Brevet FR2473802A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne un circuit d'alimentation électrique dont la connexion à une charge extérieure ou à des charges extérieures est nécessaire pour qu'il soit continuellement mis en marche et arrêté. Plus particulièrement, l'invention concerne un circuit d'alimentation électrique pour les radiateurs électriques d'un dispositif de dégivrage d'aéronef. Il est connu de réaliser des circuits de commutation dans lesquels un courant électrique est fourni à plusieurs charges dans une séquence prédéterminée, à des intervalles relativement courts. Quand les charges sont des éléments chauffants, le courant qutil y a lieu de commuter peut être très intense et il est donc nécessaire de disposer d'éléments de commutation capables de conduire ces cou- rants. L'invention concerne donc un circuit d'alimentation dans lequel il n'y a pas lieu de commuter des courants intenses, même si les courants de charge peuvent être éle- vés. Les éléments de commutation peuvent donc être moins massifs et/ou moins complexes, ce dont il résulte un avan- tage considérable lorsque le circuit de commutation fait partie d'un dispositif de dégivrage d'aéronef. Mais les avantages de l'invention ne sont pas limités à des circuits d'aéronef, car elle peut aussi s'appliquer à d'autres dispo- sitifs dans lesquels des courants électriques intenses doivent être commutés et dans lesquels l'interruption ou la réduction du courant provenant d'un générateur est acceptable. Un circuit d'alimentation électrique selon l'invention comporte donc une génératrice électrique comprenant un en- roulement inducteur, un dispositif de régulation de la ten- sion appliquée à cet enroulement inducteur, un dispositif de commutation qui commande le courant fourni par la géné- ratrice à une charge extérieure et un dispositif qui ré- duit le courant inducteur et qui commande le dispositif de commutation pendant la réduction du courant inducteur. Dans un mode de réalisation, le dispositif de commuta- tion établit une connexion sélective entre la génératrice et plusieurs charges extérieures. - 247380-Z D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exem- ple nullement limitatif la figure 1 est un schéma d'un circuit d'alimentation en courant selon l'invention, la figure 2 représente des détails d'un circuit de commande du dispositif de la figure 1, la figure 3 montre des détails d'un dispositif de com- mutation du dispositif de la figure 1, et la figure 4 montre la relation entre des signaux électri- ques en différents points du circuit de la figure 1. Le dispositif représenté sur la figure 1 est destiné à fournir un courant triphasé à plusieurs éléments chauf- fants d'un dispositif de dégivrage d'aéronef, désigné globa- lement par 10. Le dispositif comporte une génératrice tri- phasée 11 entraînée par une boîte d'engrenages 12 à partir d'un moteur, non représenté, de l'aéronef. Un courant tri- phasé est fourni sur des lignes 13 sélectionnées vers des éléments chauffants correspondants du dispositif 10, au moyen d'un dispositif de commutation 14 qui réagit à des signaux de commande sur une ligne 15 provenant d'un circuit de commande 16. Le circuit 16 et le dispositif 14 sont représentés plus en détails sur les figures 2 et 3. La génératrice 11 comporte un enroulement inducteur 17 qui reçoit une tension commandée par un circuit 18 compor- tant un dispositif 19 réagissant aux amplitudes des ten- sions aux trois bornes de sortie de la génératrice 10 et produisant, sur une ligne 20, un signal continu correspon- dant à une valeur moyenne des amplitudes des tensions. Le signal sur la ligne 20 est appliqué par une résistance 21 à une entrée d'un amplificateur différentiel 22 dont l'au- tre entrée reçoit une tension de référence VR par une résistance 23. Le signal de sortie de l'amplificateur 22 correspond à un signal d'erreur de tension de sortie de la génératrice et il commande un amplificateur de puissance 24 qui régule le courant dans l'enroulement inducteur 17. Un circuit de réaction 25 assure que les changements du courant inducteur de la génératrice sont répercutés à peu près immédiatement à la sortie de l'amplificateur 22. Un signal de commande de commutation sur l'une des lignes 15 provenant du circuit 16 vers le dispositif 14 est précédé par l'apparition d'un signal de commande A sur une ligne 26 provenant du circuit 16 vers le circuit 18. La ligne 26 est connectée à une ligne de masse 27 par une résistance 28 et également à l'entrée inverseuse d'un amplificateur différentiel 29 par une résistance 30. Une diode 31 et loune résistance 32 sont connectées en série, en parallèle avec la résistance 30. L'autre entrée de l'amplificateur 29 est connectée à la tension de référence VR par une résis- tance 33. La sortie de l'amplificateur 29 est connectée par une résistance 34 aux cathodes des diodes 35,36, l'anode de la diode 35 étant connectée à l'entrée de tension de référence de l'amplificateur 22 et l'anode de la diode 36 étant connectée à la ligne de masse 27. Un condensateur 37 est connecté entre l'entrée inverseuse de l'amplificateur 29 et les cathodes des diodes 35,36 tandis qu'une diode 38 est connectée en parallèle avec le condensateur 37, son anode étant connectée aux cathodes des diodes 35,36. L'amplificateur 29, les résistances 28,30,32 et le condensateur 37 constituent un circuit générateur de dents de scie. En l'absence du signal de commande A sur la ligne 26, la tension de sortie de l'amplificateur 29 correspond à la tension de référence VR augmentée de la chute de ten- sion directe de la diode 38. La diode 35 est donc polarisée en opposition et la tension de référence VR n'est pas modi- fiée avant d'être appliquée à l'amplificateur 22. Le cou- rant d'inducteur de la génératrice ne dépend donc que des tensions détectées à sa sortie. Quand le signal de commande A est appliqué à la ligne 26, la tension au point commun entre la résistance 34 et la diode 36 diminue à une vitesse qui dépend des valeurs des résistances 30,32 et du condensateur 37. La tension à l'entrée positive de l'amplificateur 22 diminue donc, mais la diode 36 empêche cette tension de passer au-dessous de zéro. La tension de sortie de l'amplificateur 22, et par conséquent la sortie de courant inducteur de l'amplifica- teur 24 diminue donc jusqu'à zéro et cette diminution est accompagnée d'une réduction de la tension crête à crête à la sortie du générateur 11, comme indiqué en J sur la figure 4. Ensuite, la disparition du signal de commande A sur la ligne 26 provoque une augmentation de la tension à l'entrée positive de l'amplificateur 22, à une vitesse dé- terminée par les valeurs des résistances 28,30 et du conden- sateur 37, et la tension crête à cerête à la sortie de la génératrice augmente à nouveau. Le circuit de commande 16, représenté plus en détails sur la figure 2, comporte des circuits intégrés 40,41,42 chacun du type CD 4047B de National Semiconductor. Le cir- cuit 40 est connecté pour fonctionner comme un circuit multivibrateur astable et il est associé avec une résistance Rl et un condensateur C2 de manière que ce circuit 40 dé- livre un signal de niveau bas d'une durée de 4 secondes à sa sortie 10, le signal à la borne 10 étant au niveau haut aux autres moments. La sortie 10 du circuit 40 est connec- tée à une entrée d'une porte ET 43 dont la sortie est con- nectée à la borne 8 du circuit 41. Le circuit 41 est connec- té pour fonctionner en circuit multivibrateur monostable dont le retard est réglé par une résistance R6 et un conden- sateur C5. L'autre entrée de la porte ET 43 est reliée à la sortie d'un inverseur 44 dont l'entrée est connectée par les résistances R4,R3 en série à une ligne 45 de signal à 0 volt provenant du circuit de commutation 14. Le point com- mun entre les résistances R4 et R3 est connecté à la ligne 0 volt 46 par un condensateur C3. Le circuit 41 est connecté pour fonctionner en circuit multivibrateur monostable et sa borne d'entrée 8 est con- nectée à la sortie de la porte 43 tandis que ses bornes 4, 14 sont connectées à une ligne 47 à 10 volts. Une résistan- ce R6 et un condensateur C5 sont connectés au circuit 41 de sorte que ce dernier délivre un signal de sortie de ni- veau haut d'une milliseconde à sa borne 10, et un signal de sortie de niveau bas correspondant à sa borne 11 en réponse à un signal de niveau haut provenant de la porte 43. La borne 10 du circuit 41 est connectée directement à la borne 8 du circuit 42 qui lui-même est connecté pour fonctionner en circuit multivibrateur monostable, et dont les bornes 4,14 sont connectées à la ligne 47 à 10 volts. Au moyen d'une résistance R7 et d'un condensateur C6, le circuit délivre un signal de sortie de niveau haut d'une durée de 100 millisecondes à sa borne 10, en réponse à un signal d'entrée à sa borne 8. La cathode d'une diode 48 est connectée à la ligne 47 à 10 volts et son anode est connectée au point commun entre la résistance R4 et le condensateur C3 pour limiter le tension appliquée à l'inver- seur 44 lorsqu'une tension élevée est présente sur la ligne 45. La borne 10 du circuit 40 est connectée à une entrée d'une porte NON OU 49 dont l'autre entrée est connectée à la borne 10 du circuit 42. La sortie de la borne 49 est con- nectée par une résistance R8 à la base d'un transistor NPN dont l'émetteur est connecté à la ligne 46 à O volt et dont le collecteur est connecté au circuit 18 par la ligne 26, et également à la ligne 51 à 28 volts par une résis- tance R9. Un circuit en série comportant un condensateur Cl et une résistance R2 est -connecté entre les lignes 46,51, et une diode Zener 52 est connectée aux bornes du condensa- teur Cl pour maintenir à 10 volts le point commun entre le condensateur Cl et la résistance R2, ce point commun étant connecté à la ligne 47 à 10 volts. Un condensateur C4 et une résistance R5 sont connectés entre les lignes 46, 51 et le point commun entre le condensateur C4 et la résis- tance R5 est connecté par un inverseur 53 à une entrée d'une porte OU 54 dont l'autre entrée est connectée à la borne 10 du circuit 42. La sortie de la porte OU 54 est connectée à la borne 9 de mise à "O" du circuit 40. Le signal à la borne 10 du circuit 40 est donc ramené au ni- veau bas en réponse au signal de sortie de niveau haut de 100 millisecondes à la borne 10 du circuit 42. La borne 11 du circuit 41 est connectée par un inver- seur 55 à la borne d'horloge 14 d'un circuit intégré de compteur octal 56, qui est un circuit CD 4022B de National Semiconductor. Le circuit 56 comporte huit sorties décodées, dont les quatre premières, à partir des bornes 2,1,3 et 7 sont utilisées en séquence. La borne de sortie inverse 11 du circuit 41 est connectée à une entrée d'une porte NON OU 57 dont l'autre entrée est connectée à la sor- tie d'une porte NON OU 58. La sortie de la porte NON OU 57 est connectée à une entrée d'une porte OU 59 dont l'au- tre entrée est connectée à la sortie de l'inverseur 53, la sortie de la porte OU 59 étant connectée à la borne 15 de mise à "O" du circuit 56. La sortie de la porte NON OU 57 est également connectée à une entrée de la porte 58 dont l'autre entrée est connectée à la cinquième borne de déco- dage 11 du circuit 56. Les portes 57,58 sont ainsi connec- tées pour former un circuit basculeur et un signal de niveau haut à la borne 11 du circuit 56 fait apparaître un signal de niveau haut à la sortie de la porte 57 jusqu'à ce que le signal de la borne 11 du circuit 41 passe au niveau haut, auquel cas, le signal de niveau haut disparaît à la borne du circuit 56. Des amplificateurs de puissance 60,61,62,63 réagissent aux signaux de niveau haut des bornes respectives 2,1,3 et 7 du circuit 56 en produisant des signaux de 28 volts sur certaines respectives de plusieurs lignes 64 parmi les li- gnes 15, les autres de ces lignes étant alimentées par la ligne 46 à O volt. Le dispositif de commutation 14 représenté plus en dé- tails sur la figure 3 comporte quatre contacteurs électro- magnétiques 70,71,72,73 qui sont commandés par des signaux d'excitation sur les lignes 64 provenant des amplificateurs 60,61,62,63 pour appliquer une alimentation triphasée sur les lignes 74 entre la génératrice 11 et les éléments chauf- fants sélectionnés du dispositif de dégivrage 10. Une diode est connectée aux bornes de l'enroulement d'excitation de chacun des contacteurs 70 à 73 pour éliminer les sur- tensions transitoires. La durée de fonctionnement de chacun des contacteurs 70 à 73 est nettement inférieure à la durée de 100 millisecondes établie par le circuit 42, la résistance R7 et le condensateur C6. Le circuit 14 comporte également un détecteur de tension 76 constitué par des diodes 77,78,79 connectées entre certaines des lignes 74 et une extrémité d'une résistance R10 dont l'autre extrémité est connectée par une résistance R11 à la ligne 80 à 0 volt. Le point commun entre les résistances R10,R11 est connecté par la ligne 45 à la résistance R3 du circuit 16. Lbrsqu'une tension de 28 volts est appliquée à la ligne 51, le condensateur C4 se charge en une durée qui dépend de sa capacité et de la valeur de le résistance R5. Avant que le condensateur -C4 soit chargé, l'entrée de niveau bas de l'inverseur 53 applique un signal de niveau haut à la porte OU 54, ramenant au repos le circuit 40 de sorte que le signal de sortie à la borne 10 du circuit 40 est initia- lement au niveau bas. Le signal de niveau haut provenant de l'inverseur 53 est appliqué par la porte 59 à la mise en place du circuit 56 pour produire un signal de sortie à sa borne 2. Quand le condensateur C4 est chargé, la sortie de la porte 53 passe au niveau bas et les signaui précités de mise au repos disparaissent. Le signal de commande A suri - ligne 26 n'est appliqué que lorsque le transistor 50 est bloqué, c'est à dire en présence d'un signal B de niveau haut à la borne 10 du circuit 40 ou d'un signal F de niveau haut à la borne 10 du circuit 42. Comme cela a été indiqué ci-dessus, le si- gnal A entraîne une réduction de la tension crête à crête du signal de sortie de la génératrice 11, cette diminution étant détectée sur la ligne 45 et entraînant une diminution de la tension C à l'entrée de Itinverseur 44. L'augmentation de tension qui en résulte à la sortie de l'inverseur 44, combinée avec le signal B pour produire une impulsion D de niveau haut et de courte durée à la borne 8 du circuit 41, commande ce dernier pour qu'il délivre une impulsion E de niveau haut d'une milliseconde à la borne 8 du circuit 42. Le circuit 42 délivre alors une impulsion F de niveau haut de 100 millisecondes à sa borne 10 et l'impulsion F est appliquée à la porte 54 pour ramener au repos le cir- cuit 40. L'impulsion F maintient également la sortie de la porte 49 au niveau bas et le blocage du transistor 50 de sorte que le signal A sur la ligne 26 est maintenu au niveau haut jusqu'à la fin de l'impulsion F. Le signal de niveau bas à la borne 11 du circuit 41 est inversé par l'inverseur 55 pour correspondre au signal E et il fait avancer d'un pas le compteur 56, pour désali- menter par exemple l'amplificateur 60 et alimenter l'ampli- ficateur 61, Le signal G cesse donc sur l'une des lignes 64 et simultanément, le signal H apparalt sur une autre de ces lignes. La figure 4 montre la relation entre les signaux ci- dessus et montre que l'opération de commutation effectuée par les signaux G et H a lieu entièrement dans la période du signal de commande A, c'est à dire pendant la période o la tension crête à crête J de la sortie du générateur 11 est pratiquement nulle. Les contacteurs 70-73 -n'ont donc pas à établir ou à rompre le courant de charge vers les éléments chauffants du dispositif 10. En outre, l'applica- tion et la suppression soudaines des charges électriques sur la génératrice 11 sont évitées, ce dont il résulte une réduction des charges mécaniques sur la génératrice ainsi que le dispositif associé d'entrainement et de boîte dten- grenages 12. Enfin, cela évite les interférences à haute fréquence résultant de l'établissement et de la rupture de courants intenses. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'alimentation électrique, caractérisé en ce qu'il comporte une génératrice électrique (11) avec un enroulement inducteur (17), un dispositif de régulation (18) de la tension appliquée audit enroulement inducteur un dispositif de commutation (14) qui commande le courant fourni par ladite génératrice à une charge extérieure (10) et un dispositif de commande (16) qui provoque la réduction du courant inducteur et le fonctionnement dudit dispositif de commutation pendant ladite réduction du courant induc- teur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commande (16)provoquant la réduction de la tension d'inducteur et le fonctionnement du dispositif de commutation (14) comporte un dispositif qui délivre un signal de commande audit dispositif (18) de régulation de tension et un dispositif qui délivre un signal de commutation se situant entièrement dans la période dudit signal de commande. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif (18) de régulation de tension com- porte un dispositif (29) qui réagit audit signal de com- mande en produisant une tension en dents de scie, et un dispositif (22) commandé par ladite tension en dents de scie et par la tension de sortie de ladite génératrice de manière à réduire ladite tension d'inducteur. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif (22) de réduction de la tension d'inducteur réagit également à une tension de référence. - Dispositif selon l'une quelconque des revendica- 3o tions 1 à 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de commutation (14) comporte plusieurs contacteurs (70-73) pour commander la fourniture de courant à certaines respec- tives de plusieurs charges extérieures (10), ledit disposi- tif de commande (16) de commutation comprenant un disposi- tif (60-63) qui produit séquentiellement des signaux de commutation pour lesdits contacteurs, chacun desdits si- gnaux de commutation se situant entièrement dans la période de l'un desdits signaux de commande.