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La présente in vention a pour objet un nouveau procédé permettant d' obtenir ,à partir d'une source de courant alternatif qui peut être variable en tension et en fréquence, une référence de tension ou de courant, utilisable notamment dans les régulateurs industriels. Ce nouveau procédé est essentielle- ment caractérisé en ce que l'on dispose, dans un circuit alternatif, au moins: une self saturable, une diode à effet Zener et une résistance en série, un tel groupement ayant la propriété de maintenir constante la valeur moyenne de la tension aux bornes de la résistance, qui, dans le cas d'une référence de tension, pourra être-la résistance de charge et qui, dans le cas d'une référence de cou- rant, sera parcourue par le courant à maintenir constant.
Ce nouveau procédé présente les avantages d'un.bon rendement, d'une grande simplicité de construction, d'une insensibilité à la fréquence et à la tension et d'une grande facilité de réglage de la valeur de référence.
En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire des exemples, donnés à titre non limitatif, de mise en oeuvre de l'invention. Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de ces exemples, devront être considérées comme aisant patie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront être aussi bien utilisées sans sortir du ca- dre de celle-ci.
La Fig. 1 représente un exemple, très simple, de mise en oeuvre de l'invention en vue d'obtenir une référence de tension. Aux bornes de la source 1 de courant alternatif, sont montées en série une self saturable 2, une diode à effet Zener 3 et la résistance de charge 4, que l'on veut alimenter à tension constante.
On sait qu'une diode à effet Zener présente, dans-le sens direct une caractéristique normale de redresseur sec et que, dans le sens inverse, le courant est nul jusqu'à une certaine tension, de l'ordre de quelques volts, qui sera désignée par Uz, puis augmente brutalement à tension constante. Le courant admissible dans le sens direct est très nettement supérieur à celui qui peut être toléré dans le sens inverse.
La self 2 sera choisie telle que son courant magnétisant soit infé- rieur au courant inverse maximum de la diode et qu'elle soit capable d'absorber une tension supérieure à la tension inverse de la diode.
On désignera par U la tension moyenne de la source 1, par W. la valeur moyenne de la force contre-électromotrice produite par la variation de flux dans la self 2 pendant l'alternance inverse, par W2 cette valeur moyenne pen- dant l'alternance directe, par R la valeur de la résistance de charge 4, et par I la valeur moyenne du courant traversant le circuit pendant l'alternance posi- tive.
On appellera positives les alternances de la tension d'alimentation qui correspondent au sens direct de passage dans la diode 3.
La Fig. 2 représente la courbe, en fonction du temps, de la tension d'alimentation.
@ La Fig. 3 représente le cycle d'hystérésis idéalisé du noyau magné- tique de la self 2, les flux étant portés en ordonnée et les ampères-tours magné- tisants en abscisse.
La tension d'alimentation fournie en 1 doit avoir une valeur de crête supérieure à Uz, sinon l'ensemble fonctionnerait comme un amplificateur magné- tique autosaturé.
Pendant l'alternance négative, entre les instants t1 et t2, la tension dela source 1 est inférieure à Uz et aucun courant ne circule dans le circuit.
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La self 2 ayant été saturée pendant l'alternance précédente, demeure saturée et l'on reste au point A sur le cycle d'hystérésis. De l'instant t2 à l'instant t3, un courant circule dans le sens inverse de la diode 3 et produit une variation de flux dans la self 2, ce qui correspond au parcours A B C D sur le cycle d'hys- térésis. De l'instant t3 à l'instant t4, la tension inverse est à nouveau infé- rieure à Uz et l'on reste au point D sur le cycle d'hystérésis.
Pendant cette alternance négative, la tension moyenne U de la source 1, dont une image est donné par la somme des aires S. et S2 de la Fig. 2, est é- égale à la somme de W.. et de sensiblement Uz
U = W1 Uz
Pendant l'alternance positive, entre les instants t4 et t5, un fai- ble courant circule dans le circuit pour saturer la self 2 ce qui correspond au parcours D E F sur le cycle d'hystérésis. A partir de l'instant, t5 le noyau de la self 2 est saturé et toute la tension est appliquée aux bornes de la résistance de charge 4; de l'instant t5 à l'instant t6, le cycle d'hystérésis est parcouru de F vers X et de X à A.
Pendant cette alternance positive, la tension moyenne U de la source 1, représentée par la somme des aires S3 et S4,est égale à la somme de W2 et de RI @
U = W2 RI
En comprenant les deux valeurs de U ainsi exprimées et en remarquant que W. est nécessairement égal à W2, on voit que la tension moyenne de RI, aux bornesde la charge 4 pendant l'alternance positive, est sensiblement égal à Uz.
La Fig. 4 représente la tension moyenne de RI, aux bornes de la char- ge , portée en ordonnée, en fonction de la tension moyenne U de la source 1 portée en abscisse. La tension RI est pratiquement constante lorsque la tension U se trouve comprise entre Uz et une valeur Um telle que la différence ¯ U Um - Uz soit égale à la tension maxima que peut absorber la self 2. Cette tension maxima est fixée par la fréquence de la source d'alimentation et par la varia- tion de flux maxima dans la self.
Dans cette plage ¯ U qui vient d'être définie, on peut obtenir une valeur rigoureusement constante de la tension d'utilisation, en partant d'une tension d'alimentation alternative à onde rectangulaire.
Dans le raisonnement qui précède, on a négligé la chute de tension directe dans la diode 3. Cette chute de tension étant constante, en tenir comp- te ,revient simplement à retrancher de la tension d'utilisation une tension constante égale à la chute directe dans la diode.
Le cycle d'hystérésis du noyau magnétique de la self 2 a été suppo- sé de forme rectangulaire; cette condition n'est pas impérative et on peut tout aussi bien réaliser cette self avec des matériaux qui ne sont pas saturés en 1' absence d'ampères-tours magnétisants.
Dans l'exemple de la Fig. 1, on n'utilise qu'une alternance de la source d'alimentation. La Fig. 5 montre un exemple d'utilisation des deux alternar ces; les références identiques à celles de la Fig. 1 désignent des organes ana- logues et 5 désigne deux redresseurs secs ordinaires.
Lorsque les deux alternances sont redressées, la puissance maxima que l'on peut obtenir aux bornes de la charge est égale au produit de la tension
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inverse des diodes à effet Zener par le courant maximum qu'on peut y admettre dans le sens direct. On dispose ainsi d'une référence de tension de puissance relativement très élevée.
La Fig. 6, où les mêmes références désignent des organes analogues à ceux de la Fig. 1, représente un exemple d'application de l'invention à la production d'une tension de référence, dans le cas d'une alimentation triphasée, ce qui a l'avantage de réduire sensiblement les ondulations de la tension de ré- férence.
La Fig. 7 représente un exemple d'application de l'invention à l'ali- mentation d'une résistance de charge 4 à partir d'une source de courant alterna- tif 1, comme dans la Fig.l, mais en vue d'obtenir un courant constant. Deux bran- ches , montées en parallèle entre les points 6 & 7, contiennent chacune une self saturable 2, une diode à effet Zener 3 et, de plus, une résistance réglable 8.
Un pont de redresseurs 9 a été ajouté car on a supposé que la.charge 4 devait être alimentée en courant redressé. Il serait simplement supprimé si la charge 4 de- vait être alimentée en courant alternatif.
Le fonctionnement du schéma de la Fig. 7 est le suivant Si l'on considère une alternance et que l'on désigne par v la valeur moyenne de-la tension entre les points 6 et 7, par r la valeur des résistances 8, et par i la valeur moyenne du courant passant dans la charge 4, W. et W2 ayant la même signification que précédemment, on a, dans la branche parcourure dans le sens inverse,-la relation : v = W2 + Uz et, dans la branche parcourue , dans le sens direct , la relation : v -1 +ri On déduit, de la symétrie des phénomènes dans les deux alternances , que ri = Uz.
Le courant i ne dépend ainsi que de la valeur r des résistances 8. Il est pratiquement indépendant de la tension et de la fréquence de. la source d'alimentation 1 et de la valeur de la résistance de charge 4. Le courant i sera rigoureusement constant sï l'on part d'une tension d'alimentation 1 à onde rectangulaire.
Comme précédemment, on a négligé, dans le raisonnement, la chute de tension directe dans les diodes et les redresseurs secs. Cette chute de tension étant constante, il suffit pour en tenir compte de retrancher de la tension d' alimentation une tension constante égale à cette chute directe.
Dans le cas où l'on débite sur une charge formée d'une résistance et d'une self de filtrage, les forces électro-motrices induites dans la self par les pulsations de tension troublent le fonctionnement de l'appareil. On peut y remédier en branchant aux bornes du pont 9, en parallèle avec la charge 4, un condensateur, dont la capacité C sera, de préférence, telle que f étant la fré- quence de la source d'alimentation 1, et R la valeur de la résistance de charge 4, RC soit supérieur ou égal à 1 f
La Fig. 8 représente un autre exemple de réalisation d'une référence de courant, conforme à l'invention.
La charge 4 est alimentée par la source 1, en courant redressé dansle pont 10; les bornes alternatives 11 et 12 de ce pont 10 sont reliées, par l'intermédiaire de deux branches comportant chacune une self durable 2 et une résistance réglable 8, à une borne 13 de la source 1.
Entre les bornes 11 et 12, on monte une diode à effet Zener 3.
Le fonctionnement dans la période est le même que celui du schéma représenté sur la Figo 7 et les résultats obtenus sont comparables. L'avantage du schéma de la Fig. 8 sur celui de la Fig 7 est que la diode à effet Zener n' est pas traversée par le courant de débit, mais seulement par le courant magné- tisant. Par conséquent, le courant de sortie n'est plus limité, comme dans le pre- mier schéma, par--le courant direct des diodes à effet Zener. Ce schéma est donc
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plus souple et permet avec les mêmes diodes à effet Zener d'obtenir des puissances de sortie plus importantes.