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APTE
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CES
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Part1
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Est A
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Parla
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[12][_]
Physical
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de 300 volts
(1)
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30.000 V
(1)
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100 kW
(1)
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1 Joule
(1)
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500 volts
(1)
[18][_]
31 s
(1)
[19][_]
Disease
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Rupture
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2516719A1
Family ID 8052617
Probable Assignee Mere Malleray Et Cie Snc
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title GENERATEUR D'ARC ELECTRIQUE A DECHARGE COMMANDEE
EN Title HIGH VOLTAGE GENERATING CIRCUIT FOR IC ENGINE IGNITION - HAS
LOWER VOLTAGE SUSTAINING DISCHARGE AND HIGH VOLTAGE TO START DISCHARGE
THROUGH GENERATOR ACTIVE BETWEEN ELECTRODE GAPS
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES GENERATEURS PROPRES A PROVOQUER ENTRE LES
ELECTRODES D'UN ECLATEUR UN ARC ELECTRIQUE.
CE DISPOSITIF COMPREND UNE SOURCE 1 QUI ALIMENTE UN PREMIER
CONVERTISSEUR G QUI APPLIQUE AUX BORNES DE L'ECLATEUR 20 UN SIGNAL
CONTINU DONT LA TENSION MAXIMALE EST INFERIEURE A LA TENSION
D'AMORCAGE DE L'ECLATEUR 20. UN SECOND CONVERTISSEUR E CAPABLE DE
FOURNIR AUX BORNES DE L'ECLATEUR 20 UN SIGNAL A TRES HAUT POTENTIEL
APTE A PERCER LA RIGIDITE DIELECTRIQUE INTER-ELECTRODES. DEUX CIRCUITS
VALVE F ET H PERMETTENT A CHACUN DESDITS SIGNAUX D'ATTEINDRE
L'ECLATEUR 20, MAIS INTERDISENT A CES SIGNAUX D'ETRE REAPPLIQUES SUR
LE CIRCUIT DE SORTIE DESDITS CONVERTISSEURS. UNE ELECTRODE 21 ASSURE
LA SYNCHRONISATION DU SIGNAL D'AMORCAGE ET LE PASSAGE DU PREMIER
SIGNAL.
PARMI LES APPLICATIONS LES PLUS INTERESSANTES DE L'INVENTION, ON PEUT
CITER UN GENERATEUR D'ALLUMAGE POUR MOTEUR A EXPLOSION, GENERATEUR DE
PLASMA, ETC.
The circuit produces an instantaneous high voltage from a low
continuous voltage includes two main components. A first signal
generator (I) applies to the ionising gap (20), a voltage which is
insufficient to spark across the space, but which is adequate to
maintain a discharge during a specific time interval. A second signal
generator (II) applies a voltage higher than the necessary discharge
starting voltage each time a synchronised pulse is required. A 'valve'
circuit (III) is connected to the output of the first generator (I) so
that the signal encounters low resistance in reaching the discharge
space, but the second generator encounters a large resistance on the
reverse path. A second 'valve' circuit (IV) serves the same purpose
for the second generator.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne les dispositifs generateurs
d'impulsions electriques a tres haute tension, impulsions dont la
fourniture est synchronisable par le moyen d'une electrode de commande
prevue a cet effet.
Dans des dispositifs connus de ce genre, notamment utillses dans 1'
allumage des moteurs a explosion pour obtenir une etincelle aux bornes
des bougies en synchronisme avec le cycle moteur, deux principes sont
actuellement en usage: d'une part, le stockage d'une quantite
d'energie magnetique dans le primaire d'un transformateur elevateur de
tension, d' autre part1 le stockage d'une quantite d'energie
electrique aux bornes d'une capacite qui peut se decharger sur le
primaire d'un transformateur elevateur de tension.
Le premier de ces principes est le plus anciennement utilise, il
correspond a la bobine de Ruhmkorff. Un courant intense circule dans
le primaire d 'un transformateur elevateur de tension. Ce courant
entretient dans le 2 circuit magnetique une energie magnetique egale
au produit)4.L.I.-La commande de ce courant est assuree par des
contacts dont le point d ou- verture est cale sur l'arbre de
distribution. A l'ouverture de ces contacts, le courant primaire est
brutalement rompu et le dI/dt ainsi cree induit une surtension aux
bornes dudit primaire.Cette surtension, aspli- fiee parle rapport de
transformation, se retrouve aux bornes de l'enrou- lement secondaire;
son amplitude est telle qu'elle peut etablir sans difficulte un arc
entre electrodes. Les dispositifs construits suivant ce principe
presentent l'avantage d'une fabrication simple et eprouvee? mais les
inconvenients techniques qu'ils entrainent sont nombreux: usure ra-
pide des grains de contact, temps de stockage de l'energie magnetique
trop lent pour les moteurs modernes a regime eleve, mauvais transfert
fxe l'energie electrique, etc...
Un premier progres aete realise dans les dispositifs de ce genre en
remplacant les contacts mecaniques par un semi-conducteur assurant
statique- ment la rupture du courant primaire. Avec ce progres, la
plupart des incon -venients inherents au premier systeme
disparaissent. Neanmoins, l'inconvenient du mauvais translert de 1
1energie primaire a l'arc demeure. Or, dans le cas des moteurs a
explosion, l'energie presente dans l'etincelle d'allu- mage joue un
role preDonderant au niveau de ses caracteristiques de eonsom- mation
specifique, de montee en regime et de pollution.
Le second de ces principes n'a ete exploite industriellement qu'a une
epoque beaucoup plus recente. Ainsi, son extension dans l'allumage des
moteurs a explosion est-elle encore tres limitee. Ceci tient au fait
que le princi- pe de la decharge capacitive necessite une irise en
oeuvre plus compliquee pour des avantages a peine superieurs au
systeme precedent, l'inconvenient du mauvais tranfert de l'energie
electrique dans l'arc est inchange.
Pour bien mettre en evidence cet inconvenient majeur qui affecte aussi
bien les dispositifs construits suivant le principe du stockage
aagnetique, que les dispositifs construits suivant le principe du
stockage electrique, nous allons decrire ci-dessous, en detail, un
dispositif a stockage electrique moderne.
Ce dispositif performant est illustre par la figure 1, ci-annexee.
La source 1 alimente un convertisseur de tension constitue par les
transistors de commutation 2 et 3 qui sont associes au transformateur
elevateur 8. Ces transistors conduisent alternativement et font
circuler cycliquement un courant dans les enroulements primaires 6 et
7. L'entretien des oscillations est assure par les resistances de
polarisation 4 et 5. L'enroulement secondaire 9 fournit un courant
alternatif qui est redresse par le pont des diodes 10, 11, 12 et 13,
lequel charge le condensateur 14 a une tension de plusieurs centaines
de volts.Ce condensateur possede un circuit de decharge qui comprend
le thyristor 16 et le primaire 15 du transformateur elevateur 18.
ainsi, des que le thyristor 16 entre en conduction, un courant intense
circule dans le primaire 15 et l'energie magnetique induite cree aux
bornes de l'enroulement secondaire 19 une tension qui est egale, a peu
pres, au produit de la tension primaire par le rapport de
transformation du transformateur 18. De sorte que Si l'energie dans le
condensateur 14 est emmagasinee a un potentiel de 300 volts, par
exemple, et que le rapport entre enroulement primaire et secondaire
est de 100, la tension instantanee disponible entre les bornes de
l'eclateur 20 peut atteindre 30.000 V.Un arc peut ainsi s'etablir, et
l'energie emmagasinee dans le condensateur 14 peut y etre recuperee en
partie.
Un tel dispositif, liii permet un faible dephasage entre l9ispulsion
de com mande appliquee sur la gachette 17 et l'impulsion de sortie,
n'offre pas un bon transfert de l'energie stockee dans le condensateur
14. En effet, dans ce type de dispositif, le rendement energetique du
transformateur ne peut etre satisfaisant, car il doit repondre a de
nombreux imperatifs contradictoires.
Ainsi, ce transformateur doit emmagasiner une energie magnetique
impulsion nelle faible avec une puissance de crete enorme, car un
condensateur de bonne qualite peut fournir plusieurs centaines de
kilowatts a sa decharge. Prenons par exemple une quantite d'energie
stockee de 1 Foule dans le condensateur 14; si cette energie est
commutee en 10 microsecondes sur les bornes de l'enroulement primaire
15 la puissance instantanee developpee est de: 1/10.10 6, soit 100 kW.
il faut donc que le circuit magnetique du transformateur 18 soit
capable de supporter des inductions enormes sans trop d'hysteresis.
D greater than ns la pratique, cela implique une masse magnetique de
plusieurs kilo. Or, les pertes magnetiques croissant avec la masse
magnetique, si energie de la decharge est de valeur faible, inferieure
a 1 Joule par exemple, les pertes dans le materiau deviennent
relativement importantes. En consequence, la construction d'un tel
transformateur necessite un compromis qui, en tout etat de cause,
-restera onereux. En outre, un tel transformateur, necessitant un
rapport de transformation eleve, implique que son enroulement
secondaire possede une inductance elevee, partant, un grand nombre de
spires. Pratiquement, le fil utilise pour cet enroulement doit etre de
section tres faible, d'ou une resistance ohmique importante qui se
chiffre a plusieurs milliers d'ohms.De ce fait, des qu'un courant
appreciable traverse ledit enroulement, la tension a ses bornes
s'ecroule. Ainsi, si un tel dispositif est tout a-fait apte a amorcer
un arc au bornes d'un eclateur, il ne l'est plus pour entretenir cet
arc avec un bon rendement, car, apres l'amorcage, la resistance de
l'arc revient subitement tres faible. ainsi donc, la plus grande
partie de l'energie dissipee apres amorcage de l'arc est absorbee par
effet Joule dans la resistance ohmique importante de l'enroulement
secondaire, alors que la re~ sistance apparente de l'espace
inter-electrodes, etant tres faible, n'en dissipe qu'une petite
fraction.Ceci est un grave inconvenient dans de nombreuses
applications, telles que l'allumage des moteurs a combustion interne,
car 1' effet recherche est celui d'une energie calorifique maximale
entre les- e3ec- trodes des bougies d'allumage
Le dispositif generateur d'impulsions a tres haute tension, selon
l'invention, permet d'eviter ces inconvenients, car il decompose le
probleme technique a resoudre en deux problemes simples, a savoir: la
production d'un sigr.al a tres haut potentiel, par un dispositif
classique, ce dispositif pouvant etre synchronise par un moyen de
commande, ceci, sans dephasage notable; l'energie utilisee pour
fournir ce signal peut etre tres faible: quelques dizaines de mJ
suffisent; la production concommitante d'un signal a tres haute
puissance dont le poten tiel est inferieur, en tous cas, a la rigidite
dielectrique de l'eclatcur, mais superieur, pendant un temps donne, a
la tension de maintien de 1w3rc.
Ce dispositif necessite donc deux generateurs independants
fonctionnant en parallele qui alimentent respectivement les deux
principales- pheses fonctionnelles d'un arc electrique, phases
representees par la figure 2 ci-annexee.
La premiere phase correspond a l'ionisation de l'espace
inter-electrode, sa duree, de l'ordre de 10 microsecondes en pratique,
s.' etend du point A, qui correspond au signal de commande de
synchronisation au point C, qui correspond a l'amorcage de l'arc; dans
cette premiere phase, la tension aux bornes de l'eclateur peut
atteindre au point B des valeurs tres elevees pouvant attein dre une
quarantaine de kV. L'energie mise en jeu durant cette phase est tres
faible car le courant fourni a ce tres haut potentiel est quasi; nul.
Conne, de plus, la duree de cette phase doit etre aussi faible que
possible pour ne pas introduire de dep'.asage sensible entre le signal
de commande et le debut du temps de maintien de l'arc, il est
preferable de ne mettre en jeu que des energies faibles a ce stade.En
effet, cette premiere phase s'effectuant avan tageusewert au moyen
d'un transformateur, il est donc interessant de construire ce dernier
sans materiau magnetique, donc sans hysteresis, ce qui presente l'
avantage d'un temps de montee du signal aussi court que possible. Un
avantage supplementaire de ce type de transformateur, dans la mesure
ou son rendement propre ne joue pratiquement plus sur la quantite-
d'energie convertie, tient a son cout de revient faible et a son
volume restreint.
La seconde phase est comprise entre le point C et D. La duree de cette
phase est couramment superieure a.1 milliseconde. Cette phase
correspond a la transformation de l'energie electrique en energie
calorifique,il est donc essentiel que la transformation qui fournit
energie de maintien de l-iarc stopere avec un rendement aussi eleve
que possible. Or, il apparait sur la figure 2 que la phase de maintien
qui s'etend entre.les points C et D correspond a une tension d'arc
assez faible, d'environ 500 volts dans l'exemple considere. Or, il est
facile -de construire des convertisseurs de tension capables d'elever
une basse tension quelconque a un potentiel de cet ordre avec un
rendement proche de l'unite.Ainsi, avec le dispositif suivant
l'invention, il est possible d'ameliorer grandement le rendement
energetique global des dispo sitifs.propres a remplir cette fonction.
Un dernier point a observer est celui du fonctionnement des deux
general teurs qui fourniront simultanement les deux signaux differents
dont il est question plus haut. Pour obtenir ce resultat, il faut
realiser le dispositif en conformite avec le schema synoptique
illustre par la figure 3. Sur cette figure apparait la source 1 et
l'eclateur 20. Le generateur
E, qui y figure, fournit le signal d'amorcage a tres haut potentiel
dont la synchronisation est assuree par le moyen de l'electrode de
commande 21.
Le generateur G, qui y figure, fournit le signal de maintien de l'arc.
Comme les signaux issus respectivement de chacun de ces deux circuits
sont differents il faut prevoir, en outre, deux circuits filtres qui
ont pour role d'additionner ces signaux aux bornes de l'eclateur 20,
sans retour possible.
Ainsi, le circuit filtre F permet au signal issu du generateur E d'
atteindre les electrodes de l'eclateur 20 sans attenuation, mais il
interdit au signal de sortie du generateur G d'atteindre le
generateur. E. Reciproquement, le circuit filtre H permet au signal de
sortie du generateur G d'atteindre sans attenuation 1' eclateur 20
mais interdit au signal de sortie du generateur
E d'atteindre le generateur G. Ces deux circuits filtres se comportent
comme deux circuits valves permettant d'additionner deux signaux sur
l'eclateur 20, cela, sans retour possible d'un des signaux sur le
generateur du signal oppose, et vice-versa, sans retour possible, non
plus, de l'autre signal sur le generateur du premier.Dans ces
conditions, le signal complexe fourni par un dispositif conforme a
l'art anterieur est-reconstitue par l'addition de deux signaux
simples. L'obtention de ces deux signaux-simples est alors facile a
realiser avec un excellent rendement. L'on peut ainsi, apres amorcage,
fournir une puissance tres elevee pendant la conduction de l'arc.
Selon une premiere variante, le dispositif selon l'invention est
illustre par la figure 4. Tel qu'il y est represente, ce dispositif
est applicable a l'allumage des moteurs a explosion.
Selon cette variante, le generateur de puissance correspondant au
circuit G de la figure 3, est figure par le circuit I. Ce circuit
comprend un convertisseur de tension semblable a celui qu'illustre la
figure 1. Les transistors 2 et 3 sont montes en auto-oscillateur
symetrique a emetteurs communs.
Leurs collecteurs sont respectivement charges par les enroulements
primaires 6 et 7 du tranformateur elevateur 8. L'entretien des
oscillations est assure par les resistances 4 et 5 qui polarisent les
bases desdits transistors. L'enroulement secondaire 9 est applique au
pont des diodes 10, 11, 12 et 13 qui chargent le condensateur
reservoir 14.Ce condensateur est charge a une tension qui doit etire,
en tous cas, inferieure a la tension minimale d'amorcage de l'eclateur
20; en effet, la tension existant aux bornes du condensateur 14 est
appliquee aux bornes de l'eclateur 20 a travers ive circuit valve III,
lequel est similaire au circuit E de la figure 1; de ce fait, il ne
faut en aucun cas que la tension de charge dudit condensateur excede
la tension amorcage inter-electrodes de l'eclateur 20, car il y aurait
autrement amorcage spontane et impossibilite de commander la
decharge.En revanche, pour que l'energie stockee dans le condensateur
14 puisse se dissiper dans l'arc, il faut que son potentiel moyen soit
un peu plus eleve que le potentiel moyen d'entretien de l'arc, soit
quelques centaines de volts pour une telle application.
Selon la presente variante, le circuit valve III comprend la charnu de
diodes 30 et l'inductance 4. La channe de diodes 30 est constitue d'un
nombre eleve de diodes en serIe, de maniere a obtenir une tension
inverse tres elevee, de l'ordre de 40 kilovoits, tandis que sa tension
directe n' atteint que quelques volts. Ainsi, cette chaine do diodes
est connectee de telle sor-te que le signal present aux bornes du
condensateur 14 puisse s'eoouler sans difficultZ en direction de
l'eclateur 20, alors que le signal d'amorcage issu du secondaire 19
present aux bornes de l'eclateur 20 ne pourra remonter les diodes
30.L'inductance 34 a des roles multiples: elle limite,- d'abord, le
courant de decharge maximal que fournit le condensateur 14; en outre,
comme la capacite resultante de la c haine de diodes.30 presente un
facteur d'attenuation important pour le signal d'amorcage ciont
l'eneigie et la duree sont tres faibles, cette inductance a pour role
supplementaire d'annuler les effets de la capacite parasite de cette
channe de diodes; cette inductance 34 joue un dernier r81e: lors de la
dechnrge du condensateur 14 sur les electrodes de l'eclateur 20, la
decharge de ce condensateur ne peut'etre interrompue que par blocage
du courant d'arc, blocage que facilite ladite inductance 34 par une
surtension inverse.
Selon cette variante, le generateur de tension qui va initier ltarc
aux bornes de-l'eclateur 20, correspond au circuit II qui est
l'homologue du circuit E de la figure 3. less than Ce circuit comprend
le condensateur 26 qui se charge comme le condensateur 14, par le
moyen du convertisseur du circuit I, ceci, par l'intermediaire de la
resistance de limitation 27. Ce condensateur, dont l'energie de charge
ne doit etre qu'une faible fraction de celle qui est stockee dans le
condensateur 74, est limitee par sa tension maximale de charge, qui
est elle-meme limitee par la resistance 25 connectee a ses
bornes.Cette resistance 25 constitue avec la resistance 27 un pont
diviseur qui limite bien la tension aux bornes du condensateur 26 a
une valeur inferieure a la tension qui existe aux bornes du
condensateur 14. Cette solution permet de faire l'economie d'un
convertisseur specifique pour ce circuit.
Le condensateur 26 possede un circuit de decharge qui est constitue
par le primaire 15 du tansformateur 18 et le thyristor 16. Le
condensateur 24 associe a la resistance 23 assure la protection du
thyristor 16 contre des declenchements eventuels par dV/dt. La
commande de l'amorcage du thyristor 16 est assuree par l'ouverture de
l'interrupteur de synchronisation 31 qui a pour homologue l'organe de
commande 21 de la figure 3. Dans la pratique, cet interrupteur peut
etre constitue par les contacts de commande d'un dispositif d'allumage
classique, dont l'ouverture brutale correspond a la fourniture d'une
impulsion a tres haute tension. Cet interrupteur 31, en s'ouvrant, ne
constitue plus un shunt de derivation du courant qui traverse la
resistance 29 sur laquelle se referme la source t a travers
l'interrupteur marche-arret 36.Ce courant charge alors brlsquement le
condensateur 33 a travers l'espace-gchette-cathode du thyristor 16.
Cette impulsion, convenablement polarisee,declenche la conduction du
thyristor 16. La resistance 32 et le condensateur 28 ont pour rEle
d'eliminer les parasites de declenchement du thyristor 16. Le
thyristor 16 amorce, un courant intense traverse le primaire 15, et se
retrouve au secondaire 19 une impulsion amplifiee en tension. Cette
impulsion de faible energie et de faible duree traverse la channe de
diodes 35 convenablement polarisee et atteint l'ecla- teur 20.Des que
cette impulsion a potentiel tres eleve se presente aux bornes de
l'eclateur, comme elle ne peut trouver rul passage a travers le
circuit valve III qui est polarise en inverse, elle amorce un arc
inter-electrodes.
A ce moment, la charge du condensateur 14, toujours appliquee aux
bornes de l'eclateur, peut trouver un chemin. En effet, le potentiel
d'arc prend alors une valeur instantanee inferieure a sa tension de
charge: il peut alors alimenter ltarc directement sans transformateur,
donc avec un excellent rendement energetique. La channe de diodes 35
constitue le circuit valve IV dont l'homologue est le circuit F de la
figure 3. Cette chaste de diodes, convenablement polarisee presente
une faible impedance a l'impulsion issue du secondaire 19 du
transformateur 18, mais une impedance quasiment infinie au signal
continu provenant du circuit I, interdisant ainsi au secondaire 19 de
court-circuiter le condensateur 14.
Dans ces conditions, a chaque fois que l'interrupteur 31 s'ouvre,
l'energie faible du condensateur 26 se decharge sur le transfcrmateur
18 dont le secondaire delivre une impulsion d'amorcage a tres haut
potentiel capable de percer la rigidite dielectrique inter-electrodes.
Cet amorcage realise, une impulsion de maintien a forte energie
fournie par la decharge du condensateur 14 peut alors s'etablir apres
abaissement du potentiel inter-electrodes.
De cette maniere, une faible fraction de l'energie electrique de la
source 1 est utilisee pour produire l'impulsion d'amorcage a tres haut
potentiel et si meme la production de cette impulsion est affectee
d'un mauvais rendement, son incidence sur le rendement global est
faible, en revanche, le rendement affectant l'impulsion de maintien
est preponderant dans la mesure ou cette impulsion represente la
majeure partie de l'energie electrique qui va transiter entre les
electrodes de l'eclateur 20. Or, dans le dispositif selon 1'
invention, cette impulsion de maintien est produite avec un excellent
rendement a partir de la source 1. En effet, un convertisseur
continu-continu du type de celui qui est utilise dans le circuit I
decrit plus haut peut autoriser un rendement superieur a- 8C.
Selon une deuxieme variante, le dispositif objet de l'invention,
illustre par la figure 5 ci-annexee, utilise comme circuit generateur
du signal d'amorcage un dispositif conventionnel quelconque auquel on
conjoint un generateur d'impulsion de maintien suivi des deux circuits
valve deja decrits.
Ce generateur de signal de maintien et les circuits valve associes
sont, dans cette variante, les circuits I, III et IV de la variante
precedente.
Le generateur de l'impulsion d'amorcage comprend un systeme classique
a rupteur. Ce rupteur 31, commande par la came 37 qui synchronise son
ouverture avec la distribution du moteur, interrompt cycliquement le
courant dans le primaire 15 de la "bobine" 18. A chaque interruption
de ce courant, comme aecrit plus haut, se produit entre les bornes du
secondaire 19 un signal d'amorcage a tres haute tension. Le
condensateur 38 a pour roie d'absorber l'extra-courant de rupture cree
aux bornes du rupteur 31 ainsi que d'eviter- la naissance d'un arc
entre ses contacts susceptible de les deteriorer ra ridement. Le
signal a tres haute tension issu du secondaire 19 est applique dans un
systeme conventionnel directement sur les bornes de l'eclateur 20.Dans
cette variante, cette impulsion, dont la polarite est conventionnel- -
lement negative, est appliquee sur l'entree 39 du dispositif conjoint.
Ce dispositif conjoint comprend le circuit, III et IV de la variante
decrite ci-dessus. L'interrupteur 36 assure la mise sous tension
simultanee de l'equipement d'origine et du dispositif conjoint. Le
condensateur 22 a pour role de'decoupler les conducteurs
d'alimentation et de court-circuiter les parasites engendres par le
circuit I. Dans cette variante, la charge aux bornes du condensateur
14 est de meme polarite que le signal fourni par les dispositifs
conventionnels, c'est a dire qu'elle est negative donc inversee par
rapport a la variante illustree par la figure 4. En conseqirence, les
chaines de diodes 30 et 35 sont, elles aussi, inversees en polarite.
Le fonctionnement general de cette variante demeure identique a ce qui
a ete precedemment decrit. Le signal -d'amorcage issu du dispositif
d'origine transite entre l'entree 39 et la sortie 40 et charge
l'eclateur a- travers le circuit valve IV qui est constitue par la
channe de diodes 35. Le signal de maintien est fourni par le
generateur I a travers le circuit valve
III et attaque concommittament l'eclateur 20.
L'avantage du dispositif objet de l'invention construit selon cette
variante est de fournir tous les avantages dudit dispositif a un
dipositif. quelconque, ceci au prix de l'adjonction d'un cout modique
d'un module de faible volume, facile a inserer dans une installation
conventionnelle. Une telle variante peut egalement s'adapter sur un
equipement d'origine transistorise, ou un semi-conducteur de
commutation remplace le rupteur 31.
Une derniere variante du dispositif selon l'invention est illustree
parla figure 6. Cette variante comprend un generateur de signal de
maintien conforme aux deux premieres variantes. La difference reside
dans le circuit generateur de signal d'amorcage qui ne possede plus de
transformateur, mais est equipe d'une cellule piezo-electrique 41
laquelle est soumise a un choc mecanique qui genere entre ses
electrodes un signal electrique de ten sica tres elevee; ce choc
mecanique peut etre synchronise avec un cycle moteur.Si une telle
cellule piezo-electrique,a laquelle est applique un choc mecanique
convenable,developpe entre ses electrodes un signal a tres haut
potentiel, ce signal n'est que de tres faible duree, ce qui est
parfaitement compatible avec ce que reclame le dispositif objet de
l'invention pour lui fournir le signal d'amorcage necessaire. Selon
cette variante, un marteau 43 oscillant autour d'un axe 45 est rappele
contre la came 37 par le ressort 44 de telle maniere que suivant la
position angulaire de la came 37 le marteau porte ou non sur
l'extremite libre de la cellule piezo-electrique 42, l'autre extremite
etant fixee sur un bati isolant.Si la came 37 est convenablement calee
par rapport a la distribution d'un moteur, suivant la position de ses
bossages elle fournira des impulsions d'amorcage qui auront les memes
effets que les impulsions d'amorcages produites par les variantes
decrites plus haut. Dans cette variante, il n'est plus necessaire de
prevoir un circuit valve entre l'eclateur et le generateur d'amorcage
piezo-electrique, car l'impedance interne de ce dernier est tellement
elevee qu'elle n'a aucune incidence sur le generateur du signal de
maintien I; en revanche, le circuit valve III insere entre le circuit
I et l'eclateur demeure indispensable car le signal d'amorcage issu du
generateur piezoelectrique 42 serait annule par la faible impedance de
sortie du circuit I.
Cette variante presente plusieurs avantages, dont les plus
interessants sont, entre autres, un temps de montee du signal
d'amorcage entre mement court, une grande simplicite de fabrication,
et un cout de revient des plus modestes.
Une sous-variante du dispositif selon l'invention decrit ci-dessus,
est illustree par la figure 7 ci-annexee. Dans cette variante, la
commande de la cellule piezo-electrique n'est plus assuree par un choc
mecanique, mais par un choc electrique. A cet effet, la cellule
tranaductrice piezo-elecrique 47 est dotee d'une electrode
intermediaire supplementaire 42. Sur cette electrode est appliquee la
tension du condensateur 14 par ltinter- mediaire du rupteur 31 qui est
actionne par la came 37. La resistance 4G a pour objet l'ecoulement
des charges stockees sur les electrodes de la cellule entre
impulsions.Ce dispositif est conforme~excep'Gion faite de son mode de
commande, au circuit illustre par la figure 6
Comme il ressort de la description qui vient d'etre faite e
differentes variantes du dispositif objet de l'Lnvention, un tel
dispositif permet la fourniture d'un signal electrique a tres haut
potentiel susceptible d' amorcer et d'entretenir avec un bon rendement
un arc necessite par certaines applications et qui suivant l'art
anterieur devaient se contenter de si gnaux a faible energie unitaire,
ceci, avec un mauvais rendement energetique.
Pour obtenir ce resultant, le dispositif Objet de l'invention produit
deux signaux concommit;tants, un premier signal d'amorcage a tres
faible energie destine a vaincre, par exemple, la rigidite
dielectrique d'un eclateur, puis un second signal de maintien, a tres
forte energie, mais a un potentiel faible, egal au regime de
conduction d'un arc, par exemple.Ce dispositif est complete par deux
impedances selectives placees respectivement entre, d'une part, le
generateur du signal d'amorcage-et l'eclateur, et, d'autre part, entre
le generateur du signal de maintien et l'eclatetir. ~
Ainsi, de cette maniere, est obtenue l'addition de deux signaux
differents au niveau de l'eclateur ou de la charge equivalente. Ce
dispositif assure, avec un bon rendement, la fourniture d'un signal
reconstitue qui presente un front tres raide et de tres grande
amplitude qu'accompagne un niveau de potentiel plus faible et
ajustable apte a fournir une puissance instantanee tres elevee qui-
autorise un arc a effet calorifique maximum.
Le dispositif, objet de l'invention, peut etre utilise dans tous les
cas ou l'on desire produire des impulsions a tres haute tension
synchronisables.
Il permet la transformation de l'energie, dans de telles applications,
avec un rendement tres superieur a ce que peut offrir, presentement,
l'art anterieur. les applications particulierement interessantes
concernent l'allumage des moteurs a explosion, la fourniture
d'impulsions destinees a la creation et a l'entretien d'un plasma,
l'alimentation de tubesca eclats,-.etc...
Comme il va de soi, et comme il resulte d'ailleurs de ce qui precede,
1' invention ne se limite nullement aux modes de realisation ayant ete
plus specialement indiques; elle embrasse, au eontraire, toutes les
variantes.
Claims
_________________________________________________________________
RE Y E N D I C A T I O N S
1. Dispositif convertisseur d'energie electrique propre a transfor er
une energie continue a bas potentiel en une energie discontinue a tres
haut potentiel capable d'ioniser un espace, l'obtention de cette
ionisation etant synchronisable par le moyen d'un organe de commande,
-caracterise par le fait qu'un premier generateur I applique entre les
electrodes d'un espace ionisable 20 un signal de puissance dont la
tension est inferieure a la tension d'amorcage dudit espace, mais
superieure, pendant un temps donne, a la tension de maintien d'un arc
etabli dans ledit espace, caracterise par le fait qu'un second
generateur II applique entre les electrodes dudit espace 20 un second
signal a un potentiel superieur au potentiel d'amor cage dudit espace,
ceci, a chaque fois que 11 electrode de synchronisation 21 est
sollicitee, de telle sorte que ce second signal en ionisant ledit
espace 20 ouvre le chemin au premier signal dont le potentiel est
superieur a la tension de l'arc ainsi etabli.
2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise par le fait que
se-trouve insere un premier circuit valve III dans le circuit de
sortie du generateur I, de telle sorte que le signal issu de ce
generateur ne rencontre qu'une faible impedance pour atteindre
l'espace 20 alors que le signal issu du generateur Il rencontre une
forte impedance pour suivre le trajet inverse, caracterise par le fait
que se tJBU- ve insere un second circuit valve dans le circuit de
sortie du - generateur II, de telle sorte que le signal issu de ce -
generateur ne rencontre qu'une faible impedance pour atteindre 1'
espace 20, alors que le signal issu du generateur I rencontre une
forte impedance pour suivre le trajet inverse, cet agencement
permettant d'additionner ainsi ces deux signaux aux bornes de l'espace
20 sans attenuation sensible de l'un ou l'autre des signaux par lz
faible resistance interne du generateur oppose.
3. Dispositif selon la revendication 2, caracterise par le fait que le
susdit circuit valve III, insere dans le circuit de sortie du
generateur I I, comporte une inductance 34 apte a limiter le courant
de sortie dudit generateur et a assurer le desamorcage de 1' arc
etabli entre les bornes de 1' espace 20.
4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, caracterise par le fait
que les impedances utilisees dans les susdits circuits valve III et IV
sont constituees par deux series de diodes 30 et 35, ces series etant
montees en opposition, de telle sorte que leur extremite commune soit
connectee a 1' espace 20.
5. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4, car:: terise par
le fait que le premier generateur I, fournissant le signal de
puissance, comprend un dispositif electronique connu en soi et propre
a charger le condensateur reservoir 14 sous une tension convenable, et
caracterise par le fait que le second generateur II, propre a delivrer
le susdit signal a tres haut potentiel, comprend un dispositif connu
en soi a decharge capacitive comportant un condensateur 26 dont la
decharge sur le primaire 15 d'un transformateur elevateur 18 est
commandee par un thyristor 16, ou moyen analogue, a chaque
sollicitation d'un interrupteur 31 lequel actionne l'electrode de
commande dudit thyristor ou analogue.
6. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caracterise par
le fait que le premier generateur I, fournissant le susdit signal
continu de puissance, comprend un dispositif electronique, connu en
soi, propre a charger le condensateur reservoir 14 sous une tension
convenable et caracterise par le fait que le second generateur II,
propre a delivrer le susdit signal a tres haut potentiel, comprend un
dispositif, connu en soi, a rupteur 31, a bobine 18 et capacite 38
dont le circuit secondaire delivre a chaque ouverture dudit rupteur le
signalrecherche.
7. Dispositif selon la revendication 6, caracterise par le fait que le
susdit-second generateur II comprend un dispositif connu en soi dans
lequel la susdite bobine 18 n'est plus commandee directement-par le
rupteur 31, mais par un transistor amplificateur dont l' electrode de
commande est sollicitee par un courant faible que commute le rupteur
31.
8. Dispositif selon les revendications 5,-6 et 7, caracterise par le
fait que soit utilise comme second generateur II propre a fournir un
signal a tres haut potentiel un equipement d'origine auquel il est
conjoint un module regroupant le susdit premier generateur I, le
susdit circuit valve Il et le susdit ci-rcuit valve IV, le signal de
sortie de l'equipement d'origine etant derive par le moyen des bornes
39 et 40.
9. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caracterise par
le fait que le premier generateur I, fournissant le signal de
puissance, comprend un dispositif electronique, connu en soi, propre a
charger le condensateur reservoir 14 sous une tension convenable,
caracterise par le fait que le second generateur II, propre a delivrer
un signal a tres haut potentiel, comprend une cellule piezo-electrique
41 apte a delivrer ledit signal, chaque fois que cette cellule est
frappee mecaniquement en phase avec la came 37, et caracterise par le
fait que dans cette variante, le circuit valve IV est inutile.
10. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caracterise par
le fait que le premier generateur I, fournissant le signai de
puissance, comprend un dispositif electronique, connu en soi, propre a
charger le condensateur reservoir 14 sous une tension convenable,
caracterise par le fait que le second generateur II, propre a delivrer
le signal a tres haut potentiel, comprend un transformateur
piezo-electrique 47, apte a delivrer ledit signal, chaque fois qu'une
impulsion de tension convenable est appliquee sur l'electrode primaire
42, par le moyen du rupteur 31, oarac- terise par le fait que,dans
cette variante, du fait de la haute impedance de sortie du
transformateur piezo-ele-ctrique 47, le circuit valve IV est inutile.
11. Dispositif selon la revendication 5, caracterise par le fait que
le premier generateur I, fournissant le signal de puissance, alimente
la charge du condensateur 26 qui appartient au secondgenerateur II,
ceci pour faire l'economie d'un dispositif elevateur de tension
supplementaire.
12. Dispositif selon les revendications 5, 6, 7, 8, 9, 10 etc11,
caracterise par le fait que le premier generateur I est equipe d'un
dispositif de regulation de la tension aux bornes du condensateur
reservoir 14, de telle sorte que cette tension puisse toujours etre
maintenue inferieure a la tension minimale d'amorcage de 1' eclateur
20.
13. Dispositif selon la revendication 10,caracterise par le fait que
l'impulsion de commande de l'electrode primaire 42 est prelevee sur le
circuit de sortie du susdit premier generateur I et caracterise par le
fait qu'entre chaque manoeuvre du rupteur 31 les charges accumulees
sur ladite electrode sont ecouleesgrce a une resistance 46, connectee
entre l'electrode 42 et la masse.
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