Brevet FR2012070A1 — publié le 19700313

l'invention concerne les systèmes de coamao.de de moteurs électriques à courant continu. Se façon plus précise, l'invention concerne le type de commande selon lequel le moteur électrique courant continu est alimenté de façon intermittente par des 5 impulsions de courant. Il est connu, en ce cas,d'utiliser un redresseur commandé, qui est par intermittences rendu conducteur et permet alors au courant d'alimenter le moteur. Il a déjà été proposé de bloquer l'envoi des signaux d'enclenchement au redresseur commandé, lorsque le courant dans l'in-10 doit dépasse un certain niveau, au moyen d'une commande réglable sensible au courant dans l'induit. Gel peut ainsi obtenir une commande progressive de la vitesse du moteur aussi bien qu'une diminution des courants excessifs dans l'induit, des signaux transitoires ou de la charge indésirable de la source, qui est 15 généralement ici une batterie d'accumulateurs. En réglant ladite commande on fait varier ledit niveau, donc la vitesse da moteur et la puissance absorbée par lui. Soutefois, avec ce système proposé, la durée des temps de conduction du redresseur commandé est constante ; il est classi-20 que de prévoir des moyens de déclenchement qui font cesser la conduction du redresseur commandé. De façon typique on actionne alternativement ces moyens de déclenchement et les moyens d'en-clanchement rendant conducteur le redresseur commandé. La structure la plus courante est la structure eommutative bien connue, 25 selon laquelle un condensateur est connecté entre deux redresseurs commandés qui sont alternativement commutés par des impulsions "marche" et "arrêt" produites alternativement par un générateur d'impulsions convenable. La présente invention a pour but une commande perfectionnée, 30 qui produit de la façon décrite le blocage des signaux d'enclan-^-chement,et qui augmente la durée des temps de conduction au taux^ selon lequel augmentent les impulsions d'enclanchement envoyées au redresseur commandé. Cette modulation des impulsions en largeur assure en fait une commande du moteur courant continu qui 35 est plus efficace et plus étendue. Selon un aspect de l'invention, le système d& commande pour un moteur à courant continu comprend un redresseur commandé, qui devient conducteur lorsqu'il reçoit un signal d'enclanchement et 69 22031 2 2012070 permet alors au courant d'alimenter le moteur, des moyens de déclenchement qui sont actionnés en recevant un signal de déclenchement et rendent alors non-conducteur le redresseur commandé, des moyens qui produisent alternativement les signaux 5 d'enclenchement et les signaux de déclenchement,des moyens réglables de commande qui sont sensibles au courant d'induit du moteur et qui bloquent l'envoi des signaux d'enclanehement au redresseur commandé lorsque le courant d'induit dépasse un certain niveau réglable, et des moyens qui sont sensibles à l'en-10 vol du signal d'enclanchement au redresseur commandé et qui préviennent l'exécution du signal de déclenchement, au moins en ee qui concerne le premier à venir de ces signaux* Selon la présente invention, lorsqu'un signal d'enclanchement produit la conduction du redresseur commandé, on empêche 15 le prochain signal de déclenchement de produire la fin de la conduction du redresseur commandé« Si conséquence, la conduction du redresseur commandé dure ici pendant un temps plus lemg que ce n'était le cas* Si en fait le courant dans l'induit «at encoze inférieur au niveau choisi, le temps de conduction du redresseur 20 commandé est ininterrompu entre signaux successifs d* enclenchement. La modulation des impulsions en largeur permet une plus grande variation de la valeur moyenne de l'énergie au moteur et élargit la commande de la vitesse du moteur et réduit le nombre des signaux transitoires (associés à des impulsions haute fré-25 quence) qui traversent le circuit d'induit. Habituellement c'est une batterie qui alimente le moteur» Sans la présente description on entend pas redresseur commandé oe type de redresseur commandé dans lequel la conduction une fois commencée ne peut pas être interrompue simplement par la 30 cessation du signal d'enclanchement sur son entrée de commande ou gâchette. Comme redresseur commandé un thyristor convient ; la disposition la plus convenable le met en série avec l'induit du moteur. Lesdits moyens de commande comprennent une réactance satu-35 rable, un conducteur que traverse le courant d'induit du moteur en produisant dans la réactance un flux magnétique, et un enroulement sur la réactance servant de réseau shunt entre les moyens de production et le redresseur commandé. On obtient ainsi qu'un 69 22031 3 2012070 courant d'induit relativement élevé sature la réactance si bien que ledit enroulement ne présente plus qu'use basse impédance. Une basse impédance en shunt sur le trajet des signaux depuis les moyens de production vers le redresseur commandé empêche 5 en fait les signaux d'enclanchement d'atteindre le redresseur commandé. Afin de modifier le niveau du courant d'induit qui est nécessaire pour produire la saturation (et ainsi modifier la caractéristique courant-vitesse du moteur) on peut prévoir des moyens qui produisent dans la réactance un flux additionnel 10 à celui produit par ledit conducteur. Oe flux additionnel peut être additif ou sous trac tif par rapport au flux produit par le courant d'induit. Se façon appropriée les moyens produisant le flux additionnel comprennent un aimant permanent mobile placé adjacent à la réactance saturable ou dans sos circuit aagnéti-15 que. Les moyens sensibles au passag® d*ua sigaal â9ea6laaeh®®Erîi sont variés. Parce que le passage d'im sig&al &,es2,©laa®h®msa,te allant au redresseur commandé entrain® use mmMéa â© l-ansios. quelque part dans la circuiterie, on peut facilement eatploye;? 20 cette montée de tension pour commander un interrupte&r eu un circuit interrupteur qui bloque ou détourne un sigaal de déclenchement des moyens de déclenchement. Cfe décrira ei-après une forme particulière d'une telle disposition» Les moyens de déclenchaient comprennent un deuxième redres-25 seur commandé, couplé par un condensateur de commutation au dit redresseur commandé et tel qu'un signal de déclenchement rende conducteur le deuxième redresseur commandé et bloque ledit premier redresseur commandé. Selon un autre aspect de l'invention, à considérer séparé-30 ment ou «a combinaison avec ce qui précède, l'invention concerne un système de commande incluant un dispositif de sécurité. Selon cet autre aspect de l'invention, le système de commande d'un moteur à courant continu comprend un redresseur commandé, qui à l'arrivée d'un signal d'enclanchement est rendu conducteur 35 et laisse passer du courant vers le moteur, un contacteur avec une paire de contacts qui alimente le moteur lorsque sa bobine de manoeuvre reçoit un courant suffisant, la bobine de manoeuvre étant disposée de façon à être alimentée en fonction de la 69 22031 * 2012070 tension aux bornes du redresseur comandé, et des moyens sensibles au courant dans la bobine de commande et interrompant la conduction du redresseur commandé lorsque ledit courant tombe en dessous d'une râleur déterminée. 5 Normalement les temps de conduction du redresseur commandé sont courts, si bien que l'inévitable décroissance du courant dans la bobine n'abaisse pas le courant à la valeur déterminée t un temps de conduction indûment prolongé sera accompagné par la chute du courant en dessous de la valeur déterminée et par 10 l'interruption automatique de la conduction du redresseur commandé . De façon appropriée une résistance est placée en série arec la bobine, arec des moyens sensibles à la tension produite aux "bornes de la résistance par le courant de la bobine qui 15 préviennent le passage d'un signal d'enclanchement vers le redresseur -conmandé lorsque cstte tension est relativement faible. Ceci est particulièrement pratique an combinaison avec le premier aspect de la présente invention ; on prévoit ainsi des moyens bloquant la réponse des moyens d * interruption de la con-20 duction du redresseur commandé aux signaux de déclenchement, produits en alternance aux dits signaux d'enclenchement, si un signal d'enclanchement arrive an redresseur commandé. L'invention sera décrite en se référant aux figures 1 et 2, données à titre d'exemples non limitatifs, qui sont les schémas 25 partiels d'un système de commande selon l'invention. Avec référence à la figure 1 x une batterie 1 alimente une ligne positive 2 et une ligne négative 3» tfo moteur type série, d'induit 4 et d» indue% est efcsiiscté en série avec «n bobinage monospire 6, un thyristor 7 ua primaire 3 d'un traas-* 30 formateur, le tout entre les lignes 2 «t 3» Les contacts principaux 9 et 10 de deux coatacteurs forment inverseur peur le moteur ; si aucun de ces deux contacteurs n'est excité (comme représenté à la figure 1), ou s'ils le sont tous les deux, aucun courant ne traverse le moteur ; si l'un des deux contacteurs est 35 fermé, le moteur est alimenté, dans un sens dépendant de la fermeture de l'un de deux interrupteurs 11 et 12» Qael que soit le contacteur actionné *• sa bobine (13 ou 14) est pratiquement alimentée en parallèle avec le thyristor 7 f 69-22031 5 2012070 en fait, en parallèle avec un condensateur 15 connecté entre la cathode du thyristor 7 et la cathode d'une diode 16 dont l'anode est connectée à l'anode du thyristor. Ainsi la bobine 13 ou 14 n'est pleinement excitée que lorsque le thyiistor 7 5 est bloqué. lorsque le thyristor est rendu conducteur, le courant à travers la bobine 13 ou 14 décroît t normalement le thyristor doit être à nouveau bloqué peu de temps après. Si non, la tension aux bornes d'une résistance 17 tombe en dessous d'une 10 valeur déterminée : ceci,comme décrit plus loin, produit l'interruption de la conduction du thyristor. Le taux de décroissance est rendu assez lent par des circuits de maintien 13a et 14g et par une diode de décharge 68 eh parallèle avec le condensateur 15. 15 On démarre le moteur enfermant les contacts 18a 18b d'un interrupteur à clef, ce qui envoie du courant dans le circuit comprenant une résistance de verrouillage 18, l'induit, la diode 16, et la bobine 13 ou 14 (selon l'interrupteur 11 ou 12 qui est fermé). Deux diodes de décharge 19 et 20 sont placées en un 20 circuit comprenant le moteur pour permettre au courant de traverser le moteur pendant les temps où le moteur n'est pas alimenté par la batterie 1. Lorsque le thyristor 7 est rendu conducteur, du courant traverse le moteur jusqu'à ce que le thyristor soit rendu non 25 conducteur. Lesdits moyens d'interruption comprennent, de façon en soi connue, un thyristor auxiliaire 21, dont l'anode est couplée à l'anode du thyristor 7 par un condensateur de commutation 22. L*anode du thyristor auxiliaire 21 est connectée par une diode 23 et le secondaire 24 du transformateur 23 (dont 8 30 est le primaire) à la ligne négative 3. Lorsque le thyristor principal 7 est rendu conducteur, le thyristor auxiliaire 21 est rendu non-conducteur et le condensateur 22 prend une tension correspondante qui est augmentée par l'effet du transformateur 25 en réponse à l'impulsion de courant 33 traversant son primaire 8t la charge sur les armatures du condensateur est bloquée par la diode 23. Lorsque le thyristor auxiliaire 21 est rendu conducteur, la large chute de tension de son anode 26 est transmise par le condensateur 22 à l'anode 69 22031 6 2012070 du thyristor principal 7 qui est ainsi rendu non conducteur. Une action inverse se produit lorsque le thyristor principal 7 est rendu non conducteur. Comme il sera expliqué, l'envoi d'un signal d'enclanchement 5 au thyristor 7 pour le rendre conducteur bloque l'envoi d'un signal de déclenchement qui rendrait conducteur le thyristor 21. Avec référence à la figure 2, qui représente le reste du système de commande du moteur : les signaux d'enclanchement et de déclenchement sont des impulsions positives, alternées, sur 10 les sorties 27 et 28 d'un multivibrateur astable 28. Ce multivibrateur est dissymétrique ; les impulsions positives sur la sortie 27 sont beaucoup plus courtes que celles sur la sortie 28, dans un rapport de l'ordre de 1 à 8. lia sortie 27 va, par un réseau BC régularisant 30 et un condensateur 31, à une résistance 15 52 qui fait partie d'un réseau diviseur de tension,qui comprend encore un enroulement 33 et une résistance 34- shuntée par un condensateur 35» L'enroulement 33 entoure une jambe d'une réactance saturable 36, sur une autre jambe de laquelle est placé l'enroulement mono spire 6. Lorsque la réactance 6 est saturée, 20 l'impédance de l'enroulement 33 est faible, et le passage des signaux d'enclanchement au delà du réseau cliviseur de tension est bloqué. Le niveau du courant de l'induit qui est nécessaire pour produire la saturation peut être modifié en réglant la position d'un aimant permanent mobile 37 dans le circuit magnétique 25 de la réactance 36. Si l'impédance de l'enroulement 33 est relativement élevée, l'impulsion positive sur la sortie 27 peut parvenir à un réseau d'enclanchement 38 comprenant deux transistors 39 et 40 t le collecteur du second transistor 40 est connecté, par une résis-tance 41 et une diode 42, à la gâchette 62 du thyristor 7» Le thyristor est rendu conducteur par une impulsion d'amorçage, qui est produite en réponse au front avant de l'impulsion positive venant du multivibrateur astable, et qui est plus longue que celle-ci grâce à une réaction positive par un condensateur 57* 35 Les impulsions positives sur la sortie 29 sont envoyées à un réseau de déclenchement 43 comprenant principalement les deux transistors 44 et 45, le collecteur du transistor 45 étant connecté à la gâchette du thyristor auxiliaire 21. Les impulsions 69 22031 7 2012070 d'amorçage sont produites en réponse au front avant des impulsions positives sur la sortie 28. Toutefois les impulsions sur la sortie 28 peuvent être détournées du réseau de déclenchement 43 si un transistor 46 de commande est rendu conducteur. lie 5 transistor de commande a son collecteur connecté à l'entrée 47 du réseau de déclenchement 43, son émetteur connecté à une ligne négative 48 (qui alimente le réseau de la figure 2 avec une ligne positive 49)» et sa hase connectée par une résistance 50 à la ligne négative et connectée au collecteur du transistor 40. 10 Ainsi, lorsque le transistor principal 47 est rendu conduc teur, il en est de même du transistor 46, et ceci empêche l'envoi du prochain signal de déclenchement au réseau de déclenchement 43, et de là au transistor auxiliaire 21 ; il existe encore une impulsion d'amorçage pour le thyristor 7 et transistor 46 15 e»t encore conducteur, au miment où autrement serait produite l'impulsion d'amorçage pour le thyristor 21. La tension entre les lignes 46 at 49 est stabilisée par un condensateur 51 et une diode Zener 52. Si pour une raison quelconque cette tension tombe trop bas, les signaux d* enclenchement 20 depuis la sortie 27 sont empêchés d'atteindre le réseau d'enclanchement 38, parce qu'ils sont détournés par les diodes 53 et 54, la diode 54 étant couplée au point commun entre une diode Zener 55 et une résistance 56 connectées entre les lignes 49 et 48. Ceci évite d'endommager le thyristor principal 7 (ou l'amorçage 25 du tfcjâ&stor 7 sans amorçage du thyristor 21 parce que Ces deux thyristors ont en général des caractéristiques différentes) en prévenant le passage d'impulsions d'enclanchement de trop faible puissance. line contre-réaction est appliquée depuis le collecteur du 30 transistor 40, par un condensateur 57» ®ae diode 53» une résistance 59 î ceci charge le condensateur 35» qui augmente effectivement l'impédance du bobinage 33* La réaction est proportionnelle au taux de transmission des impulsions d'enclanchement : pour une même disposition de l'ai-yj mant 37» réaction augmente avec la puissance appliquée au moteur. Ceci facilite l'emploi d'un plus petit thyristor pour une même puissance de sortie et donne un plus grand degré de commande du moteur. 69 22031 8 2012070 La résistance 17 est couplée- par ono diode 60 à la borne droite 61 de la résistance 32 : ainsi, ei la tension aux bornes de cette résistance est trop casse, la borne 61 sera «lie aussi à une trop basse tension pour que le réseau 38 soit enclanché : 5 ainsi le prochain signal de déclenchement ne sera pas bloqué et le thyristor 7 sera rendu ncc. conducteur. Las fonctions des composants passifs non décrits sont évidentes. Les circuits de la figure 2 sont reliés à ceux de la figure 10 1 aux points repérés 62 à 67. BAD ORIGINAU 69 22031 9 2012070 REVENDICATIONS 1Système de commande pour moteur à courant continu, comprenant un redresseur commandé gui est rendu conducteur par l'arrivée d'un signal d1 enclenchement et laisse passer du courant 5 alimentant le moteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de déclenchement qui sont actionnés par l'arrivée d'un signal de déclenchement et qui rendent non-conducteur le redresseur comman«-./ dé, des moyens produisant alternativement des signaux d'enclanchement et des signaux de déclenchement, des moyens réglables de 10 commande sensibles au courant d'induit du moteur et bloquant l'envoi des signaux d'enclanchement au redresseur commandé lorsque le courant d'induit est au-dessus d'un niveau déterminé réglable, et des moyens sensibles au passage du signal d'enclanchement vers le redresseur commandé qui préviennent le fonctionnement des moyens 15 de déclenchement au moins quant au prochain signal de déclenchement. 2.- Système de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déclenchement comprennent un second redresseur commandé couplé par un condensateur de commutation 2o audit redresseur commandé et disposé de sorte qu'un signal de déclenchement rend conducteur le second redresseur commandé et donc non-conducteur le premier redresseur commandé. 3.- Système de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent une réac- 2^ tance saturable, un conducteur traversé par le courant d'induit du moteur et produisant un flux magnétique dans la réactance, un enroulement de la réactance monté en dérivation entre les moyens de production et le redresseur commandé, et des moyens produisant un flux additionnel dans la réactance. jq 4.- Système de commande selon la revendication 3, caractéri sé en ce qu-' il comprend des moyens sensibles au taux de transmission des signaux d'enclanchement au redresseur commandé qui chargent en conséquence un condensateur en circuit avec ledit enroulement ce qui augmente l'inductance de l'enroulement. 25 5.- Système de commande selon l'une des revendications pré cédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens sensibles au passage du signal d'enclanchement qui actionnait un interrupteur qui bloque ou détourne des moyens de déclenchement un signal de déclenchement. 69 22031 10 2012070 6»— Système de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de production produisent les signaux d'enclanchement et les signaux de déclenchement à un taux régulier. 5 ?•- Système de commande selon la revendication 5 ou 6, ca ractérisé en ce qu'il comprend des moyens produisant pour actionner l'interrupteur ou le circuit interrupteur des signaux plus longs que les signaux d'enclanchement. 8.- Système de commande selon l'une des revendicationspré-10 cédent'es , caractérisé en ce qu'il comprend tin contacteur à deux contacts permettant l'alimentation du moteur lorsqu'un courant suffisant traverse sa bobine de manoeuvre, qui est alimentée selon la tension aux bornes dudit premier redresseur commandé, et des moyens sensibles au courant traversant la bobine de ma-15 noeuvre qui interrompent la conduction dudit premier redresseur commandé lorsque ledit courant tombe en-dessous d'une valeur déterminée. 9.- Système de commande pour un moteur à courant continu, comprenant un redresseur commandé qui eut rendu conducteur à 20 11 arrivée d'un signal d'enclanchement et ldsse passer du courant alimentant le moteur, caractérisé en ce qu'il comprend un cen-tacteur à deux contacts permettant l'alimentation du moteur lorsqu'un courant suffisant traverse sa bobine de manoeuvre, qui est alimentée selon la tension aux bornes dudit premier redres-25 seur commandé, et des moyens sensibles au courant traversant la bobine de manoeuvre qui interrompent la conduction dudit premier redresseur commandé lorsque ledit courant tombe en-dessous d'une valeur déterminée. 10.- Systèae de commande selon la revendication 8 ou 9» jq caractérisé en ce qu'il comprend une résistance connecté en série avec ladite bobine de manoeuvre, des moyens sensibles à la tension produite dans cette résistance par le courant de la bobine qui préviennent le passage d'un signal d'enclanchement vers le premier redresseur commandé si cette tension est relativement 35 basse. 11.- Système de commande selon l'une des revendications précédentes » caractérisé en ce qu'il comprend une batterie alimentant le moteur.