Brevet FR2438364A1 — publié le 19800430

L'invention part d'un dispositif pour augmenter la puissance totale susceptible d'entre délivrée par un alternateur, notamment dans le cas d'un alternateur pour des unités mobiles9 telles que des véhicules automobiles9 et qui comporte un enroulement de stator branché en étoile et un enroulement d'excitation rotatif engendrant le champ magnétique alternatif variable, al- ternateur comportant des diodes associées à l'enroulement du stator et redressant le courant alternatif délivrée Il est connu dans le cas d'alternateurs, de pré voir l'enroulement fixe de stator selon un branchement en étoile, le point neutre restant alors habituellement non branché.Les différentes bornes des trois branches individuelles d' enroule- ment de stator constituant les phases du courant alternatif délivré, sont, en vue d'utiliser complètement le courant alternatif délivré par chacune des phases, reliées à un branchement redresseur triphasé (pont redresseur). Pour engendrer le champ magnétique alternatif agissant sur les branches d'enroulement de stator, il est prévu un enroulement excitateur monté sur un arbre entraîné, et qui, avec une disposition formant les piles (par exemple des pales à griffes ou bien des pales individuels) , constitue le retor de l'alternateur. Un inconvénient dans le cas de tels alterna teurs connus, est que les harmoniques de phases engendrés- si multanément en supplément ne sont pas redressé: par le pont redresseur prévu et, en conséquence9 ne peuvent pas être utilisée de sorte qu'il en résulte également dans l'alternateur, un accroissement des pertes dans le fer. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne, à cet effet, un dispositif caractérisé en ce que, du côté du redresseur sur 11 enroulement du stator, est raccordée une résistance de charge sur trois phases, tandis que le point de jonction des bornes opposées de la résistance est relié au point neutre de l'enroulement du stator. le dispositif conforme à l'invention défini cidessus, présente l'avantage, par rapport aux solutions connues, qu'avec des moyens de branehement électriques supplémentaires très. réduits, on peut obtenir une augmentation de la puissance électrique délivrée par un tel alternateur9 et ceci parce que un prélèvement supplémentaire de courant devient possible en chargeant les harmoniques de phases. En dehors de cette amélio ration de la puissance9 il en résulte également dans l'alternat teur, une réduction des pertes dans le fer.La puissance gagnée par utilisation des harmoniques de phases dépend certes de 2a fréquence et de la charge, mais ceci est sans importance pour certains appareils d'utilisation sur des unités mobiles telles que des véhicules automobiles ou analogues, par exemple pour le chauffage de la lunette arrière, le fonctionnement d'une ins- tallation du conditionnement avec des enroulements chauffants9 etc.. D'autres caractéristiques de l'inventioh permet tent d'envisager d'autres forffies avantageuses et des améliora, tions du dispOsitif défini ci-dessus. C'est ainsi qu'il est avantageux de prévoir que la résistance de charge de courant triphasé est constituée de trois résistance individuelles respectivement reliées avec les bornes de sortie de tension de phase associées de l'enroulement de stator par l'intermédiaire d'un commutateur. Avantageusement, selon une autre caractéristique de l'invention9 sur le conducteur de liaison des points neutres de l'enroulement de stator et de la résistance de charge de courant triphasé, est branché un commutateur, qui en vue d'un prélèvement supplémentaire de courant, en chargeant les harmoniques de tension de phase de l'alternateur, est fermé simultanément avec le premier commutateur reliant cette résistance de charge avec les bornes de sortie. L'invention va étape expliquée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sirles dessins ci-joints, dans lesquels - la figure 1 représente le branchement électrique d'un alternateur dont l'enroulement stEorique est branché en toile et qui comporte le dispositif conforme à l'invention pour augmenter la puissance totale délivrée9 - la figure 2 montre à laide de courbes la puns- sance délivrée par un alternateur en fonctIon de la vitesse de rotation avec ou sans utilisation des harmoniques de tension de phases. L'invention repose sur la notion qu'il est possible par une charge supplémentaire d'un alternateur en amont de l'ensemble redresseur9 et lorsque le point neutré de cette résistance de charge de courant triphasé est reliée avec le point neutre de l'enroulement statorique, de réaliser un prélèvement supplémentaire de courant 9 qui nDaltère que de façon in- signifiante ou même nul1e9 la puissance en courant continu dé- livrée par l'alternateur, car grâce au branchement judicieux conforme à l'invention, ce prélèvement supplémentaire de courant se fait essentiellement en chargeant les harmoniques de chaque ten- sion de phase et s'effectue au dépend de ces harmoniques qui autrement restent inutilisés et qui accroissent même les pertes dans le fer du générateur. Sur la figure 1 l'enroulement statorique triphasé est désigné par 1. Il comporte les branches d'enroulement individuelles la, lb et lc. Les branches d'enroulement 1a, lb9 lc de l'enroulement statorique 1, sont branchées en étoile9 si bien qu'il existe un point neutre 2.Un pont redresseur désigné par 3 constitué des trois diodes positives 4a9 4b et 4c9 ainsi que des trois diodes négatives 5a9 5b9 5c, assure le redressement des trois tensions alternatives de phases délivrées Corrélativement9 on a pour le réseau de bord de l'unité mobile9 habituellement un véhicule automobile, une barre positive 6 et une barre négative 7, qui sont habituellement désignées en abrégé par B+ et D-. Â ces barres positive et négative, est raccordée la batterie 8 ainsi que la charge variable 9 du véhicule9 représentée sous la forme d'une résistance de charge variable. L'enroulement excitateur de l'alternateur est désigné par 10. Il est disposé dans un circuit de courant d'excitation séparé, constitué par trois diodes excitatrices 10a distinctes et un régulateur 1 1 qui règle le courant excitateur de façon telle que malgré les variations habituellement importantes de la vitesse de rotation et les fortes fluctuations de charges, la tension délivrée par 1 alternateur se maintien au niveau voulu et que la batterie est maintenue sans surcharge dans un état de charge relativement satisfaisant. Le régulateur provoque selon l'état de fonctionnement une réduction ou bien une in terruption complète du courant d'excitation. Entre le raccordement de l'entrée du régulateur9 c'est-à-dire le point neutre dss diodes excitatrices lova, et la barre positive, est branchée la lampe 12 indicatrice de charge. Les différentes bornes de sortie 13a9 13b9 13e reliées avec le pont redresseur 3 et les diodes excitatrices 10a, sont également reliées de façon supplémentaire avec l'une des résistances individuelles 14a9 14b9 1409 constituant la résistance de charge de courant triphasé 14, et oeei par l'intermédiaire d'un commutateur triphasé 15. Les bornes opposées des résistances individuelles 14a9 14b et 14c sont reliées entre elles en cons- tituant un point neutre 16. Ce point neutre 15 est relié par l'in- termédiaire d'un autre commutateur unipolaire 17 et d'un condutteur de liaison 18 avec le point neutre 2 de l'enroulement eta- torique.Les commutateurs 15 et 17, comme cela est indiqué en 19, peuvent également être reliés mécaniquement entre eux, si bien que l'orsqu'on met en circuit la résistance de charge de courant triphasé 149 la liaison des deux points neutres du générateur et de cette résistance de charge, est également assurée en mdme temps. On obtient alors (en partant au début, pour une meilleure compréhension9 d'un actionnement séparé des commutateurs 15 et 16) les relations représentées sur la figure 2. Le commutateur 17 peut également être supprimé en fonctionnement normal et être remplacé par un conducteur de liaison. Sur la figure 2 la puissance P (en watt) relié vrée par l'alternateur, est indiquée sous forme de courbes en fonction de la vitesse de rotation n (en nombre de tours par minute) pour les différents états de fonctionnement qui seront exposés par la suite La courbe 0 caractérise l'état initial sans resistance de charge de courant triphasé, et indique en conséquen- ce la puissance en courant continu délivrée par l'alternateur à l'état initial. La courbe Il permet de déceler l'évolution d' la puissance supplémentaire délivrée lorsque la résistance de charge du courant triphasé 14, en trois parties, est mise en circuit par fermeture du commatateur 1 9 sans que toutefois liaison entre les points neu@@es par fermetare du commatate@@ soit réalisée.On obtient a@@@ dans jla résistan@e de charge de une puissance de tension alter@a@ve u@@@sable, pratiquement indépendante de la vite@se de @@tat@n, mais qut entraîne tea@e- fois un affaiblissement de la b@@ssan@e en tourant contionu de livrée par l'alternateux, telle qu'elle peti être lue sar la @@@ be I qui indique la puissance en courant continu délivrée alors r que la charge triphasée est en circuit. Mais ces conditions se modifient de façon dé@@- sive lorsque par fermeture du commutateur 17, on réalise la liaison entre les points neutres car, d'une part9 oh obtient dans ce cas pour la même vitesse de rotation9 une puissance triphasée plus élevée sur la résistance 14 correspondant à la courbe III et en outre9 la puissance totale susceptible d'être délivrée par l'alternateur se situe conformément à la courbe I + III au-dessus de la courbe O caractérisant l'état normal. Ceci signifie que malgré la puissance supplémentaire importante susceptible d'être produite dans la résistance de charge de cou- rant triphasé 149 lors de la fermeture simultanée des commuta teurs 15 et 179 la puissance en courent continu délivrée par l'alternateur ne tombe pas ou seulement de façon insignifiante9 au-dessous de la puissance en courant continu qui est susceptible dgdtre fournie par l'alternateur, conformément à la courbe 0 caractérisant l'état initial. On obtient9 grâce à ce raccordement supplémentaire en courant triphasé, une meilleure utilisation de l'alternateur, les deux commutateurs 15 et 17 étant alors avantageusement fermés simultanément grâce à la liaison mécanique 19 lors de la mise en circuit de la résistance de charge en courant triphasé 149 qui peut être mise en oeuvre pour des besoins quelconques9 tandis que la liaison des points neutres est également réalisée par l'intermédiaire du conducteur 18, R E V E N D I C A ? I O N S 1.- Dispositif pour augmenter la puissance totale susceptible d'être délivrée par un alternateur, notamment dans le cas d'un alternateur pour des unités mobiles telles que des véhicules automobiles, et qui comporte un enroulement de stator branché en étoile et un enroulement d'excitation rotatif engendrant le champ magnétique alternatif variable, alternateur comportant des diodes associées à l'enroulement du stator et redressant le courant alternatif délivré, dispositif caractérisé en ce que, du côté du redresseur sur l'enrolilement du stator (branchement en étoile(1) à 3 phases) est raccordée une résistance ce de charge sur trois phases (résistance de charge (14)de courant triphasé) , tandis que le point de jonction (16) des bornes opposées de la résistance est relié au point neutre (2) de l'enroulement du stator (1). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance de charge de courant triphasé (14) est constituée de trois résistances individuelles (14au 14b, 14c) respectivement reliées avec les bornes de sortie de tension de phase associées (13a, 13b, 13c) de l'enroulement de stator (1) par l'intermédiaire d'un commutateur (15). 3.- Dispositif selon l'une quelconque des re vendications 1 et 2, caractérisé en ce que, sur le conducteur de liaison (18) des points neutres (2, 16) de l'enroulement de stator (1) et de la résistance de charge de courant triphasé (14), est branché un commutateur (17), qui en vue d'un prélèvement supplémentaire de courant, en chargeant les harmoniques de tension de phase de l'alternateur, est fermé simultanément avec le premier commutateur (15) reliant cette résistance de charge (14) avec les bornes de sortie