Brevet FR2479593A1 — publié le 19811002

ALIMENTATION ALTERNATIVE DE SECOURS AUTONOME ININTERROMPUE La présente invention concerne le domaine des alimentations ininterrompues et stabilisatrices. Ce montage électronique permet un masque efficace entre le réseau secteur EDF et les appareils alimentés afin de les protéger contre les divers survoltages, dévoltages du réseau EDF et contre les coupures de toutes natures sans aucune interruption et commuta tion. De plusw les accumulateurs comblant les diverses défaillances du réseau sont rechargés automatiquement et de façon régulée sans intervention extérieure. Dans les dispositifs connus de ce genre, les alimentations ininterrompues ne restituaient pas la tension secteur permettant l'utilisation du même appareillage qu'avant la coupure du secteur ou qu'avant les diverses fluctuations de la tension délivrée par 1'EDF qui pourraient avoir de graves préjudices dans divers domaines à titre d'exemple non limitatif, nous citerons la micro informatique, De plus, les dispositifs connus de ce genre n:intègrent pas un chargeur automatique et avec régulation électronique des ac cumulateurs. t'incoiénient des systèmes existants avant la présente invention était - La perte du réseau en cas de coupure de 1'EDF - Les effets néfastes des voltages dévoltages du réseau EDF - La microcoupure ou minicoupure engendrée par le passage du ré seau normal au réseau secours - La maintenance des accumulateurs neccessitant une intervention extérieure. Les avantages de la présente invention est qu'elle évite tous ces désagréments avec de plus une technique modulaire... C'est-à-dire divers modules L'invention consiste à utiliser le réseau normalisé EDF afin d'alimenter des redresseurs qui eux même fournissent une tension continue à l'ondulateur en cas de coupures du réseau et ceci sans commutateurs ou manipulations. Le dispositif selon l'invention permet donc d'avoir à disposition et suivant une durée non limitée un réseau secteur autonome ininterrompue et masquant les fluctuations (survoltages, dévoltages, parasites...) du réseau EDF. Les surtensions étant masquées par un module stabilisateur de sortie, et les soustensions par les accumulateurs toujours sans interventions ou commutations. Les dessins et schémas annexés explicitent les moyens électroniques mis en oeuvre. ta description faite ci-dessous concerne un prototype réalisé qui est donné à titre d'exemple non limitatif. I - Description et fonctionnement de l'ensemble représenté (fig 1) Le présent dispositif est composé de quatre parties distinctes t - Chargeur de batterie (CH) - Commande (CO) - Puissance (PU) - Stabilisateur (ST). Dans une première variante, cet ensemble est monte dans un boitier standard dont la face avant (Face AV) comporte deux prises femelles standard avec terre constituant la sortie (SO), un ampermètre indiquant le débit (DE) de cette même sortie, un interrupteur (IN) marche-art pilotant la sortie, une lampe (L2) indiquant le Zonctionnement de la sortie (SO) sur le réseau normal, une lampe (L1) indiquant le fonctionnement sur le circuit secours, c'est-à-dire l'absence de tension sur le réseau 220 V EDF.La face arrière (Face AR) comporte un fusible (Fl) et l'entrée (EN) constitué d'un cordon terminé par une prise mile standard (2 fils + terre). Dans une seconde variante, lorsque les accumulateurs (AC) sont à l'extérieur du boitier, deux cordons (+ et -) sortent sur la face arrière (Face AR). Tousles élements non montés sur les faces avant ou arrière du boitier se trouvent sur un socle monté à l'intérieur du boitier. Sur ce socle se trouvent deux transformateurs (TR 1 et TR 2) Res accumulateurs (AC) dans le cas de la première variante, et cinq cartes montées sur fiches bananes (B1,...) qui se connectent sur des bornes APR fixées sur le socle et cablées entre elles de façon à réaliser les connexions désignées par les différents schémas. Le schéma synoptique de l'ensemble se trouve FIG 1. Ce système permet d'obtenir une tension alternative 220 V à partir du réseau 220 V alternatif fournit par l'EDF. même lorsque le réseau EDF présente des défaillances type survoltage, dévoltage, microcoupures ou pannes généralisées ; l'autonomie du dispositif étant pas limité car fonction de la capacité des accumulateurs utilisés. A partir du secteur un chargeur de batterie (CH) délivre une tension redressée double alternance permettant la charge des accumula teurs (AC) qui fournit l'alimentation continue de la commande (CO) et la puissance (PU) dont l'ensemble compose un ondulateur délivrant une tension alternative de fréquence 50 Hz et de tension efficace supérieure à 220 V pour assurer ensuite une tension efficace de 220 V plus ou moins 3 %, cette tension étant stabilisée par la carte stabilisation (ST) ; un voyant "normal" (12) indique la présence du réseau EDF, un voyant "secours" (Ll) indique l'absence du réseau EDF ; un interrupteur (IN) Marche-Arrêt coupe l'alimentation de l'ondulateur, ce qui annule la tension de sortie tout en maintenant la charge de la batterie. II Desoription et explication du fonctionnement des différentes fonctions. 1 - Le chargeur de batterie (CH) - FIG 2 l-a Description : Le chargeur de batterie (CH) est compose d'un transformateur et d'une carte chargeur enfichable (B2, B2, B3. B4. B5). T,e transformateur (TRl) est alimenté en 220 V 50 Hz au primaire. Son secondaire a point milieu, délivre entre ses deux extrémités une tension efficace supérieure au double de la tension nominale des accumulateurs (AC). Ce transformateur (TRl) doit délivrer une puisa sance apparente apparente Racine de 3 fois plus grande que la puis sance apparente désirée en sortie (SO). A titre d'exemple non limi tatif 250 VA pour une sortie de 150 VA nominale. Les diodes (Dl) et (D2) sont montés sur un mEme radiateur (RAl9. Le thyristor (TX2) est monté sur un radiateur (RA 2). 1-b Explication du fonctionnement ta sortie du transformateur (TRl) attaque la carte chargeur (CH) sur les bornes (B1). B2), (33), qui assurent le redressement et la régulation de la charge des accumulateurs (AC) et la visualisation (L1), (L2). Le redresseur double alternance, composé des tiodes (D1), (D2) attaque le thyristor (TY2) dont la gachette est compancée par kun système permettant la régulation en tension de la charge des accumulateurs (AC) grâce au système composé der (R11, @@@@@@@), (R4), (P1) potentionètre pour ajuster de souil de charge dieirie, (C1), (DZ1), (TY1) et (D3). Le voyant (L1) est commandé par une détestion d'absence de 1a sion en sortie redressée du transformateur sorresontest done à une absence du secteur ; cette détection corp;esée des @@@@@@@@@@ (D4), (D5), (T1), (D2), (D5) indique par (D1) le fonctionnement en mode "secours". Le voyant (L2), indiquant un fonationnement @@@@@@ @@@@@@@@@ teur, est bratché en série avec (RG), L'enseple, @@@@ @@@@@ lèle sur la sortie du transformateur. Le fasible (FU1) protège l'ensemble du système centre les dommages causés par un court-circuit accidental sur les accumulateurs (AC). 2 - Carte Commande (FIG 3 et FIG 4) 2-3 Description : La carte commande est enfichable grâce à (B6), (B7), (B9), (B9) sur leurs bornes correspondantes type APR cablés sur le socle (B6) relié au + de l'alimentatio, (B7) relie la macse par l'irterrupteur Marche-Arrêt (IN) ; (B15) et (B14) étant la cortie vers la puissance. Cette carte comporte 5 circuits intégrés (C11), (C12), ..., (C15). 2-b Explication : Un condensateur chimique (C3) assure le filtrage de l'alimentation + 12 V. L'ensemble (R7), (T2), (DZ2), (R8), $(34) ercars une alimentation continue d'environ 9,3 V très stable, atténuant très fortement les parasites dus aux commutations de la puissance qui peuvent être très nuisibles dans le cas d'une utilisation de circuits integrés à technologie C-MOS. L'ensemble (C5), (C6), (R13), (R14), (C10), et (C12) est un diviseur de fréquence par 256 permettant d'obtenir du 50 Hz a partir du 12 800 Hz avec une bonne précision car les fluctuations de l'oscillateur sont aussi divisées par 256. L'ensemble (R15), (C11), (C13) permet l'obtention de deux signaux carrés 50 Hz en opposition de phase (système de bascule). Ces divers ensembles se trouvent sur la FIG 3. L'ensemble (R19), (R16), (R18), (R17), (R20), (R21), (C12), (C13), (C14), (D7), (D8), et (C14) permet sur chacun desdeux signaux un retard d'environ 100 micro-seconde sur le front montant, évitant ainsi tout risque de chevauchement des-signaux afin d'éviter un conduction simultanée des transistors.de sortie. L'ensemble (C15) et (C15) assure une amplification en courant permettant l'attaque d'élements discrets. L'ensemble (R22), (R23), (R24), (R25), (R26), (R27), (R28), (R29), (R30), (R31), (T3)9 (T4), (T5), (T6) assure l'amplification en courant des signaux permettant l'attaque du circuit de peuissance (PU). On peut noter que l'alimentation de cet ensemble est repris sur le 12 V. Les ensembles précités figurent sur la FIG 4. Les transistors (T5) et (T6) seront surmontés d'un radiateur respectivement (RA3) et (RA4). 3 - Puissance 3-a Description La puissance se compose d'un transformateur (TR2) et de deux cartes de puissance identiques. Le transformateur (TR2), dont le primaire à point milieu est attaqué par une tension de 2 à3 Vinférieure à la tension d'alimentati- on, délivre une tension supérieure à 240 V à son secondaire. Les deux cartes puissances sont enfichables (B8), (B9), (B10), (B11), (B!L2), (B13) sur les bornes APR correspondantes reliées à la sortie de commande (CO), à l'alimentation 12 V et au primaire du transformateur. Les deux transistors (T9) et (tao) sont respectivement montés sur les radiateurs (RA5) et (RA6). 3-b Explication Les sorties de la commande (CO) attaquent directement la base de (Ti) et (T8), commandent eux-mêmes les transistors (T9) (TlO) qui fonctionnent en régime saturés ou bloqués en déphasage l'un par rapport à l'autre. Les résistances (R32) et (R33) assurent l'évacuation des charges au moment du blocage, alors que (DZl) et (DZ2), diodes type Zener mais écreteuses absorbent les surtensions pouvant dégradrer ( T9 ), ( T 10 ) ou la carte stabilisatrice ( ST ). Le transformateur ( TR 2 ) délivre du 240 Volts afin que lorsque l'intensité est maximale la tension de sortie est proche de la tension donnée, (Dans cet exemple non limitatif 220 Volts), ainsi on soulage le stabilisateur. Le schéma se trouve sur la figure 5. 4 - Stabilisateur 4 - a Description Le module stabilisateur est enfichable grâce à quatre fiches bananes (B 16), (B 17), (B 18), (B 19) sur les bornes APR correspondantes ; deux étant connextées à la sortie du transformateur (TR 2) les deux autres en sortie de l'appareil. Les transistors (T 11), (T 12), (T 13), (T 14) et les diodes zener (DZ 5), (DZ 6),(DZ 7) et (DZ 8) sont montés sur des radiateurs res pectivement (RA 7), (RA 8), (RA 9), (RA 10), (RA 11), La sortie de cette carte est connectée à la face avant (face AV) qui comporte pour mémoire un ampéremètre (DE) en série avec des prises standard de sortie (SO). 4 - b Explication Le schéma de ce circuit est symétrique, il est composé de deux parties identiques dont chacune se comporte comme un stabilisateur de tension à tour de rôle, l'une pour l'alternance négative, l'autre pour l'alternance positive,grace à un dispositif d'aiguillage à diode. ta tension délivrée est stabilisée à une valeur déterminée par les dry de (DZ 5), (DZ 6), (DZ 7) et (DZ 8) proches des tensions zener. Les surtensions sont ainsi absorbées par les transistors correspondants. Le schéma se trouve sur la figure 6. III Application industrielle L'application industrielle de l'invention est succeptible d'intéresser un grand nombre de domaines et'en particulier, à titre d'exemple non limitatif, tous les appareillages faisant appel à la notion de programmation comportant des données volatiles (répondeurs téléphonique, ascenceurs, micro-ordinateur, terminaux de télématique...) De plus l'exemple du montage donné, est à titre non limitatif en puissance, permettant une ouverture sur des appareillages de plus grande consommation de courant (poste fixe et isolé de téléphonie, chambre froide, ...) Il est done sisé de comprendre, vue l'ordientation de l'industrie (quelle qu'elle soit) sur la micro-informatique et mini-infor- matique, les applications particulièrement interéssantes de l'invention. REVENDICATIONS 1. Alincntation alternative à onduleur transistorisé autonome c'est à dire fonctionnant soit sur le secteur si celui-ci est correct et présent, soit sur des accuiulateurs dans le cas contraire; la commutation étant automatique sans interventions extérieures évitant ainsi toutes fores de coupures, les accuulateurs étant branchés en 'floating" entre le chargeur et ltonduleur et délivrent ainsi la tension continue nécessaire au fonctionnement de l'onduleur en l'abscence de celle délivré par le chargeur à partir du secteur. 2. Alimentation alternative à onduleur transistorisé autonome ininterrompue selon la revendication t caractérisé en ce que la tension délivrée en sortie est stabilisée, évitant ainsi les surtensions ou dévoltages du réseau par l'intermédiaire d'une carte stabilisatrice composée de deux parties identiques dont chacune se comporte cosse un stabilisateur de tension & BR Les surtensions sont absorbées suivant leur polarité par les transistors correspondants. 3. Alimentation alternative à onduleur transistorisé autonome ininterrompue sstabilisée selon la revendication 2 caractérisé en ce que la recharge des accumulateurs est automatique, régulée et faite si nécessaire ceci par l'intermédiaire de la carte chargeur fonctionnant coime suit : un transformateur délivre à partir du réseau une tension alternative abaissée, redressée par des diodes. Cette tension attaque un thyristor dont la gachette est commandée par un système permettant la régulation en tension de la charge des accumulateurs grace à un pont de résistances ajusté par un potentiometre. 4. Alimentation alternative à onduleur transistorisé autonome ininterrompue stabilisée avec recharge automatique des accumulateurs selon la revendication 3 caractérisé en ce que les diverses cartes; (chargeur, commande, puissance et stabilisation) sont enfichables sur le socle du boftier par 1' intermédiaire de fiches bananes et douilles femelles.