Brevet FR2442566A1 — publié le 19800620

La présente invention concerne les dispositifs d'alimentation en fréquence alternative à puissance variable, notamment pour un foyer de chauffage à induction, tel que ceux que l'on peut utiliser dans une cuisinière électrique. Pour moduler la puissance d'un tel dispositiSp on connais deux principes essentiels - le premier consiste à utiliser une alimentation à découpage dans laquelle on réduit la valeur moyenne du courant alternatif appelé sur le secteur par interruption plus ou moins prolongée, à fréquence supérieure à la fréquence industielle du secteur. L'inconvénient de cette solution est le prix de revient élevé et le choix délicat de la fréquence de decoupage : afin d'éviter des problèmes de battement, la fréquence de découpage doit être, soit bien inférieure à celle utilisée pour le dispositif à induction avec apparition de bruit (fréquence audible), soit bien supérieure avec problème de perte par commutation dans les éléments découpeurs. - le deuxième principe connu consiste à effectuer une modulation par trains d'ondes de durée variable à fréquence très basse ; l'inconvénient est que la fréquence doit titre très basse pour satisfaire aux normes en vigueur concernant les modulations parasites appelées "flicker', engendrées par la modulation en trains d'ondes. Dans beaucoup d'applications, l'apparition de trains d'ondes séparés par des intervalles de temps de longue durée (très basse fréquence de modulation) est gênante pour l'utilisateur (chauffage irrégulier par exemple). En particulier, pour des foyers de cuisinière à induction consommant jusqu'à 2 kilowatts , la fréquence des trains d'ondes doit être de l'ordre de 0,03 liz (environ 30 secondes entre chaque train d'ondes, ce qui est beaucoup trop pour que le fonctionnement soit satisfaisant). l'invention propose de moduler la puissance en faisant varier l'inductance d'une bobine d'inductance variable placée en série avec la charge à alimenter, charge qui, dans un foyer à induction, est constituée par une bobine placée à proximité d'un corps métallique à chauffer. Cette inductance variable de réglage de puissance peut titre réalisée de plusieurs manières comme on le verra dans la suite de la description qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente le schéma général de l'alimentation à puissance variable seloh l'invention, - la figure 2 représente une réalisation d'inductance variable, - las figures 3 et 4 représentent deux variantes de réalisation de l'inductance variable. A la figure 1, on voit, schématiquement exposé, les principes de modulation de puissance selon l'invention. La tension d'alimentation issue du réseau électrique de distribution est appliquée, après avoir été redressée,à un ensemble en série comportant une inductance L1 servant à proprement parler au chauffage par induction, c'esX-à-dire une inductance placée à proximité d'un corps métallique à chauffer et parcourue par un courant variable présentant des composantes à haute fréquence engendrant des courants de Poucault dans le corps à chauffer. Pour produire ces courants variables, on peut de manière connue utiliser un interrupteur électronique commandé, figuré par un transistor T, qui interrompt et laisse passer le courant dans le circuit avec une haute fréquence de commutation (par exemple 30 kHz). De plus, il est classique de mettre un condensateur d'accord C en parallèle sur l'inductance pour réaliser un circuit oscillant accordé sur la fréquence de commande de l'interrupteur électronique. Pour moduler la puissance de chauffage fournie par la bobine L1, on prévoit selon l'invention de mettre en série avec la bobine L1 une autre bobine B2, d'inductance variable (qui n'est pas placée à proximité du corps à chauffer contrairement à la bobine L1). Le condensateur d'accord C est alors de préférence placé en parallèle sur l'ensemble en série de la bobine de charge L1 et de la bobine de réglage de puissance L2. La valeur de l'inductance variable n'a pas besoin d'entre élevée, du fait de la fréquence élevée du courant qui circule dans les inductances il et 12. Cette solution est donc peu conteuse et d'encombrement réduit et la puissance peut outre réglée de manière continue sans apporter de pertes supplémentaires. L'inductance variable peut être constituée par une bobine possédant un noyau ferromagnétique N pouvant se déplacer axialement à l'intérieur de la bobine comme cela est représenté à la figure 2. Plus le noyau est enfoncé, plus l'inductance augmente et plus la puissance fournie au corps métallique à chauffer diminue. il est possible aussi de réaliser l'inductance variable grâce à un circuit magnétique CM possédant une réluctance variable et dont une branche est entourée par la bobine 12. Une telle inductance variable est représentée à la figure 3. la réluctance variable peut être obtenue par variation d'une largeur d'entrefer, ou par augmentation ou réduction de la section du circuit magnétique en un endroit (Fig.3). On peut encore faire varier l'inductance en réalisant la bobine T2 sous forme de deux demi-bobines L'2 et B"2 (fiv.4) montées en série l'une avec l'autre et déplaçables coaxialement l'une par rapport à l'autre (de préférence l'une à l'intérieur de l'autre). les bobines sont enroulées de manière à produire des champs en opposition de phase lorsqu'elles sont l'une à l'intérieur de l'autre. L'inductance globale est alors nulle. Quand elles se déplacent, les champs créés se déphasent et augmentent l'inductance. A titre d'exemple, on peut réaliser une inductance variable B2 pouvant atteindre au maximum la valeur de l'inductance fixe Il servant de charge. Dans ce cas, la modulation de puissance par variation de l'inductance T2 permet de faire varier la puissance dans un rapport 4 entre la position où 12 est nulle et celle où T2 = Il dans un montage tel que celui de la figure 1 où li et B2 sont en série. REVENDICATIONS 1. Procédé de modulation de puissance d'un circuit électrique, caractérisé par le fait que l'on fait varier l'inductance d'une bobine d'inductance variable placée en série avec la charge. 2. Dispositif de modulation depiissance d'un foyer de chauffage à induction, caractérisé par le fait qu'il comprend, en série avec une inductance fixe constituant l'inducteur de chauffage, une inductance variable de réglage de puissance. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'inductance variable comprend une bobine à noyau de ferrite susceptible de se déplacer à l'intérieur de la bobine. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'inductance variable comprend un circuit magnétique à réluctance variable. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'inductance variable est composée de deux bobines montées en série, coaxiales et mobiles axialement l'une par rapport à l'autre.