de puissance réduite étant appliqué aussi bien aux lampes rayons ultraviolets qu'au moteur assurant la ventilation de celles-ci. Le contact interrupteur A, qui peut par exemple être comman- dé par une quelconque sécurité, assure également, par son ouverture, le passage systématique au régime de puissance réduite. Il peut également assurer un tel passage à puissance réduite lors d'arrêts temporaires de l'installation tels que ceux nécessaires à la présentation aux lampes à rayons ultraviolets des objets à traiter. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite et représentée, mais englobe toute variante d'exécution. En particulier, le thyristor 40 peut être remplacé par tout autre interrupteur commandé de même type, et il en est de même pour le triac 15, qui pourrait pas exemple être remplacé par deux thyristors montés tête-bêche. REVENDICATIONS 1. Variateur de puissance, notamment pour lampes à rayons ultraviolets, du genre comportant, sur le circuit reliant à des bornes d'entrée le primaire d'un transformateur de sortie, un triac, ou autre interrupteur commandé, asservi en commande à un oscillateur réglable par potentiomètre, caractérisé en ce que la gachette du triac est soumise audit oscillateur par l'intermédiaire d'un générateur de courant comportant un thyristor, ou autre interrupteur commandé, dont la gachette est commandée par l'oscillateur, et un pont de diodes, qui est branché entre les bornes d'entrée, ledit thyristor étant inséré sur un circuit de circulation, qui relie l'une des bornes d'entrée à l'autre à travers le primaire du transformateur et le pont de diodes, et sur lequel est branchée la gchette du triac, en sorte que, pour chaque demi-alternance de la tension d'entrée, la gâchette du triac reçoit un courant de commande dudit circuit de circulation dès la conduction du thyristor contrôlant ce circuit et jusqu'à la fin de la demi-alternance en question. 2. Variateur de puissance suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les bornes du thyristor. sont reliées en parallèle, d'une part à la-diagonale du pont de diodes opposée à celle par laquelle celui-ci est branché entre ces bornes d'entrée et d'autre part, par l'intermédiaire de diodes d'orientations inverses l'une de l'autre, à la gachette du triac. 3 Variateur de puissance suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur reçoit une tension de synchronisation redressée non filtrée qui lui est délivrée par un pont de diodes. 4. Variateur de puissance suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le pont de diodes alimentant l'oscillateur est le même que celui appartenant au générateur de courant contrôlé par le thyristor. 5. Variateur de puissance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'oscillateur étant du type à transistor unijonction, la gâchette du thyristor est reliée à l'une des bases dudit transistor unijonction. 6. Variateur de puissance suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que sur le circuit du curseur du potentiomètre de réglage est inerposé au moins un contact interrupteur, pour passage systématique à un régime de puissance réduite, par ouverture d'un tel contact interrupteur, le potentiomètre de réglage intervenant alors dans sa totalité, éventuellement avec un potentiomètre de butée établi en dérivation.