Brevet FR2547947A1 — publié le 19841228

i 2547947 La présente invention se rapporte aux transformateurs électriques et aux bobines de self induction, branchés sur un réseau alternatif (généralement 50 ou 60 périodes), en parallèle directement sur le réseau ou en série avec une charge. Les transformateurs et les bobines de self induction sont très répandus et ont des applications diverses Leur puissance de transformation dépend en grande partie de la section du corps magnétique utilisé et de la fréquence du réseau La fréquence du réseau étant fixée par les compagnies ou institutions de distribution d'électricité; les procédés conI nus à ce jour pour déterminer la puissance d'un transformateur ne tiennent compte que de la section du corps magnétique, de la température de fonctionnement et de la faculté d'évacuation de la chaleur. Les dispositifs cités ont l'inconvénient d'avoir pour une puissan ce déterminée, un poids, un volume et un prix nettement plus élevé que 15 celui selon 1 invention, que nous décrivons ci-dessous. Le dispositif selon l'invention comprend au moins un corps magnétique sur lequel on a bobiné une inductance Au lieu d'être branchéE en permanence sur le réseau directement ou à travers la charge, elle sera branchée temporairement et séquentiellement sur le réseau, à tra20 vers un commutateur, mis ehi série entre un point du bobinage et le réseau, qui changera d'état à volonté. La figure 1 donne à titre d'exemple indicatif et non limitatif une des réalisations possibles selon l'invention. Le dispositif comprend un transformateur 1, dont une extré25 mité est branchée sur un pôle du réseau et l'autre sur le réseau à traver E le commutateur 2, matérialisé comme on peut le voir sur le schéma par un triac, dont le rôle est de ne connecter le transformateur sur le réseau qu'après avoir laissé s'écouler une partie de la phase active de chaque demi période après le début de chaque alternance, ce qui rend le transfor 30 mateur actif dans la partie suivante de la phase active. Le système de commande du triac après le passage à zéro est très connu, nous indiquons dans cette même figure 1, un exemple d'application qui comprend un transformateur 3, un pont redresseur 4, une diode 5 dont le rôle est d'écréter le passage à zéro, un transistor 6, pour la mise en forme et l'amplification des tensions issues de l'écrétage, des résistances 7 et 8 pour n'appliquer qu'une petite partie du courant issu de cet écrétage au transistor 6, l'électrochimique 9, qui sert à filtrer la tension redressée, la résistance 10 qui a pour rôle de créer un courant de collecteur du transistor 6, le transistor 11 qui sert à inverser la polarité des signaux du passage à zéro et qui remet le courant de la gachette du triac à zéro à travers les transistors 12 et 13, obligatoirement à chaque passage de la tension à zéro Ce système serait totalement bloqué si on n'appliquait pas une tension positive au point B de la résistance 14, en effet, la valeur de cette résistance, en association avec celle de la capacité 15, ainsi que la tension appliquée aux bornes de la résistance 14 détermine le retard que l'on veut apporter à la conduction du triac Comme on peut le voir, le retard est variable par-rapport à ces trois paramètres; généralement on se contente de faire varier la valeur de la résistance 14 ou la tension appliquée au point B, le résultat 20 étant le même. La self 21 a pour objet d'atténuer les fortes pointes de courants dans le cas o la charge est à forte composante capacitive Dans le cas contraire, cette self peut être supprimée. Les résistance 16 et 17 ont pour rôle de limiter respective25 ment le courant des transistors 13 et 12 La résistance 17 à une valeur ohmique plus élevée que la résistance 16. La résistance 18 étant mise en série avec la résistance 16 ou 17, elle permet d'éviter le rebondissement de la commutation à chaque changement d'état. La capacité 20 et la résistance 19 ont pour rôle de protéger le triac contre une surtension parasitaire qui pourrait surgir Le système de c Dmmande du triac décrit ci-dessus ne fait pas l'objet du brevet et peut être remplacé par tout autre système de substitution. Le dispositif selon l'invention permet de choisir un circuit magnétique en rapport avec les nouvelles donnéesj qui présente l'avantage d'être d'encombrement deux fois plus réduit, voire même d'avantage, de même qu son poids, son coûit et le nombre de ses spires-volts, ainsi que les pertes thermiques qui peuvent s'accompagner d'o une puissance 10 nominale accrue. Si l'on se contente de performances assez limitées, à savoir accroitre les performances du transformateur de 50 % environ, on peut conserver le circuit magnétique d'origine en abaissant en conséquente le nombre desspires du primaire Par contre, si l'on veut atteindre des 15 performances plus élevées, il faut choisir un corps magnétique ayant des pertes plus réduites et pouvant fonctionner sur des fréquences plus élevées de l'ordre de 100 à 200 HZ. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé comme tel les transformateurs étant fabriqués en conséquence, ou peut être adapté 20 à des transformateurs classiques existant déjà sur le marché et dont les performances se trouvent considérablement accrues en suralimentant l'enroulement primaire. On peut par exemple utiliser un transformateur destiné à un réseau 110 V, auquel op applique le 220 V à travers ce système créant 25 ainsi un retard de conduction approprié tel que la tension efficace aux borfies du primaire puisse atteindre 170 V environ sans dommage ni échauffement exagéré du transformateur. Le rapport de transformation étant constant, on obtient à la sortie, à courant égal, ine tension et une puissance nettement plus éle30 vées. Le système selon l'invention peut fonctionner à un retard prédéterminé fixé pour chaque appareil ou variable au cours de son fonctionnement Dans ce dernier cas on peut de ce fait corriger les consequences de la variation de la tension d'alimentation et/ou de la variation de la charge. Il est impératif dans ce procédé que la conduction du triac ne soit pas réalisée à 100 % à des valeurs voisines du celle-ci. Ce système peut être appliqué à chaque transformateur au bobinage individuellement ou à un groupe de transformateurs collecti 10 vement. En réalité, le transformateur ou la self induction utilisés selon l'invention se comportent comme s'ils étaient branchés à une fréquence nettement plus élevée que la fréquence initiale, d'o un nombre de spires moindre, une section moindre etc Le système selon l'invention peut trouver un immence champ d'application dans tous les cas o l'on a besoin d'une self induction pour limiter le courant d'une charge, ou d'un transformateur, pour transformer le rapport de tension entre le réseau et l'utilisation avec ou sans isolement galvanique d'une façon fixe ou variable en cours d'utilisation. 20 Il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICA T 1 O N S 1 Transformateur sous dimentionné ayant un nombre de spires volt réduit par rapport à une tension donnée, pouvant être branché sur une source d'alimentation électrique à tension alternative trop élevée incompatible avec le dit nombre de spires pour un fonctionnement normal et prolongé, caractérisé par le fait qu'il présente un circuit de branchement temporaire à conduction retardée, mis en série entre un point du bobinage dudit transformateur et ledit réseau d'alimentation à tensiop alternative. 2 Transformateur selon la revendication N 1 caractérisé par un commutateur matérialisé par un triac 2, un circuit de détection du passage à zéro matérialisé par un pont redresseur 4, la diode 5, la résistance 8, et le transistor 6, un circuit de déclanchement du triac matérialisé par les transistors 11, 12, 13, et les résistances 16, 17, 18, 15 et 22. 3 Transformateur selon les revendications 1, et 2, caractérisé par un retard apporté variable, afin de corriger la variation de la charge ou/et la variation de la source d'alimentation, le retard ne doit pas diminuer d'une façon prolongé et durable afin de ne pas nuire à la 20 longévité du transformateur. 4 Transformateur selon les revendications 1, 2, et 3, caractérisé en ce que le transformateur est remplacé par une self induction mis en série entre la charge, la source d'alimentation, et le commutateur à conduction retardé. 5 Transformateur selon les revendications 1, 2, 3, et 4, caractérisé par un transformateur substitué par un self induction en série avec la charge et ledit commutateur.