FR2471695A1

FR2471695A1 - Dispositif redresseur a tension de sortie filtree

Info

Publication number: FR2471695A1
Application number: FR8025652A
Authority: FR
Inventors: Frithjof Blum
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1979-12-14
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1981-06-19
Also published as: DE2950411A1; NO159509C; GB2065996A; US4369490A; FI803875L; JPS5694970A; NO159509B; CH656753A5; JPS6367435B2; IT8068773A0; SE8008773L; IT1129878B; DE2950411C2; BE886488A; GB2065996B; FR2471695B1; NO803442L; AT376073B; FI78201B; FI78201C

Abstract

DISPOSITIF REDRESSEUR. UNE COMBINAISON DIMENSIONNEE EN CONSEQUENCE ET FORMEE D'UNE SELF D ET D'UN CONDENSATEUR C1 EST MONTEE DU COTE ALTERNATIF DE MANIERE A FORMER A L'AIDE DE LA TENSION SINUSOIDALE DU RESEAU UNE TENSION SENSIBLEMENT RECTANGULAIRE OU TRAPEZOIDALE - D'ALIMENTATION DU CIRCUIT REDRESSEUR. LA SELF D ET L'ENTREE DU REDRESSEUR SONT MONTEES EN SERIE ET LE CONDENSATEUR C1 EST MONTE EN PARALLELE SUR L'ENTREE DU REDRESSEUR 1; LA FREQUENCE DE RESONANCE DOIT ETRE DE PREFERENCE DANS CE CAS SUPERIEURE A DEUX FOIS ET INFERIEURE A TROIS FOIS LA FREQUENCE DU RESEAU. APPLICATION AVANTAGEUSE AUX REDRESSEURS D'ALIMENTATION DE BALLASTS DE LAMPES A DECHARGE DANS UN GAZ EXPLOITEES EN FREQUENCE ACOUSTIQUE.

Description

1. L'invention se rapporte à un dispositif redresseur à tension de sortie

filtrée, qui comprend un montage de valves redresseuses (circuit redresseur) ainsi

qu'un condensateur de filtrage qui en shunte la sortie.

La plupart des appareillages utilisateurs de

courant continu sont alimentés actuellement par des redres-

seurs correspondants du courant alternatif du réseau. Si aucune précaution spéciale n'est prise, la tension délivrée par les redresseurs monophasés à double alternance, qui sont utilisés de préférence, est pulsée à 100 %, c'est-à-dire que sa valeur varie entre zéro et son maximum à une fréquence qui

correspondant au double de celle du réseau. Cette forte pulsa-

tion est inadmissible dans la plupart des applications, par

exemple pour tous les circuits électroniques à semi-

conducteurs et pour les lampes à décharge dans un gaz qui fonctionnent en courant continu; la pulsation admissible est en général inférieure à 20 %. En électronique de puissance, par exemple, il est indispensable que la tension continue soit aussi faiblement pulsée que possible afin de maintenir au minimum les pertes dans les transistors; la vie utile des lampes à haute pression fonctionnant en courant continu

diminue fortement avec l'augmentation de la pulsation.

Deux possibilités de réduction de la pulsation s'utilisent séparément ou ensemble dans l'état actuel de la

technique, à savoir la mise en oeuvre de redresseurs poly-

phasés et/ou le lissage de la tension continue en aval du redresseur. Ainsi, par exemple-, un redresseur triphasé en pont délivre sans aucun lissage une tension qui n'est pulsée qu'à

13,4 %O Les redresseurs monophasés à double alternance impli-

quent la mise en oeuvre de la seconde possibilité, à savoir le lissage de la tension continue en aval du redresseur proprement dit à l'aide d'un condensateur de filtrage ou aussi à l'aide d'une combinaison d'un condensateur de charge, d'une self de filtrage et d'un condensateur de filtrage. La tension délivrée par le redresseur triphasé et qui est pulsée à 13,4 % peut aussi être lissée en aval du redresseur afin de réduire

ainsi davantage encore la pulsation.

2.

Les deux méthodes ont de graves inconvénients.

Dans de nombreux cas, le courant triphasé n'est pas disponible

et donc il faut utiliser des redresseurs monophasés à pulsa-

tion fondamentale élevée de 100 %. Le lissage nécessaire est alors effectué à l'aide de condensateurs de filtrage à forte capacité. L'angle du flux de courant est d'autant plus faible et la crête de courant du côté alternatif est d'autant plus élevée que le lissage doit être meilleur. Il en résulte une forte teneur en harmoniques du courant du réseau avec pour

conséquence un faible facteur de puissance.

Il importe en particulier pour l'éclairage général d'apporter une solution au problème posé. La recherche porte actuellement sur les possibilités techniques permettant d'introduire de manière rentable l'exploitation à grande échelle en fréquence acoustique des lampes à décharge. On sait, par exemple, que les lampes fluorescentes alimentées en

fréquence acoustique d'environ 20 kHz ont une efficacité lumi-

neuse pouvant atteindre une valeur supérieure de 10 % à celle des lampes exploitées à la fréquence du réseau. Les appareils

fonctionnant en fréquence acoustique exigent pour leur alimen-

tation un courant continu à faible pulsation qui est produit en général par un redresseur du courant du réseau et par filtrage. Les inconvénients de ces redresseurs (connus) ont été déjà mentionnés. De plus, les bons appareils à fréquence acoustique qui ont peu de pertes produisent de forts parasites radiophoniques. Il n'existe actuellement encore aucune condition restrictive pour les appareils électroniques en ce qui concerne les harmoniques du courant du réseau et le facteur de puissance de ce dernier. Si les appareils de ce type devaient être utilisés à grande échelle, il faudrCit s'attendre à ce que les entreprises de distribution d'électricité exigent, conjointement avec les instituts de normalisation tels que VDE et IEC, une limitation des harmoniques comme pour l'éclairage général ainsi qu'un facteur minimal de puissance de même niveau que celui qui est exigé pour d'autres appareillages

utilisateurs électriques.

3. L'invention a pour objet un dispositif redresseur -equipé d'un élément correspondant de lissage de la tension continue délivrée-qui maintient les harmoniques du courant du réseau dans les limites admissibles selon la norme VDE 0712 et selon les normes IEC et qui élève le facteur de puissance du réseau à une valeur supérieure à 0,9, mais qui néanmoins

est d'un prix de revient qui n'est pas très élevé. Ce dispo-

sitif redresseur convient en particulier à l'alimentation d'appareils destinés à faire fonctionner les lampes à décharge en fréquence acoustique. L'élément provoquant le lissage de la

tension continue est en particulier conçu de manière à élimi-

ner ou à amortir fortement les tensions parasites pour la radiophonie qui sont produites par les circuits électroniques

ou les lampes à décharge.

Selon une particularité-essentielle du dispositif redresseur tel que spécifié en préambule et conforme à l'invention, il comprend du côté alternatif la combinaison dimensionnée en conséquence d'une self accumulatrice (D) et d'un condensateur accumulateur (Cl) qui forme, à l'aide de la tension sinusoïdale du réseau, une tension approximativement rectangulaire ou trapézoïdale -d'alimentation du circuit redresseur. Ce montage d'un élément LC d'une part assure un bon lissage de la tension continue et, d'autre part, la transformation correspondante de la tension du réseau en une

tension à flancs relativement raides permet d'augmenter nota-

blement l'angle du flux du courant du réseau. Ce dernier facteur a pour effet de réduire les harmoniques du réseau en améliorant également le facteur de puissance -à des valeurs

dépassant 0,9.

Deux types de montage de base ont donné de bons

résultats. Dans ces deux types de montage, la self accumula--

trice {D) montée directement en aval du réseau et l'entrée du circuit redresseur sont branchées en série. La différence réside dans la disposition du condensateur accumulateur (Cl) qui a une capacité calculée en fonction de l'impédance de la self. Suivant un montage, le condensateur accumulateur (Cl)

est en parallèle sur l'entrée du redresseur; la self accumu-

4. latrice (D) et le condensateur accumulateur (Cl) forment un

élément dit en T. Ce type-de montage permet d'obtenir la réduc-

tion voulue des harmoniques du courant du réseau. Ces harmo-

niques sont ainsi maintenues dans les limites autorisées par les normes IEC et VDE. Il en résulte également une augmen- tation du facteur de puissance du courant du réseau à une valeur de 0,94. Dans le second type de montage, la self accumulatrice (D) et le condensateur accumulateur (Cl) sont en série et forment un élément résonnant série. Ce type de montage résonnant série produit par lui-même une réduction suffisante des harmoniques du courant du réseau et élève le facteur de puissance à une valeur qui est à peine de 0,9 en produisant un déphasage inductif. Pour améliorer ce montage, un condensateur correcteur (C3) est monté en parallèle sur l'entrée du circuit redresseur. Le résultat obtenu consiste en une réduction encore plus forte des harmoniques du courant du réseau et en

une élévation du facteur de puissance à des valeurs de 0,95.

Des essais ont aussi été effectués avec un dispositif redresseur dans lequel la self accumulatrice (D) et le condensateur accumulateur (Cl) étaient montés en un circuit résonnant parallèle. Ces essais ont toutefois montré qu'un simple circuit résonnant parallèle ne permet pas d'obtenir les basses valeurs, exigées selon les normes IEC et VDE, de tous les harmoniques du courant du réseau. Le circuit résonnant parallèle réduit très fortement l'intensité des harmoniques sur lesquelles il est accordé -par exemple le troisième- mais il laisse passer pratiquement sans les amortir les autres harmoniques, en particulier ceux de rang élevé. Pour pouvoir satisfaire aux prescriptions correspondantes concernant les harmoniques du courant du réseau, il faudrait monter les uns à la suite des autres plusieurs circuits résonnants parallèles, ce qui compliquerait et élèverait le prix du redresseur qui ne

serait plus rentable.

Par contre, les dispositions de la self accumula-

trice (D) et du condensateur accumulateur (Cl) en éléments en T et en éléments résonnants série permettent de réaliser des dispositifs redresseurs dont le prix de revient n'est pas trop élevé et qui satisfont aux critères imposés. Les éléments 5. correspondants ont été mis au point par des calculs et leur mode de réalisation optimal du point de vue de l'efficacité

et de la rentabilité a été déterminé empiriquement.

Le concept du redresseur du courant du réseau laissant passer peu d'harmoniques -ce redresseur convenant en

particulier à l'alimentation d'appareils électroniques desti-

nés à l'exploitation de lampes à décharge dans un gaz- doit satisfaire aux critères suivants: Le dimensionnement de la self accumulatrice (D) doit être déterminé aussi bien pour l'élément en T (figure 3) que pour l'élément résonnant série (figure 5) par le fait qu'il doit limiter le troisième harmonique du courant du réseau au maximum à 25 %, le facteur de puissance du réseau devant être égal au moins à 0,9. L'énergie magnétique devant assurer en majeure partie (selon la pulsation admissible) l'alimentation en courant pendant les intervalles de temps au cours desquels la tension du réseau est à des valeurs momentanées faibles, la

puissance apparente nécessaire est directement proportion-

nelle à la puissance efficace prélevée sur le dispositif redresseur. Compte tenu du poids, du prix et de la dissipation d'énergie, il faut en principe que la self accumulatrice (D) ait une puissance apparente aussi faible que possible. Il a été déterminé empiriquement qu'une self (D), dont la puissance apparente à la fréquence du réseau est approximativement égale à 0,6 fois la puissance réelle devant ètre délivrée, d'une part garantit le maintien des harmoniques du courant du réseau à des valeurs suffisamment basses et, d'autre part, abaisse la pulsation de la tension continue à des valeurs comprises entre et 15 % conjointement avec un condensateur de filtrage (C2) relativement faible. Il faut par ailleurs tenir compte du fait qu'il faut adopter une self accumulatrice (D) dont la courbe caractéristique soit approximativement rectiligne à la tension nominale du réseau et jusqu'au courant nominal: lorsque la courbe caractéristique est incurvée, le troisième

harmonique augmente.

Les critères sur lesquels le choix du condensateur accumulateur (Cl) est fondé diffèrent pour l'élément en T et l'élément résonnant série. Dans le cas de l'élément en T

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6. (figure 3), la capacité du condensateur (Cl) est imposée par le fait que la fréquence de résonance de la self accumulatrice (D) montée en circuit avec le condensateur accumulateur (CI) doit être inférieure à 150 Hz et supérieure à 100 Hz. La valeur qui s'est avéré être la plus avantageuse est une fréquence de résonance de 120 Hz, mais il est aussi possible d'obtenir des bons résultats avec une plage de fréquence de résonance comprise entre 110 et 130 Hz. Lorsque la fréquence de résonance dépasse 130 Hz, le troisième harmonique du courant du réseau augmente et lorsqu'elle est inférieure à Hz, l'appareil absorbe du courant réactif capacitif et le facteur de puissance du réseau tombe. Ces indications se rapportent à des redresseurs pour réseaux à 50 Hz. Lorsque les fréquences du réseau diffèrent, les valeurs de la fréquence de résonance varient en conséquence. Il est donc préférable d'exiger que la fréquence de résonance soit comprise dans une plage égale à 2,2 à 2,6 fois la fréquence du réseau, les résultats les plus avantageux étant obtenus avec une fréquence

égale à 2,4 fois celle du réseau.

Dans le cas de l'élément résonnant série (figure 5), la capacité du condensateur accumulateur (Cl) est fondée sur l'exigence que la fréquence de résonance de la self accumulatrice (D) montée en circuit avec le condensateur

accumulateur (Cl) doit correspondre à la fréquence du réseau.

Tout écart de la fréquence de résonance par rapport à celle du réseau a pour conséquence une augmentation des harmoniques du

courant du réseau. La tension nominale nécessaire du conden-

sateur accumulateur (Cl) doit être de 115 à 120 V lorsque la tension du réseau est de 220 V.

Il a été déterminé empiriquement pour le conden-

sateur correcteur (C3) utilisé avec l'élément résonnant série (figure 5) que les résultats techniquement et économiquement les plus favorables s'obtiennent lorsque la capacité de ce condensateur est égale approximativement à 5 %- de celle du condensateur accumulateur (Cl). La rigidité diélectrique nécessaire est d'environ 220 V. Le condensateur de filtrage (C2) qui demeure du

côté continu est considérablement plus petit, pour une pulsa-

7. tion résiduelle déterminée; qu'il devrait l'être en l'absence de la combinaison, disposée du c8té alternatif, de la self accumulatrice (D) et du condensateur accumulateur (Cl). La capacité du condensateur de filtrage (C2) est déterminée par la pulsation la plus élevée qui est admissible. Il faut pour

un dispositif redresseur à élément en T (figure 3) un conden-

sateur de filtrage (C2) dont la capacité soit de 0,3.iF pour 1 W de puissance réelle devant être délivrée. Cette valeur concerne les redresseurs dont la tension d'alimentation est de

220 volts. Pour des tensions différentes, la capacité néces-

saire varie avec le carré de la tension. La capacité de ce condensateur <C2) n'a pas une importance majeure dans une large plage, car elle n'influe pratiquement que sur la pulsation résiduelle de la tension continue, tandis que les harmoniques du courant du réseau, le facteur de puissance du réseau et la puissance réelle délivrée n'en sont pratiquement pas affectés. Une réduction de la capacité à 0,15 pF/W, donc à la moitié de la valeur conseillée, donne néanmoins des valeurs

de fonctionnement comprises entre les limites admissibles.

Un dispositif redresseur à élément résonnant série (figure 5) doit comprendre un condensateur de filtrage <C2) dont la capacité soit d'environ 0a5 pF pour 1 W de puissance devant être délivrée, étant admis que la tension du réseau est de 220 V et que la fréquence du réseau est de 50 Hz. Lorsque la tension diffère, la capacité nécessaire varie avec le carré de la tension et linéairement avec la fréquence. La capacité du condensateur de filtrage n'a pas non plus une importance majeure, comme pour le dispositif redresseur à élément en T.

Le dimensionnement spécifié ci-dessus est conçu -

comme mentionné précédemment- en particulier pour les redresseurs du courant du réseau devant laisser passer peu d'harmoniques et devant alimenter des appareils électroniques destinés à l'exploitation de lampes à décharge dans un gaz; un mode d'exécution ainsi dimensionné est réalisable de manière particulièrement rentable. Lorsque des critères plus serrés concernant l'absence d'harmoniques du courant du réseau ou une pulsation particulièrement basse de la tension continue sont imposés au dispositif redresseur, il est aussi 8. possible de les satisfaire. Il est possible, par exemple, de limiter la somme de tous les harmoniques du courant du réseau à une valeur inférieure à 3 % et/ou d'abaisser la pulsation à

des valeurs inférieures à 3 %. Dans le premier cas, c'est-à-

dire la réduction des harmoniques du courant du réseau, il faut utiliser une self accumulatrice (D) plus importante, ayant une impulsion supérieure, la capacité du compensateur accumulateur (Cl) devant être suffisamment réduite pour que la fréquence de résonance dans le cas d'un élément en T soit comprise dans la plage de 2,2 à 2,6 fois la fréquence du réseau ou qu'elle soit égale à la fréquence du réseau dans le cas de l'élément résonnant série, le facteur élevé de puissance

étant conservé.

La réduction de la pulsation est aussi possible par une self accumulatrice (D) légèrement plus importante utilisée conjointement avec un condensateur de filtrage (C2) ayant une capacité supérieure. Dans ce cas également, il est possible d'obtenir les résultats les plus avantageux lorsque les conditions correspondantes concernant la fréquence de résonance entre la self accumulatrice (D) et le condensateur

accumulateur (Cl) sont satisfaites.

Les ballasts électroniques d'exploitation des lampes à décharge produisent des tensions radiophoniques parasites considérables qui sont en général d'autant plus élevées que les pertes dans le ballast sont faibles, donc que

ce ballast est meilleur. Il est possible d'amortir ces para-

sites au moyen du redresseur du courant du réseau laissant passer peu d'harmoniques en subdivisant la'self accumulatrice (D) en deux moitiés dont chacune est montée sur un conducteur

d'amenée du courant du réseau au circuit redresseur (propre-

- ment dit). Il est possible de réduire ainsi considérablement aussi bien la te4sion radiophonique parasite dirigée dans le conducteur que celle qui est rayonnée. La subdivision de la self accumulatrice (D) peut être effectuée de deux manières, à savoir soit par montage de deux moitiés de bobinage sur un

noyau (figures 7a et 9a des dessins annexés), soit en uti-

lisant deux selfs (des selfs partielles séparées magnéti-

quement) donc chacune a la moitié de l'inductance ou de la

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9. puissance apparente (figures 7b et 9b des dessins annexés). Le dernier mode de réalisation donne un meilleur déparasitage,

tandis que le premier est meilleur marché.

On sait que les redresseurs de courant triphasé selon l'art antérieur produisent aussi dans le courant du réseau des harmoniques considérables et laissent passer sans

les amortir les tensions radiophoniques parasites éventuel-

lement produites par l'appareillage utilisateur. Des montages décrits plus hauts et destinés à un redresseur monophasé laissant passer peu d'harmoniques et amortissant les parasites

radiophoniques sont également utilisables pour les redres-

seurs de courant triphasé (figures 10 et 11 des dessins annexés). Les principes fondamentaux d'exécution sont les

mêmes que pour les redresseurs monophasés.

L'invention va être décrite plus en détail en

regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limi-

tatifs et sur lesquels:

- les figures la et lb sont des schémas de circuits de redres-

seurs monophasés de l'art antérieur en aval desquels est monté un élément de lissage; - la figure 2 est un graphique de la variation en fonction du temps de la tension du réseau et du courant du réseau aux bornes d'un redresseur selon les figures la et lb, - la figure 3 est un schéma d'un redresseur de type monophasé du courant du réseau en amont duquel est monté l'élément (en T) de réduction des harmoniques du courant du réseau; - les figures 4a et 4b sont des graphiques représentant la variation en fonction du temps des tensions et courants caractéristiques aux bornes d'un redresseur selon la figure 3; - la figure 5 est un schéma d'un redresseur de courant du réseau de type monophasé en amont duquel est monté l'élément (résonnant série) de réduction des harmoniques du courant du réseau; - les figures 6a et 6b sont des graphiques représentant la variation en fonction du temps des tensions et courants caractéristiques aux bornes d'un redresseur selon la figure 5; 10. - les figures 7a et 7b sont des schémas de redresseurs de courant du réseau de type monophasé comprenant également un élément (en T) d'amortissement des tensions radiophoniques parasites; - les figures 8a et 8b sont des graphiques reproduisant la mesure des tensions radiophoniques parasites aux bornes des redresseurs des figures 7a et 7b; - les figures 9a et 9b sont des schémas de redresseurs de courant du réseau de type monophasé comprenant également un élément (en montage résonnant série) d'amortissement des tensions radiophoniques parasites; - la figure 10 est un schéma d'un redresseur de courant du réseau du type triphasé (en T); et - la figure 11 est un schéma d'un redresseur de courant du

réseau de type triphasé (en montage résonnant série).

Les figures la et lb représentent un redresseur

monophasé à double alternance dont la tension continue déli-

vrée est lissée conformément à l'art antérieur en aval du circuit redresseur proprement dit 1; ce dernier consiste en un montage de plusieurs valves redresseuses 2. Un condensateur de filtrage 3 (figure la) ou une combinaison d'un condensateur de charge 4, d'une self de filtrage 5 et d'un condensateur de filtrage 6 (figure lb) est monté du côté continu. La tension

délivrée par un redresseur de courant triphasé (non repré-

senté) et dont la pulsation est par elle-même relativement faible a aussi été lissée davantage encore jusqu'à présent de

cette manière, si nécessaire.

La figure 2 représente la variation en fonction du temps de la tension du secteur 7 et du courant du secteur 8 aux bornes d'un redresseur monophasé à double alternance conforme à l'art antérieur et utilisé pour l'alimentation en courant d'un circuit à semi-conducteurs destiné à l'exploitation en fréquence acoustique de lampes à décharge dans un gaz avec une puissance réelle d'environ 135 W. La pulsation de la

tension continue est abaissée à 16 % à l'aide d'un conden-

sateur de filtrage, le facteur de puissance du réseau est de

0,56 et le courant du réseau 8 a une teneur élevée en harmo-

niques par suite du faible angle du flux du courant qui n'est que de 44oélectriques: le troisième harmonique a une valeur égale à e8 G', le cinquième harmonique, une valeur égale à l le septième harmonique, une valeur égale à 38 % de la fondamentale, etc. Le redresseur de courant triphasé a aussi du côté continu, s'il n'est pas davantage lissé, un angle du flux de courant qui n'est que de 600 électriques et qui peut être abaissé davantage avec un complément de lissage; il a les inconvénients semblables à ceux du redresseur monophasé,

bien quL dans une moindre mesure.

Les figures suivantes représentent des modes de réalisation selon l'invention et des graphiques des grandeurs caractéristiques de redresseurs de courant du réseau laissant passer peu d'harmoniques et équipés d'éléments de lissage.-La

figure 3 représente un redresseur monophasé à double alter-

nance. Une self accumulatrice (D) 13 dimensionnée en fonction de la puissance que le redresseur doit délivrer est montée entre le réseau 9, 10 et l'entrée 11 12 du redresseur. Dans le cas particulier d'un réseau monophasé 9, 10, la self accumulatrice (D) 13 est montée dans le conducteur 14 d'amenée

du courant par lequel passe la phase. Le condensateur accumu-

lateur (Cl) 16, dont la capacité est calculée en fonction de l'impédance de la self (dans un montage en T), est monté en parallèle sur l'entrée 11, 12 du redresseur. Le condensateur

de filtrage (C2) 17, qui est monté du côté continu du redres-

seur 1, a une capacité qui peut être considérablement plus faible, pour une pulsation admissible déterminée, que celle qu'il devrait avoir en l'absence d'un élément convertisseur du côté alternatif. Le condensateur de filtrage 17 est monté de manière classique en parallèle sur la sortie 18, 19 du circuit

redresseur 1.

Pour un ballast électronique destiné à l'exploi-

tation en fréquence acoustique de lampes à décharge d'une puissance de 135 W, le redresseur du courant du réseau tel que décrit ci-dessus (figure 3) a été monté et conçu de manière que les harmoniques du courant du secteur ne dépassent pas les valeurs admissibles telles que déterminées par les normes IEC et la deuxième partie de la norme VDE 0712. Cet appareil a les valeurs caractéristiques suivantes: 12. - Impédance de la self D Puissance apparente de la self D - Condensateur accumulateur Cl Condensateur de filtrage C2 - Tension du réseau - Courant du réseau Facteur de puissance du réseau - Troisième harmonique du courant du réseau - Cinquième harmonique du courant du réseau - Septième harmonique du courant du réseau - > septième harmonique du courant du réseau - Pulsation de la tension continue - Puissance de la lampe - Dissipation totale de puissance de l'appareil

Z = 163 ri-

PS = 90 VA

C = 3,4 pF C = 40 pF

UN = 220 V

IN = 0,74 A

A = 0,94

(à 50 Hz)

3.H = 20 %

5.H = 6 %

7.H = 2 %

> 7.H = C 1 %

P = 12 %

PL = 135 W

Pvz = 15 w Les harmoniques du courant du réseau sont tous

bien entre les limites admissibles et il a été possible d'éle-

ver le facteur de puissance du réseau à 0,94, ce qui repré-

sente une valeur très élevée. Les pertes du ballast électro-

nique ont pu être abaissées d'environ 3 W grâce à la faible pulsation, ce qui a permis de compenser en partie les pertes produites par la self accumulatrice (D), de sorte que les pertes totales ne sont que de 15 W, le rendement global étant

de 0,9.

Les figures 4a et 4b représentent les oscillo-

grammes obtenus en service avec ce dispositif redresseur (selon la figure 3) laissant passer peu d'harmoniques, ces oscillogrammes étant subdivisés en deux images partielles pour clarifier le dessin. La courbe 20 représente la tension du réseau et la courbe 21, le courant du réseau. Le courant alternatif consommé par les valves redresseuses est indiqué par la courbe 22. Par ailleurs, la courbe 23 représente la tension du condensateur accumulateur (Cl), la courbe 24, la tension de la self accumulatrice (D) et la courbe 25, le

courant du condensateur accumulateur (Cl).

13.

La figure 5 représente un second mode de réali-

sation avantageux d'un redresseur du courant du réseau laissant passer peu d'harmoniques -et comportant un élément de lissage de la tension continue. Un circuit résonnant série monté entre le réseau 9, 10 et le circuit redresseur 1 se compose de la self accumulatrice (D) 26 et du condensateur accumulateur (Cl) 27, dont la capacité est calculée en fonction de l'impédance de la self. Le condensateur de filtrage (C2) 28, qui est monté du côté continu du circuit redresseur 1, a une capacité, pour une pulsation déterminée admissible de la tension continue, qui peut être considérablement plus faible que celle qui serait nécessaire en l'absence d'élément convertisseur monté du côté alternatif, de la même manière que dans le cas du premier circuit (figure 3) comprenant un élément en T. Il est possible d'améliorer encore l'effet produit par le circuit de la figure 5 -en ce qui concerne les harmoniques du courant

du réseau et le facteur de puissance-en montant un conden-

sateur correcteur supplémentaire (C3) 29 en parallèle sur

l'entrée 11, 12 du redresseur.

Un redresseur du courant du réseau, tel que décrit ci-dessus (figure 5) a été réalisé et soumis à des essais avec un ballast électronique destiné àl'exploitation en fréquence acoustique de lampes à décharge d'une puissance de 135 W. Les valeurs caractéristiques suivantes sont à mentionner - Impédance de la self D Z = 166JL (à 50 Hz) - Puissance apparente de la self D PS = 90 VA - Condensateur accumulateur Cl C = 19,2 pF - Condensateur de filtrage C2 C = 45 pF - Condensateur correcteur C3 C = 0,95 pF - Tension du réseau UN = 220 V - Courant du réseau IN = 720 mA Puissance globale PG = 150 W - Puissance des lampes PL = 135 W - Facteur de puissance du réseau AN= 0,95 - Pulsation de la tension continue P = 12 % - Troisième harmonique du courant du réseau 3.H = 23 % - Cinquième harmonique du courant du réseau 5.H = 5,8 % 14. - Septième harmonique du courant du réseau 7.H = 3,1 % - Neuvième harmonique du courant du réseau 9.H = 1,6 % - > neuvième harmonique du courant du réseau > 9.H <1 % Les harmoniques du courant du réseau sont semblables à ceux du premier mode de réalisation du redresseur à élément en T (correspondant à la figure 3) et il- en est de même pour les pertes dans l'appareil qui sont au total de W, le facteur de puissance du réseau étant un peu meilleur, soit de 0, 95 au lieu de 0,94. La valeur nécessaire de la self accumulatrice (D) est la même dans les deux cas, et il en est

de même pour la puissance apparente nécessaire pour le conden-

sateur accumulateur (Cl), la tension aux bornes du conden-

sateur étant de 310 V et sa capacité, de 3,4 PF dans le cas de l'utilisation de l'élément en T et la tension aux bornes du condensateur étant de 115 V et sa capacité de 19,2 pF dans le cas de l'utilisation du circuit résonnant série. Le second circuit est un peu plus coûteux en raison du condensateur de correction (C3) qui n'est certes pas absolument indispensable, mais qui améliore considérablement les caractéristiques de redressement pouvant être obtenues et qui sinon devraient être réalisées au prix d'une augmentation de la valeur de la self

accumulatrice.

Les différences principales entre les deux circuits des figures 3 et 5 résident dans le fait que la tension continue délivrée par le redresseur à élément en T (figure 3) est de 300,....320 V, tandis que celle délivrée par le redresseur à circuit résonnant série (figure 5) n'est

que de 225...... 235 V (pour une tension du-réseau de 220 V).

Le dispositif redresseur comprenant le montage de l'élément en

T est plus avantageux dans la plupart des cas.

Les figures 6a et 6b représentent les oscillo-

grammes que donne en service le dispositif redresseur à circuit résonnant série (selon la figure 5) produisant peu d'harmoniques, ces oscillogrammes étant représentés sous forme de deux figures partielles pour clarifier le dessin. La courbe 30 représente le courant du réseau, la courbe 31, la 15. tension du réseau. Par ailleurs, la courbe 32 représente la tension aux bornes de la self accumulatrice (D), la courbe 33, la tension passant par cette self (D) et par le condensateur accumulateur (Cl) et la courbe 34, la tension aux bornes de ce condensateur (Cl). La courbe 35 représente la tension et la courbe 36, le courant aux bornes du condensateur correcteur (C3). La courbe 37 représente le courant alternatif absorbé

par les valves redresseuses.

Les figures 7a et 7b représentent des montages d'un redresseur de courant du réseau laissant passer peu d'harmoniques (redresseurs monophasés) et destiné à réduire

également la tension radiophonique parasite (modes de réali-

sation correspondant au montage à élément en T). Dans le mode de réalisation de la figure 7a, la self accumulatrice (D) 38 se compose de deux bobinages partiels 39, 40 disposés sur un noyau commun 41. Le condensateur accumulateur (Cl) 42 est monté en parallèle sur l'entrée 11, 12 du redresseur; le condensateur de filtrage (C2) 43 shunte la sortie 18, 19 du circuit redresseur 1. Dans le mode de réalisation de la figure 7b, la self accumulatrice (D) est subdivisée en deux

selfs partielles 44, 45 -dont chacune a la moitié de l'induc-

tance ou de la puissance apparente-. Le condensateur accumu-

lateur (Cl) 46 et le condensateur de filtrage (C2) 47 sont

montés de la même manière que dans le circuit de la figure 7a.

Les figures 8a et 8b représentent la tension radiophonique parasite (FS) ainsi que le niveau de tension radiophonique parasite (FS-P) en fonction de la fréquence (n) pour un ballast électronique dont la charge consiste en des lampes à décharge d'une puissance de 135 W. Le ballast ainsi que le

redresseur du courant du réseau laissant passer peu d'harmo-

niques (dissipation de puissance 15 W) fonctionne à 220 V et

Hz; la fréquence d'exploitation des lampes est de 25 kHz.

Les courbes des mesures I à V sont portées sur les feuilles usuelles de caractéristiques utilisées pour la mesure de la tension radiophonique parasite (seule la partie graphique de la feuille est reproduite). La courbe I représente dans les deux figures la tension radiophonique parasite lorsque le ballast est alimenté par un redresseur de type utilisé jusqu'à

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16. présent, tandis que les courbes II et IV représentent la tension radiophonique parasite lorsque le redresseur du courant du réseau qui est utilisé est celui qui laisse passer peu d'harmoniques, la courbe II de la figure 8a étant relevée avec le redresseur comprenant une self accumulatrice (D) à bobinage subdivisé (selon la figure 7a) et la courbe IV de la figure 8b étant celle relevée avec un redresseur dont la self accumulatrice (D) est subdivisée en deux selfs partielles (selon la figure 7b). Le condensateur accumulateur a, dans chaque cas, une capacité de 3,4_pF. Les courbes III et V représentent la tension radiophonique parasite d'une lampe

équipée d'un élément déparasiteur supplémentaire réglemen-

taire, le redresseur du courant du réseau laissant passer peu

d'harmoniques et comprenant une self accumulatrice {D) subdi-

visée en deux selfs partielles -selon la courbe V- nécessitant un élément déparasiteur considérablement plus faible que lorsque le redresseur comprend une self accumulatrice (D) dont

le bobinage est subdivisé -selon la courbe III. Les caracté-

ristiques des éléments déparasiteurs utilisés sont pour la figure 8a: "0, 03 pFX + 2x2500 pFY + 2x4 mH" et, pour la

figure 8b: "0,03 pFX + 2x2500 pFY + 2x1 MH".

Les figures 9a et 9b représentent deux autres montages d'un redresseur du courant du réseau laissant passer peu d'harmoniques (redresseur monophasé) et destiné à réduire

également la tension radiophonique parasite (modes de réali-

sation correspondant au montage à élément résonnant série).

Dans le mode de réalisation de la-figure 9a, la self accumula-

trice (D) 48 se compose de deux bobinages partiels 49, 50, disposés sur un noyau commun 51, chacun des bobinages partiels 49, 50 étant monté sur un conducteur 14, 15 d'amenée du courant du réseau. Le condensateur accumulateur (Cl) 52 est

monté en série avec la self accumulatrice (D) 48. Un conden-

sateur correcteur supplémentaire (C3) 53 peut être monté en parallèle sur l'entrée 11, 12 du redresseur. Le condensateur de filtrage (C2) 54 est monté de manière usuelle. Dans le mode de réalisation de la figure 9b, la self accumulatrice (D) est subdivisée en deux selfs partielles 55, 56 dont chacune a la

moitié de l'inductance et la moitié de la puissance apparente.

17.

Le condensateur accumulateur (Cl) 57, le condensateur correc-

teur éventuel (C3) 58 et le condensateur de filtrage (C2) 59 sont montés de manière correspondant au mode de réalisation de

la figure 9a.

Les courbes des parasites radiophoniques rési- duels en fonction des montages utilisés sont approximativement les mêmes que celles obtenues avec les redresseurs à élément

en T (figures 8a et 8b).

Les figures 10 et 11 sont des schémas d'un redres-

seur de courant triphasé du réseau qui amortit les parasites radiophoniques et qui laisse passer peu d'harmoniques. Ces figures représentent un circuit redresseur usuel 66 se composant de valves 61 disposées en conséquence. Ce redresseur de courant triphasé comprend trois entrées 62, 63, 64 et les deux sorties 65, 66. Dans le montage de la figure 10, une self accumulatrice (D) 73, 74, 75 est montée sur chacun des trois conducteurs 67, 68, 69 d'amenée du courant d'une phase du réseau, ces conducteurs sont connectés au réseau triphasé 70, 71, 72, chaque groupe de deux entrées du redresseur étant shunté par un condensateur accumulateur (C1) 76, 77, 78 (correspondant au mode de réalisation à élément en T). Ce redresseur de courant triphasé ayant par lui-même une très faible pulsation à la sortie 65, 66, le condensateur de filtrage (C2) 79 n'est pas absolument nécessaire. Toutefois, ce condensateur permet de réduire encore la pulsation. La

figure 11 représente un mode de réalisation à éléments réson-

nants série. Les selfs accumulatrices (D) 80, 81, 82 sont montées de la même manière que dans le mode de réalisation de la figure 10; par ailleurs, un condensateur accumulateur (CI) 83, 84, 85 est monté sur chacun des conducteurs 67, 68, 69 d'amenée du courant au redresseur. Ce montage peut comprendre encore des condensateurs correcteurs (C3) 86, 87, 88. Le

condensateur de filtrage (C2) 89 est monté de manière usuelle.

18.

Claims

REVENDICATIONS

1. - Dispositif redresseur à tension de sortie

filtrée, comprenant un montage de valves redresseuses (circuit-

redresseur), ainsi qu'un condensateur de filtrage qui en

shunte la sortie, dispositif caractérisé en ce qu'une combi-

naison d'une self accumulatrice (D) et d'un condensateur accumulateur (CI) dimensionnée en conséquence est montée du côté alternatif et forme à l'aide de la tension sinusoïdale du

réseau une tension approximativement rectangulaire ou trapé-

zoldale -d'alimentation du circuit redresseur.

2. - Dispositif redresseur selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que la self accumulatrice (D) montée directement en aval du réseau et l'entrée du circuit redresseur sont en série et le condensateur accumulateur (Cl) -dont la capacité est calculée en fonction de l'impédance de

la self- est monté en parallèle sur l'entrée du redresseur.

3. - Dispositif redresseur selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que la self accumulatrice (D) montée directement en aval du réseau et le condensateur accumulateur (Cl) -dont la capacité est calculée en fonction de l'impédance de la self- ainsi que l'entrée du circuit redresseur sont

montés en série.

4. - Dispositif redresseur selon la revendica-

tion 3, caractérisé en ce qu'il comprend un condensateur correcteur (C3) qui est monté en parallèle sur l'entrée du

redresseur.

5. - Dispositif redresseur selon l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lorsque le

réseau est monophasé, la self accumulatrice (D) est montée dans le conducteur d'amenée du courant du réseau par lequel

passe la phase.

6. - Dispositif redresseur selon l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lorsque le

réseau est monophasé, la self accumulatrice (D) est subdivisée en deux selfs partielles dont chacune est montée sur un

conducteur d'arrivée du courant du réseau.

7. - Dispositif redresseur selon l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lorsque le

19. réseau est monophasé, la self accumulatrice (D) se compose de deux bobinages partiels disposés sur un noyau commun et chacun des bobinages partiels est monté sur un conducteur d'amenée du

courant du réseau.

8. - Dispositif redresseur selon l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lorsque le

réseau est triphasé, une self accumulatrice (D) est montée dans chacun des trois conducteurs d'amenée du courant du réseau.

9. - Dispositif redresseur selon les revendica-

tions 1, 2 et 8 prises ensemble, caractérisé en ce qu'un condensateur accumulateur (Cl) shunte chaque groupe de deux

entrées du redresseur.

10. - Dispositif redresseur selon les revendica-

tions 1, 3, '4 et 8 prises ensemble, caractérisé en ce qu'un condensateur accumulateur (Cl) est monté sur chacun des trois

conducteurs d'amenée du courant au redresseur.

11. - Dispositif redresseur selon la revendica-

tion 10, caractérisé en ce qu'un condensateur correcteur (C3)

shunte chaque groupe de deux entrées du redresseur.

12. - Dispositif redresseur selon l'une quelcon-

que des revendications 1, 2 et 5 à' 9, caractérisé en ce que la

fréquence de résonance de la combinaison de la self accumula-

trice (D) et du condensateur accumulateur (Cl) est supérieure

à deux fois et inférieure à trois fois la fréquence du réseau.

13. - Dispositif redresseur selon la revendica-

tion 12, caractérisé en ce que la fréquence de résonance de la combinaison de la self accumulatrice (D) et du condensateur accumulateur (Cl) est égale à 2,2 à 2,6 fois la fréquence du

réseau.

14. - Dispositif redresseur selon l'une quelcon-

que des revendications 1 et 3 à 8 ainsi que 10 et 11, caracté-

risé en ce que la fréquence de résonance de la combinaison de la self accumulatrice (D) et du condensateur accumulateur (Cl)

est approximativement égale à la fréquence du réseau.

15. - Dispositif redresseur selon l'une

quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que la

puissance apparente de la self accumulatrice (D) est égale

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20. pour la fréquence du réseau à environ 0,6 fois la puissance

réelle devant être délivrée.

16. - Dispositif redresseur selon les revendica-

tions 4 et 11 prises ensemble, caractérisé en ce que la capacité du condensateur correcteur (C3) est égale à environ % de la capacité du condensateur accumulateur (Cl-).