Brevet FR2465363A1 — publié le 19810320

L'invention se rapporte à un dispositif variateur de la puissance électrique dans une charge alimentée en alternatif, telle qu'un ensemble de lampes, notamment lampes d'éclairage de tableaux de bord d'aéronefs, en sorte de fonctionner en gradateur d'éclairage. A bord des aéronefs modernes, civils ou militaires, on trouve de nombreux panneaux où sont rassemblés des instruments ou indicateurs de dimensions diverses. Ces panneaux sont souvent réalisés en matière transparente avec un revêtement opaque où sont gravées des inscriptions en rapport avec divers organes de commande tels que boutons, manettes.Les inscriptions peuvent autre rendues lisibles en éclairant les panneaux par la tranche avec des sources de lumière (lampes) disposées en grand nombre à des emplacements choisis en sorte que la luminosité de lensem- ble soit aussi uniforme que possible Par ailleurs cette lumino sité do doit pouvoir 8tre réglée dans de larges limites, afin que de nuit, les obsrv & surs ne soient pas éblouis et aient leur vision nocturne affaiblie par une luminosité trop forte, tandis que de jour l'éclairage soit suffisant pour que les inscriptions soient lisibles. Le réglage doit pouvoir etre commandé, soit localement, soit à distance, et éventuellement de façon automatique. Dans ce bu.t9 plusieurs solutions ont été proposées jusqu'ici, sans qu'aucune se soit révélée vraiment satisfaisante, en raison des contraintes d'environnement. Ainsi des dispositifs récents à thyristors, diacs ou triacs qui présentent une bonne souplesse de réglage, ont du être abandonnés en raison des parasites haute fréquence créés par les transitoires d'amorçage, et qui perturbent gravement les appareils radioélectriques. Les dispositifs antiparasites sont peu efficaces, et en tout cas difficilement praticables dans un aéronef. L'invention vise un dispositif variateur de puissance consommée par une charge alimentée en alternatif, qui est simple, aisément commandé à distance, et ne présente pas les inconvénients des dispositifs antérieurs. L'invention vise aussi un dispositif variateur susceptible de délivrer une tension alternative variable dans de larges limites, sans création de transitoires. L'invention vise encore un dispositif du genre considéré, où tout risque de parasites ou de fuites électromagnétiques est éliminé, et qui peut être aisément commandé électroniquement à distance. A ces effets l'invention propose un dispositif variateur de la puissance électrique dans une charge alimentée en alternatif, comportant un transformateur d'alimentation avec deux prises de sortie respectivement à niveaux de tension bas et élevé à partir d'une prise de retour, deux impédances réactives réglables électriquement et un circuit électronique de commande, caractérisé en ce que les deux impédances réglables étant montées en série avec une borne commune entre les deux prises de sortie, et la charge disposée entre la borne commune et la prise de retour, ledit circuit de commande comprend un moyen de réglage adapté à provoquer des variations concomitantes inverses des impédances réactives réglables. On obtient ainsi une variation progressive de tension appliquée à la charge, pratiquement comprise entre le niveau haut et le niveau bas de tension du transformateur d'alimentation ; la forme d'onde de la tension alternative appliquée à la charge est peu altérée, et est pratiquement dépourvue d'harmoniques dans les bandes radiofréquences ; enfin tous les éléments traversés par le courant de la charge peuvent être réunis en un ensemble compact et localisé. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma de principe de l'invention les figures 2A et 2B représentent des exemples de réalisation d'inductances à fer saturable la figure 3 est un schéma d'une réalisation particulière du dispositif de l'invention. Selon la forme de réalisation schématique représentée figure 1, prévue pour régler l'éclairage de tableaux de bord d'aéronefs, un transformateur 10, alimenté au primaire sous une tension de 115 V 400 Hz, usuelle à bord des aéronefs, comporte trois prises d'enroulement secondaires, deux prises de sortie Â et B respectivement à niveau de tension élevé et bas par rapport à une prise de retour C, à la masse. On a choisi comme niveaux de tension élevé et bas respectivement 5 volts et 1 volt, qui sont les valeurs extrêmes de tension reconnues convenables pour l'alimentation des lampes d'éclairage de tableaux de bords dans les con ditions limites d'éclairage ambiant (de grand jour à l'obscurité nocturne).On a disposé deux impédances réactives ajustables Z1 et Z2 en série avec une borne commune 12 entre les prises de sortie A et B, la charge 11, constituée par une multiplicité de lampes d'éclairage en parallèle, entre la borne commune 12 et la sortie de retour C. Le réglage des impédances Z1 et Z2 est couplé en sorte que lorsque Z1 croit Z2 décroît, et vice versa. On comprendra que lorsque Z1 croit d'une valeur de résistance faible devant la résistance de la charge jusqu'à une valeur de réactance élevée devant cette résistance, tandis que Z2 subit des variations de réactance concomitantes inverses, la tension à la borne 12 par rapport à la prise de retour C passe progressivement du niveau de tension de la prise Â à celui de la prise B Comme les impédances Z1 et Z2 sont réactives, la puissance dissipée dans ces impédances, tant par passage de courant vers la charge 119 qu'en raison de la différence de tension entre les prises A et B est pratiquement purement réactive, de sorte que la dissipation thermique est faible.L'homme du métier comprendra que les valeurs médianes de réactance des impédances Z1 et Z2 sont adaptées à la résistance de charge, pour obtenir une variation sensiblement régulière de la puissance délivrée à la charge. Les impédances réactives réglables sont de préférence des inductances à fer saturable, telles que représentées figures 2A et 2B. Selon la disposition classique de la figure 2A, le circuit magnétique 20 est constitué par empilement de tôles en E et I, de manière à former un noyau central et 2 jambes latérales entre deux culasses. Le bobinage d'inductance Z est disposé autour du. noyau central, tandis qu'un enroulement de saturation se compose de deux moitiés L1 et L2 disposées autour des jambes latérales, et connectées en série de façon telle que la tension induite par le passage de courant alternatif dans le bobinage d'inductance, soit nulle entre les deux bornes d'alimentation du bobinage de saturation. Celui-ci est constitué par des enroulements à grand nombre de spires de fil relativement fin, en sorte d'obtenir la saturation du circuit magnétique par passage d'un courant continu d'intensité modérée, tandis que le bobinage d'inductance est constitué par un faible nombre de spires de gros diamètre. Un technicien saura comment déterminer les éléments de bobinage à partir des caractéristiques du circuit magnétique. Cependant les circuits magnétiques à tôles en E et I présentent des entrefers non négligeables et ne se prêtent pas bien à l'utilisation de matériaux magnétiques alliant une grande perméabilité et une induction à saturation élevée, qui permettent des réalisations compactes et des surtensions élevées. Aussi l'on préfère la forme de réalisation représentée figure 2B, dans laquelle les bobinages d'inductance et de saturation sont pratiquement identiques à ceux de la disposition de la figure 2A, tandis que le circuit magnétique est constitué de deux circuits en 0 accolés latéralement pour former le noyau central, et formés respectivement de deux demi-circuits en C affrontés 21 et 22, et 23 et 24.On utilise alors des matériaux magnétiques à grains orientés bien connus ; les tôles sont constituées par un ruban d'acier dont les grains sont orientés magnétiquement au laminage, le ruban étant spiralé pour former un tore qui est ensuite coupé pour donner la forme de C. Âvec de tels circuits, on obtient de meilleures performances à la fréquence de 400 Hz qu'avec des tôles classiques, et notamment une réduction efficace des fuites magnétiques, meme lorsque le fer du circuit est magnétiquement saturés Le dispositif représenté figure 3 comporte un transformateur d'alimentation 30, correspondant au transformateur 10 de la figure 1, avec des prises de sortie À et B respectivement à des niveaux de tension haut et bas par rapport à la prise de retour C, à la masse.Aux prises de sorties Â et B sont connectés respectivement les bobinages d'inductance 21 et 22 des inductances à fer saturable 33 et 34. La sortie de charge 31 est connectée entre la prise de retour C et le conducteur 32 formant point commun de mise en série des bobinages d'inductance 21 et 22. Le courant dans les bobinages de saturation L 12 de l'inductance 33 et L21, L22 de l'inductance 34 est délivré par une source de courant continu constituée d'un redresseur en pont D, branché en alimentation alternative entre la prise de sortie A à niveau de tension élevé et la prise de retour C, et un condensateur de filtrage 35 disposé entre les bornes positive et négative du redresseur D. Cette source de courant débite dans deux branches formées par le montage en série du bobinage de saturation d'une des inductances 33 et 34 et de l'espace émetteur collecteur d'un transistor, respectivement Tl et T2.Les bases de ces transistors T1 et T2 sont polarisées respectivement par la tension de curseur de potentiomètre P1 et P2, montés entre bornes positive et négative de la source de courant D, 35. Ces curseurs de P1 et P2 sont couplés mécaniquement en courses complémentaires, en sorte que les variations de polarisation soient également complémentaires. Pratiquement les transistors T1 et T2 sont montés en émetteurs suiveurs, avec la résistance des bobinages de saturation comme charge d'émetteur, de sorte que la somme des courants saturants est sensiblement constante. On comprendra d'ailleurs que la commande manuelle de polarisation complémentaire des transistors peut être remplacée par une commande asservie sur l'intensité d'éclairage ambiant avec un élément sensible à la lumière tel que photorésistance ou phototransistor. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits mais en embrasse toutes les variantes d'exécution ; par ailleurs elle n'est pas non plus limitée à l'application préférentielle énoncée de réglage de la luminosité de tableaux de bord d'aéronefs. REVENDICATIONS 1. Dispositif variateur de la puissance électrique dans une charge alimentée en alternatif, comportant un transformateur d'alimentation avec deux prises de sortie-respectivement à niveaux de tension bas et élevé à partir d'une prise de retour, deux impédances réactives réglables électriquement et un circuit électronique de commande, caractérisé en ce que les deux impédances réglables étant montées en série avec une borne commune entre les deux prises de sortie, et la charge disposée entre la borne commune et la prise de retour, ledit circuit de commande comprend un moyen de réglage adapté à provoquer des variations concomitantes inverses des impédances réactives réglables. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les impédances réactives réglables sont des inductances à fer saturables avec un bobinage d'inductance et un bobinage de saturation. 3. Dispositif selon la revendication 2, où les inductances à fer saturables comportent un circuit magnétique avec, entre deux culasses, un noyau central portant le bobinage d'inductance et deux branches latérales portant chacune une moitié du bobinage de saturation, caractérisé en ce que le circuit magnétique comprend deux circuits en 0 accolés latéralement pour former le noyau et composés chacun de deux demi-circuits en C à grains orientés affrontés. 4. Dispositif selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, entre deux extrémités d'une source de courant continu, le circuit électronique de commande comporte deux branches, avec chacune en série le bobinage de saturation d'une inductance et l'espace émetteur collecteur d'un transistor, et des moyens de polarisation des transistors à variations complémentaires. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de polarisation sont des potentiomètres à curseur branchés entre extrémités de la source de courant, les curseurs reliés aux bases des transistors étant couplés mécaniquement en courses complémentaires. 6. Dispositif selon une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite source de courant continu comporte un redresseur en pont branché entre prise de retour et prise de sortie à niveau élevé de tension.