Brevet FR2440644A1 — publié le 19800530

L'invention concerne un transformateur de tension continue à tension réglable, comportant une impédance d'ac cumulation en direction longitudinale du flux d'énergie, un contacteur amont en série avec l'impédance, une diode à direction de blocage par rapport à la tension d'entrée, dans une dérivation transversale entre le contacteur et l'impiance, avec un condensateur de lissage en parallèle avec la sortie et avec une installation de commande pour commander le contacteur avec un rapport de palpage variable en dépendance i la tension de sortie On connaît un transformateur redresseur de tension de ce genre, d'après le document DE 19 05 369 qui, en vue d'une régulation dynamique à pleine charge et à charge partielle, est équipé avec deux contacteurs, dont un contacteur monté dans une dérivation transversale est palpé avec un rapport de palpage constant pour le réglage de la valeur de base du rapport de transformation de tension. Autre contacteur, monté dans une dérivation longitudinale utilisé avec un rapport de palpage variable pour le réglage du rapport de transformation de tension En partant de ce transformateur de tension contre nue, l'invention a pour but de réaliser un transformateur de tension continue à tension réglable qui, à l'état exempt de charge, c'est-à-dire la charge étant déconnectée, présente une consomna- tion de courant minimale et qui, en régime sous charge, est protégé contre des tensions de sortie trop élevées. L'invention concerne, à cet effet, un transforma~ teur du type ci-dessus, caractérisé en ce que l'alimentation de l'installation de commande a lieu par l'intermédiaire d'une installation de connexion qui comporte une première branche de dérivation avec un organe de connexion conduisant à la borne dalimentation de l'installation de commande, une seconde branche avec un élément de commande pour l'organe de connexion, et avec un contacteur de commande connecté en parallèle avec l'élément de commande, et une troisième branche avec une résistance, une première et une seconde jonction de diode étant connectées à la troisième branche, et un condensateur étant accouplé aux deux diodes, de telle sorte que, à l'état de fonctionnement sans charge, le contacteur de commande dans la seconde branche soit com- muté à l'état conducteur par la tension de seuil appliquée par le condensateur à la première jonction de diode lorsqu'est atteinte une valeur de réponse prédéterminée, pour désactiver 1' élément de commande de la seconde branche pour interrompre l'alimentation de l'installation de commande, la seconde jonction de diode étant alors prévue pour une limitation de la telle sion produite au condensateur, tandis que, à l'état de jonctions nement sous charge, la seconde jonction de diode est prévue pour limiter la tension de sortie U2 et établir une voie de courtcircuit vers un élément de protection de sécurité à Le transformateur redresseur contient, d'une manière connue, une installation de commande qui, en dépendance de la tension de sortie constatée, palpe un contacteur monté dans la dérivation longitudinale En vue d'obtenir une consommation de courant minimale avec charge déconnectée, il est prévu une installation de connexion par l'intermédiaire de laquelle est alimentée l'installation de commande. L'installation de connexion est reliée au condensateur de lissage, de telle sorte que l'installation de connexion, la charge étant déconnectée, reçoit la tension accumulée dans le condensateur de lissage. Par lwin- termédiaire d'un contacteur de commande, de préférence électroniquet un élément de commande prévu dans l'installation de connexion est alors désactivé, de sorte qu'un élément de connexion est ouvert et que l'amenée de courant à l'installation de commande est ainsi interrompue. Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'installation de connexion présente trois branches dont la première forme le conducteur d'alimentation de l'installation de commande et contient l'organe connecteur, tandis que laps seconde branche présente un élément de commande actionnant l'organe connecteur, de préférence en forme d d'un relais, ainsi que le contacteur de commande, de préférence un transistor connecté en parallèle avec le relais. La troisième branche de l'installation de connexion est reliée, d'une part, aux deux jonctions de diode et, d'autre part, au condensateur de lissage, et contient une résistance d'économie.Avec la charge déconnectée, la tension du condensateur de lissage de l'une des jonctions de diodes est influencée de telle sorte quq, dans le cas de dépassement d'une valeur de seuil prédéterminée, la base du transistor est alimentée en courant à travers la jonction de diode, de sorte que i transistor est commuté à l'état conducteur et met ainsi le relais en court-circuit. Il en résulte que ce relais décroche, et que l'élément de connexion est ouvert pour interrompre l'amenée de courant à l'installation de commande. Une seconde jonction de diode, parallèle à la première, limite l'accroissement de la tension influencée par le condensateur de lissage à une valeur supérieure à la valeur de seuil, mais inférieure à la tension de sortie maximale admissible à Dans la marche avec charge déconnectée, sont seulement connectées en circuit la seconde branche, qui contient une résistance amont et le contacteur transistor, ainsi que la troisième branche avec la résistance d'economie. Il en résulte que la consommation de courant du transformateur redresseur de tension à l'état libre de charge peut être maintenue très faible. Lors de la connexion de mise en circuit de la charge, la tension s'abaisse dans le circuit en parallèle formé par les deux diodes derrière la résistance d'économie. Le train~ sistor est bloqué et le relais est activé, de sorte que l'or- gane de connexion actionné par le relais ferme le circuit de courant vers 1, installation de commande et le transformateur de tension cohtinue règle à travers le contacteur la tension de sortie. Dans le cas du transformateur de tension continue conforme à l'invention, l'installation de connexion réalise en mEme temps une protection contre des tensions trop élevées en cas de défaillance du transformateur de tension, par exemple en cas de défaillance de l'installation de commande ou dans le cas où le contacteur ne s'ouvre pas par un défaut de court-circuit. La limitation de tension, c'est-àedire la protection contre des surtensions à la sortie, est assurée par la seconde jonction de diode. Ces diodes dans cette seconde jonction, sont constituées de telle manière que lors d'une défaillance du transformateur, en raison de l'accroissement de courant déterminée par llimpé- dance d'accumulations la sortie est court circuitée. Un élément de sécurité monté dans la dérivation longitudinale du c3té entrée répond en établissant le circuit de court-circuit à travers la diode de la seconde jonction, ce qui provoque une coupure de la dérivation en question, c'est-à-dire une ouverture du circuit de courant à Dans le cas où la formation du court-circuit par la seconde jonction de diode ne s'établirait pas, une diode réunissant les anodes de la première et de la seconde jonctions à diode aurait pour effet que , en série avec la diode, serait formée une troisième jonction à diode dont la valeur de réponse est supérieure à celle de la seconde jonction, et par laquelle peut être formé un court circuit vers l'élément de sécurité. Suivant une autre variante, une résistar.~e amont est montée en parallèle avec l'élément de commande pour détermi- ner la valeur de réponse de cet élément. Celle-ci est choisie, à l'aide de la résistance amont, de telle sorte que le ionetion- nement du transformateur à courant continu soit empêché dans le cas d'une tension d'entrée trop basses et que l'élément de com- mande, pour fermer le circuit d'alimentation vers l'installation de commande, soit activé seulement après dépassement d'une tension d'entrée minimale admissible. Le transformateur de tension continue conforme à l'invention permet une réduction de consommation de mourant jusqu'à un minimum lorsque la charge est déconnectée. Il assure, en outre, à l'état de charge, une protection stre contre des sur- tensions à l'entrée, en vue d'éviter un endommagement des appareils raccordés au c8té sortie. Enfin, il donne la garantie que le fonctionnement en régime de régulation du transformateur n' est établi qu'après dépassement d'une tension d'entrée minimale. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et du dessin annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. Dans ce dessin, la figure unique est un schéma d'ensemble d'un transformateur de tension continue conforme à l'invention. La figure montre le schéma des connexions du transformateur de tension continue avec réglage de tension conforme à l'invention. Le transformateur comprend une entrés recevant une tension d'entrée U1 et une sortie qui délivre une tension de sortie U2. Dans la dérivation longitudinale du transformateur, se trouve un contacteur, de préférence érectronique 1, auquel fait suite, de l'entrée vers la sortie, une dériva- tion transversale avec une diode à traversée libre 2. En série avec le contacteur 1 est prévue une impédance d'accumulation 3, à laquelle est connecté, en parallèle, un condensateur de lissage 4. Dans l'exemple représenté, la diode à passage libre 2 se trouve disposée entre, d'une part, le point de liai- son du contacteur 1 avec l'impédance d'accumulation 3, et, d'a-a~ tre part, la liaison 4' au potentiel négatif ou liaison à la masse. Le point de liaison entre le contacteur 1 et l'impédance 3 est désigné par la référence 5. La diode 2 est montée dans le sens de barrage vers la tension d'entrée comme le montre la figurez Pour la commande du contacteur 1, il est prévu une installation de commande 6 reliée au contacteur.Une instar~ lation de mesure de tension et de courant 7s prévue sur le 38té sortie du convertisseur de tension, est reliée à l'installation de commande 6, pour provoquer une commande du contacteur 1 en dépendance de la valeur réelle de sortie détectée. L'alimentation de l'installation 6 s'effectue par l'intermédiaire d'une ins- tallation de connexion 8 qui est raccordée à un point de potentiel positif 9 du côté entrée du convertisséur à tension continue. Entre l'un des pâles positif de l'entrée et le point de raccordement 9s pour l'installation de connexion 8, est monté un élément de sécurité 10, par exemple sous la forme d'un fusible qui remplit une fonction expliquée dans la suite. L'installation de connexion 8 est essentiellement constituée par trois branches de dérivation. Une première branche contient un organe de connexion 1 i, qui peut être actionné par un élément de commande 12 dans la seconde branche. L'élément de commande 12 a, de préférence, la forme d'un relais qui est couplé mécaniquement avec l'organe de connexion 11. Dans la seconde branche se trouve, en outre, une résistance amont 13 qui est connectée en série avec la bobine de relais 12. La seconde branche contient, en plus de la résistance amont 13, un montage en parallèle comprenant, d'une part9 la bobine de relais 129 et, d'autre part, un contacteur de commande 14, de pré férence un transistor. Ce montage est relié à la masse par un conducteur de liaison 15. En conséquence, le circuit de courant dans cette seconde branche peut passer au choix à travers la bobine de relais, ou à travers le transistor 14, ainsi qu'il sera décrit plus en détail dans la suite.En parallèle avec la bobine de relais 12, peut être connectée une résistance d'ajustage 16, de préférence une résistance variable, qui détermine la valeur de réponse de la bobine de relais 12. La troisième branche de l'installation de connexion 8 contient une résistance d'économie 17S à laquelle sont raccordées deux jonctions de diode montées en parallèle entre elles. La première jonction de diode contient une diode de Zener 18 et la seconde contient une diode de Zener 19. La diode 18 est raccordée à travers une résistance 20, et la seconde diode 19 est raccordée à travers une résistance 21, à la base du transis tor 14, dont le collecteur et l'émetteur forment le montage en parallèle vers la bobine de relais 12. La diode 19 est, en outre, reliée directement à la masse par un conducteur de liaison 19. Les diodes de Zener 189 19 sont connectées en commun avec leur cathode et raccordées à un plot 22 qui est relié, d'une part, à la résistance 17, et, d'autre part, b la borne positive 24 du condensateur 4. Les anodes des diodes de Zener 18 et 19 peuvent, conformément à une forme de réalisation de l'installation de connexion 8, être en liaison par 1' intermé- diaire d'une autre diode de Zener 23. Cette dernière est raccordée, avec sa cathode, à l'anode de la diode 18, et, avec son anode, l'anode de la diode 19. D'après la description qui précède, on voit que le raccordement d'entrée positive du transformateur est relié, à partir d'une borne de branchement 9, à travers l'installation de connexion 8 et9 à travers la première branche contenant l'organe de connexion 11 avec l'installation de commande 6 pour l'alimentation de celle-ci.Lorsque l'organe connecteur Il est fermé9 l'installation de commande 6 réalise une commande du contacteur 1 en dépendance de la valeur détectée par l'installe- tion de mesure 7, c' est-à-dire que l'installation de commande 6 forme, en commun avec la contacteur 1 et l'installation de mesure 7, un circuit de régulation permettant la régulation de la tension de sortie, la charge étant connectée, conformément B des conditions prédéterminées.L'installation de connexion 8 comporte une mise à la masse représentée par le conducteur de liai- son 159 et une voie de jonction, par un conducteur 25, vers une borne 24 à laquelle est raccordée, également9 une électrode du condensateur 4* Le fonctionnement du transformateur de tension continue décrit avec l'installation de connexion 8 et l'instal- lation de commande s est le suivant t lorsque la charge est connectée, c'est-à-dire avec la borne de sortie ouverte, la ten- sion de la diode de Zener 18, produite au condensateur 4 à tra- vers la résistance d'économie et le conducteur de liaison 25, est impressionnée. Lorsque la valeur de seuil de la diode de Zener 18 est dépassée, un courant est amené à la base du transis tor 14 à travers la résistance 20, ee qui a pour conséquence que le transistor 14 passe à son état conducteur.A l'état conducteur, le transistor 14 forme, avec son circuit collefteur-émetteur, une voie de court-circuit vers la bobine de relais 12 montée en parallèle. il en résulte que le relais 12 décroche et l'organe connecteur 11 prend la position ouverte montrée dans la figaree En conséqience, l'alimentation de l'installation de commande 8 est interrompue, et c'est simplement la seconde branche avec la résistance 13 et le circuit colleeteurxémetteur du transistor 14, et la troisième branche de 1' installation de connexion 8, avec la résistance 17 et le conducteur 25, qui sont efficaces.Cela signifie qu'un courant minimal circule, de sorte qu'ainsi le transformateur à l'étant sous charge fonctionne avec une consommation de courant minimale Dans l'état décrit plus haut, avec charge dd- connectée, la diode Zener 19 de la seconde jonction de diode, qui est en parallèle avec la première diode Zener 18, a pour fonction de limiter la tension modifiée par le condensateur 4 de la diode Zener 18, à une tension qui se situe au-dessus de la valeur de r6- ponse de la diode Zener 18, mais cependant, au-dessous de la tension de sortie maximale admissible. Les diodes Zener 18, 19 sont, en conséquence, choisies de telle sorte que la valeur de réponse de la diode Zener 19 est plus élevée que celle de la diode Zener 18. Lorsque la charge est branchée sur la sortie du transformateur, la tension dans le circuit en parallèle formé par les deux diodes, derrière la résistance 17, chute aussitt. 'a- menée de courant à la base du transistor 14 est barrée et le transistor 14 se trouve à l'état de blocage, oest-à-dire que la voie de court-circuit formée précédemment par le circuit collecteur-émetteur du transistor 14 est interrompue. il en résulte que la bobine de relais 12 est en circuit à travers la résistance 13 et est activée, de telle sorte que l'organe de connexion il est fermé et que l'installation de commande 6 est en service.Dans ce cas, le circuit de régulation formé par les éléments 1, 6 et 7 est efficace pour une régulation de la tension de sortie délivrée à la charge, en dépendance de la valeur de sortie détec- tée, dune manière connue en soi L'installation de connexion 8 prévue, conforme ment à l'invention, a égalent, à l'état de fonctionnement avec charge connectée, pour fonction de surveiller la tension de sor- tie, c'est-à-dire de s'opposer à une surtension.Cette protec- tion contre la surtension est obtenue en premier lieu par la diode Zener 19 de la seconde jonction de diode, qui eg- onsti tuée de telle manière que, lors d'un défaut de fonctionnement du transformateur, l'accroissement de ourlant dans l'impédance d'ac cumulation 3 produit, en raison de l'augmentation de perte de puissance, un courtoircuit entre la liaison à la masse 4t à travers le conducteur 15, d'une part, et, d'autre part, le son ducteur 25, l'impédance 32 le contacteur 1, vers l'élément de séourité 10.Cette voie de court-circuit vers la borne d'entrée positive est maintenue jusqu'à ce que cet élément de sécurité 10 réponde et coupe le circuit de courant. La tension de barrage de la diode Zener 19 est plus élevée que la tension de barrage de la diode Zener 18 du premier parcours de diode qui est des tinée à former la connexion d1 économie à l'état de charge non connectée, mais elle est cependant inférieure à la tension de sortie maximale admissible U2. Dans le cas d'une tendance à l'apparition d'une surtension, la diode 19 devient visiblement défaillante. Les bornes de raccordement de cette diode sont consti- tuées de telle manière que la diode puisse entre aussitôt échangée. La diode Zener 23 qui peut être prévue suivant une variante de réalisation de l'invention peut servir d'élé- ment de sécurité supplémentaire pour le cas où le circuit de sécurité à travers la seconde diode Zener 19 vers l'élément de sécurité 1C ne pourrait pas s'établir, du fait que la diode Zener 19 ne serait pas connectée dans son état conducteur. La voie de court-circuit sera alors formée à travers la diode Zener supplémentaire 23, la diode Zener 18 de la première jonction de diode, le conducteur 25, l'impédance 13 et le contacteur 1, vers l'élément de sécurité 10. La diode Zener 23 est montée en parallèle avec les résistances 20, 21 qui sont montées dans le circuit de commande du transistor 24.Si le circuit de ourt- circuit est formé à travers la diode 23, dans le cas de défail- lance de la diode 19, la diode 23 sera détruite. il est donc nécessaire de prévoir pour la diode 23, des raccords de branche ment tels que la diode puisse être facilement changée. Le transformateur de tension continue dét, dont la tension de sortie U2 est toujours inférieure à La ter sion d'entrée U1, assure non seulement une consommation de soupant minimale dans le cas de charge non connectée, mais également une protection contre des surtensions de sortie pour les appareils raccordés. En outre, l'installation de commande 6 est mise en service seulement lors du dépassement d'une valeur minimale dé- terminée. La valeur minimale de la tension d'entrée peut être maintenue par réglage approprié de la résistance d'ajustage 16. Dans le transformateur à tension continue réglable en tension conforme à l'invention, est ainsi remplie e fonction de commande de courant, c'est-à-dire qu'il peut ttre considéré comme un transformateur à tension continue commandé par courant et régalé en tension. REVENDICATIONS 1.- Transformateur de tension continue à tension réglable comportant une impédance d'accumulation en direction longitudinale du flux d'énergie, un contacteur amont en série avec l'impédance, une diode à direction de blocage par rapport à la tension d' entrée, dans une dérivation transversale entre le contacteur et l'impédance, avec un condensateur de lissage en papal lèle avec la sortie et avec une installation de commande pour commander le contacteur avec un rapport de palpage variable en dépendance de la tension de sortie, transformateur caractérisé en ce que l'alimentation de l'installation de commande (6) a lieu par l'intermédiaire d'une installation de connexion (8) qui comporte une première branche de dérivation avec un organe de connexion Cli) conduisant à la borne d'alimentation de l'ins- tallation de commande, une seconde branche avec un élément de commande (12) pour l'organe de connexion (i i), et avec un contacteur de commande (14) connecté en parallèle avec l'élément de commande, et une troisième branche avec une résistance (17), une première et une seconde jonctions de diode (18 et 19) étant connectées à la troisième branche, et un condensateur (4) étant accouplé avee deux diodes, de telle sorte que, à l'état de fono- tionnement sans charge, le contacteur de commande (14) dans la seconde branche soit commuté à l'état conducteur par la tension de seuil appliquée par le condensateur à la première jonction de diode (18) lorsqu'est atteinte une valeur de réponse prédéterml- née, pour désactiver l'élément de commande (12) de la seconde branche pour interrompre l'alimentation de l'installation de com- mande (6), la seconde jonction de diode (19) étant alors prévue pour une limitation de la tension produite au condensateur (4) tandis que, à l'état de fonctionnement sous charge, la seconde jonction de diode (19) est prévue pour limiter la tension de sortie U2 et établir une voie de court-circuit vers un élément de protection de sécurité (10). 2.- Transformateur suivant la revendicat40n 1, caractérisé en ce que l'élément de commande (12) et le contacteur de commande (14) sont reliés du côté extérieur à la masse (4') et la borne de commande du contacteur est accouplée aux deux jonctions de diode (18, 19)o 3. Transformateur suivant l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le contacteur de commande (14) est un contacteur électronique. 4.- Transformateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le contacteur de commande (14) est un transistor9 dont la base est reliée, à travers une résistance (20), à la diode (18) de la première jonction, et à travers une résistance (21), la diode (19) de la seconde jonction 5.- Transformateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les deux diodes sont connectées avec leur cathode à une borne de branchement (22) qui est reliée à la résistance (17) de la troisième branche, et à une borne (24) du condensateur (4). 6. Transformateur suivant la revendication 5 caractérisé en ce que les diodes (18 19) des deux jonctions sont des diodes de Zener. 7. Transformateur suivant lapvendication 6, caractétisé en ce que les anodes des deux diodes Zener (18, 19) sont couplées entre elles par l'intermédiaire doune autre diode Zener (23). 8. Transformateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément de comman- de (12) dans la première branche de l'installation commande est un relais qui est accouplé mécaniquement avec ltorgane de connexion (11). 9.- Transformateur suivant la msendication 8, caractérisé en ce qu'une résistance 1(16) notamment variable est montée en parallèle avec le relais (12). 10.- Transformateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la jonction collecteur émetteur du transis- tor (14) est montée en parallèle avec le relais et la base du transistor (14) est couplée aux anodes des diodes (18, 19). 1 Transformateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la valeur de réponse de la seconde diode (19) est située au-dessus de la valeur de réponse de la première (18). 12. Transformateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la valeur de ré ponse du montage en série comprenant la première et la troisième diodes est supérieure à la valeur de réponse de la seconde diode (19).