Brevet FR2011095A1 — publié le 19700227

i 2011095 La présente- Invention est relative à un circuit de commande d'un dispositif d'entraînement pour embrayage à actionnement électromagnétique . On connaît des circuits pour commander la surexcitation ini-5 tiale des enroulements d'embrayages et de freins à actionnement électromagnétique , mais Ils ont nécessité en général l'emploi de relais électromécaniques qui sont sujets à des pannes mécaniques et à des difficultés d'inertie: de plus leur durée de service est brève à cause de l'usure des contacts, en particulier "L0 lors du passage de courants de crête élevés .On a proposé d'utiliser des générateurs de forme d'onde spéciaux avec des réseaux différenciateurs particuliers pour obtenir un courant de forme appropriée en vue d'alimenter les enroulements, mais ces géné -rateurs sont chers et ne conviennent qu'à des servo-embrayages de faible capacité pour la commande de la position et de la vitesse . L'invention vise à : - réaliser un circuit à éléments solides pour commander un dispositif d'entraînement à embrayage électromagnétique ca- 20 pable cla fournir une puissance de plusieurs chevaux à une charge ; - • réaliser un circuit qui élimine uu réduit les difficultés ci-dessus ; • réaliser un circuit-pour exciter automatiquement uii enroulement de frein dans le dispositif d'entraînement, en cas de 25 panne du secteur d'alimentation . Les caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre . Aux dessins annexés,donnés uniquement à titre d'exemples : la Fig.l est un schéma montrant la configuration du cir-^0 cuit dans un mode de réalisation de l'invention : la Flg.2 est une variante du circuit représenté sur la FIg.l. Le circuit de la présente invention trouve en particulier son utilisation dans des dispositifs d'entraînement d'embrayage et de frein tels que ceux décrits dans la demande de brevet des 55 Etats-Uçiis d'Amérique N° 71^ 68'0 , déposée le 20 Mars 1968. Spécifiquement, l'enroulement d'embrayage 10 et;'l'enroulement de frein 11 de la présente invention correspondent aux éléments respectifs 36 et 51 de la demande précitée . Sur la FIg.l, un transformateur abaisseur de tension 12 re-40 Hé à une source S-S de tension alternative par l'intermédiaire 69 20072 2 2011095 d'un Interrupteur 13 fournit une tension alternative à deux lignes d'alimentation 14-15 . Un deuxième transformateur l6 fournit une basse tension alternative à un redresseur en pont biphasé 17 qui applique une tension positive continue à des lignes d'alimentation 5 l8 et 19 • La tension continue négative est appliquée à des lignes d'alimentation 20 et 21, mises à la terre en 22. Dans un exemple typique, la tension alternative sur les lignes l4 et 15 peut être de 220 volts, tandis que la tension continue sur les lignes d'alimentation l8 et 19 peut être de l'ordre de 12 volts positifs 10 par rapport à la terre . Une résistance 23 et un condensateur 24 forment un filtre simple RC pour la tension sur la ligne 18. Un redresseur commandé au silicium (SCR) 25 commande le débit de courant dans l'enroulement d'embrayage 10 grâce au trajet suivait s en partant de la ligne d'alimentation 18, par la diode„ 15 26, la résistance 27, la résistance réglable 28, l'enroulement 10, l'anode 29 et la cathode 30 jusqu'à la ligne de terre 20 . De façon semblable un redresseur commandé au silicium 31 eoaman-de le débit de courant dans l'enroulement de frein 11 fiar le trajet suivant : eçi partant de la ligne d'alimentation 18, par la 20 diode 32, la résistance 33, l'enroulement 11, l'anode 34 et la cathode 35 jusqu'à la ligne de terre 20. Une lampe 36 est branchée en dérivation sur les résistances 27 et 28 en série pour indiquer le passage du courant dans l'enroulement d'embrayage 10 et une lampe 37 est branchée en dériva-25 tion sur la résistance 33 pour indiquer le passage du courant dans l'enroulement de frein 11. Des résistances d'amortissement 38 et 39 -«.huntent respectivement lès enroulements 10 et 11 pour empêcher des oscillations de courant par choc, dues à la capacité et à l'inductance répar-30 tiesdes enroulements 10 et 11. • Un redresseur SCR 40 commande le débit de courant de charge d'un condensateur-accumulateur 4i par le trajet suivant : en partant de la ligne d'alimentation l4, par la résistance 42,1'anode 43 et la cathode 44 au travers du condensateur 4i jusqu'à la 11-35 gn.e 15 . De - façon semblàble un redresseur SCR 45 commande le débit de courant de charge à un condensateur accumulateur 46 par le trajet suivant : en partant de la ligne-14, par la résistance 47, l'anode 48 et la cathode 49 au travers du condensateur 46 jusqu'à la ligne 15 .Les résistances 27,28,33,42 et 47 limitent le cou-40 rant vers des charges respectives pendant la conduction des re- 69 5 10 15 20 25 30 35 40 20072 3 2011095 dresseurs conaandés au silicium respectifs . •Un condensateur 50 est normalement chargé à partir de la ligne d'alimentation continue l8 par l'intermédiaire d'une résistance 51, mais 11 peut être sélectivement déchargé au travers d'une d'iode 52, par fermeture de contacts 53-53.» dans l'électrode de déclenchement 54 du SCR 25, ou par fermeture de contacts 55-55, dans l'électrode de déchargement 56 du SCR 31. La fermeture des contacts 53-53 et 55-55 est commandée manuellement par un interrupteur bouton-poussoir classique de couplage 57 . Des résistances 58 et 59 fournissent la stabilisation de polarisation respectivement pour les SCR 25 et* 31. Une imoulsion de déclenchement appliquée à l'électrode de-déclenchement 54 sera également appliquée à-l'électrode de déclenchement 60 du SCR 45 par l'intermédiaire du transformateur d'impulsion 6l et une impulsioh de déclenchement appliquée à l'électrode de déclenchement 56 sera également appliquée-à l'élâctrode de déclenchement 62 du SCR 40 par l'intermédiaire du transformateur d'impulsion 63-.Ainsi le SCR-25 et le SCR 45 sont simultanément déclenchés et deviennent conducteurs par la fermeture-des contacts-53-53 «Le SCR-31 et le SCR 40 sont simultanément déclenchés et deviennent-conducteurs par fermeture des contacts 55-55. Un trajet de décharge pour le condensateur accumulateur 4l est fourni par la diode 64, la résistance 65, l'enroulement 10, le SCR 25* ( lorsqu'il est conducteur) jusqu'à la ligne 20 et la ligne 15 .De façon semblable un trajet de décharge pour le condensateur accumulateur 46 est réalisé par la diode 66, la-résistance 67, l'enroulement 11, le SCR 31 ( lorsqu'il est conducteur) jusqu'à la ligne-20 et la ligne 15 .Un condensateur 68 est connecté entre les anodes 29 et 34. Le circuit décrit jusqu'à présent constitue un dispositif de commutation à éléments solides pour exciter sélectivement l'enroulement d'embrayage 10 ou l'enroulement de frein 11 en réponse à la fermeture sélective du circuit et dans le cas de surexcitation initiale par de l'énergie emmagasinée au préààable dans des condensateurs .Le fonctionnement de ce dispositif sera maintenant décrit . Dans la position représentée de l'interrupteur 57, les contacts 55-55 ont été préalablement fermés pour déclencher le SCR 31 et-le SCR 40 en les rendant conducteurs .La conduction du- SCR 40 a déjà changé notablement le condensateur 4l à la valeur de 69 20072 4 2011095 crête de la tension alternative des lignes d'alimentation 14 et 15 et le SCR 40 a été bloqué par suite de la commutation par courant alternatif .Cependant le SCR 31, qui est alimenté en courant continu par la ligne 1$, est amené à la conduction et un courant 5 permanent passe dans l'enroulement de frein 11. Quand le SCR 31 a été d'abord déclenché pour devenir conducteur , le condensateur 68 a été chargé avec la polarité représentée, sensiblement à la tension continue de la-ligne l8, par le trajet suivant : ligne d'alimentation 18, diode 26, résistance 27, résistance 28, en-10 roulement 10, condensateur-68, SCR 31 jusqu'à: la ligne 20. Par suite de ce qui précède , dans l'état du circuit représenté-sur la Flg.l, le-condensateur 4l est chargé avec la polarité indiquée à la valeur de crête de la tension alternative des lignes 14,15 et le condensateur 68 est chargé^ avec la polarité représentée 15 à la tension continue des lignes 18-20. Si maintenant on appuie sur le bouton-poussoir 57 pour ouvrir les contacts 55-55 et fermer les contacts 53-53, le condensateur 50 se déchargera à la tension d'amorçage de la diode 52 pour fournir-directement une impulsion de déclenchement à l'é-20 lectrode de déclenchement 54 du SCR 25 et fournira simultanément une impulsion de déclenchement par-1'intermédiaire du transformateur d'impulsion 6l à l'électrode de déclenchement 60 du SCR 45. Le SCR 25 sera déclenché en conduction et le SCR 31 sera bloqué par la- tension inverse appliquée à son circuit anode-cathode par 25 suite de la charge sur le condensateur 68, d'une façon bien connue dans cette technique .Le courant passant par l'enroulement de frein 11 sera ainsi coupé . La tension positive se trouvait Initialement sur le condensateur 4l est beaucoup plus grande que la tension- continue sur-la ligne 18 de sorte que la diode 26 est 30 polarisée dans le sens du blocage et initialement elle na conduit pas le courant .Par conséquent le condensateur 4l se déchargera en faisant passer une forte impulsion de courant Initial par l'enroulement d'embrayage 10 par le trajet de la diode 64 , la résistance 65, l'enroulement 10 et le SCR 25- jusqu'aux lignes 35 d'alimentation 20 et 15. La surcharge initiale de eourant dans l'enroulement 10 entraîne 1'accélération-très rapide d'une armature contre la surface d'embrayage d'un dispositif d'entraînement auquel le circuit de 1'invention est associé . Lorsque la tension du condensateur 4l tombe, par suite de 40 sa décharge, à une valeur légèrement inférieure à la tension de 69 20072 2011095 la ligne l8, la diode 26 est polarisée dans le sens de la conduction et> par suite, le courant alimentera l'enroulement 10, à partir de la ligne 18, à une valeur constante déterminée essentiellement par le réglage de la résistance 28. La-diode 64 sera 5 alors "bloquée et empêchera le passage du courant de la ligne l8 dans le condensateur 4i. Le déclenchement simultané à la conduction de la tension alternative charge rapidement le condensateur 46 à la valeur de crête de la tension alternative des lignes 14-15, après quoi le 10 SCR 45 se bloque automatiquement par suite de la commutation de courant alternatif comme 11 est bien connu dans cette technique. De plus la conduction du SCR 25 chargera rapidement le condensateur 68 au travers de la bobine 11 à une polarité inverse de celle représentée et à une valeur sensiblement égale à la tension 15 continue de la ligne 18. Cette charge du condensateur 68 requiert effectivement une impulsion de courant passant par l'enroulement de frein 11, mais elle a une durée tellement brève qu'elle cesse d'exister bien avant que toute réponse mécanique du frein soit possible . 20 Si l'on désire maintenant arrêter rapidement le dispositif d'entraînement de frein et d'embrayage, on fait fonctionner le bouton-poussoir 57 pour ouvrir les contacts 53-53 et fermer les contacts 55-55 .Le condensateur 50 se déchargera au travers de la diode'52 pour-fournir directement une.impulsion de déclenche-25 ment à l'éleetrode de déclenchement 56 du SCR 31 et par l'intermédiaire du transformateur d'impulsion 63-à-1'électrode de déclenchement 62 du SCR 40 . Le SCR 31 sera déclenché à l'état conducteur et le SCR 25 sera bloqué par la tension inverse appliquée à son trajet anode-cathode à. cause de la charge du con-30 Sensateur 68 SSfflPtttïL . Ainsi le courant passant par l'enroulement d'embrayage 10 est-coupé .La tension positive se trouvant initialement sur-le condensateur 46 antérieurement chargé bloquera la diode 32, de sorte qu'elle n'est plus initialement conductrice . Par conséquent le condensateur 46 se déchargera en en-35 voyant une forte impulsion de courant initial 69 20072 6 2011095 décharge, à une valeur légèrement inférieure à la tension de la ligne 18, la diode 32 sera polarisée dans le sens direct et par suite ûn courant sera appliqué à l'enroulement 11^ fourni par la ligne 18, à une valeur constante déterminée essentiellement par 5 la valeur de la résistance 33. La diode 66 sera alors bloquée et empêchera le passage du courant de la ligne l8 dans le condensateur 46. La conduction du SCR 40 entraîne la charge rapide du condensateur 4l et le SCR-40 sera alors bloqué .La conduction du 10 SCR 31 chargera le condensateur 68 par l'enroulement 10 à la polarité représentée, mais cette impulsion de courant de charge passant par l'enroulement d'embrayage 10 a une durée tellement brève qu'elle cesse bien 4ue toute réponse mécanique de l'embrayage soit possible .Le circuit revient alors à l'état dans le-15 quel on l'avait trouvé et le cycle de fonctionnement marche -arrêt est terminé . - Dans des systèmes de ce type, dans lesquels de l'énergie électrique est nécessaire pout exciter l'enroulement de frein après que la charge s'arrête rapidement, les pannes accidentelles 20 du réseau électrique constituent un problème-grave parce qu'on ne dispose pas d'énergie et que la commande du frein n'existe plus . - On décrira maintenant un-circuit de sécurité en supplément de celui qui a- été décrit ci-dessus, qui excite automatiquement 25 l'enroulement de frein en cas de panne de la tensloncd'alimentation . - Un transistor unijonction 69 est connecté avec des résistances 70,71 et 72-et un condensateur 73-pour former un oscillateur à relaxation du type représenté et décrit aux pages 46 et 30 47 de l'ouvrage General Electric SCR Mânual, Seuxième Edition 1961, auquel on peut se reporter ppur mieux comprendre . En choisissant convenablement la résistance-70-et le condensateur 73} cet oscillateur peut avoir une période d'oscillation de préférence voisine de 12 millisecondes .L'oscillateur est alimenté 35 en tension continue par l'intermédiaire d'une diode redresseuse 74, /im filtrage par un grand condensateur 75-§l l'on a alors chargé le condensateur 73, celui-ci émet une impulsion dans une ligne 76 et-au travers d'une diode-77, Impulsion appliquée à l'électrode de déclenchement 56 du SCR 31 toutes les 12 milli-40 secondes .Il en résulte l'excitation de l'enroulement de frein 69 5 10 15 20 25 30 35 40 20072 2011095 11 par la décharge à travers celui-ci de-l'énergie emmagasinée dans le condensateur 46 comme décrit ci-dessus, même s'il n'y a pas de tension-sur la ligne l8. . : Néanmoins, dans le cas normal, la tension redressée deux alternances sur la ligne 19 est appliquée au diviseur de tension, formé par les résistances 78 et 79 en série, qui amène un transistor 80 à la saturation pour chaque alternance de la tension du secteur .La tension de saturation collecteur-éflietteur du transistor 80 est suffisamment basse pour empêcher le condensateur 73 de se charger de sorte que, lorsque la tension normale d'alimentation existe, il n'y a-pas d'impulsion sur la ligne 76. En cas de panne de la tension d'alimentation S-S, le transistor 80 se bloque à cause du manque de tension de polarisation de-base .Le circuit oscillateur reste alimenté en tension à cause de l'énergie emmagasinée dans le condensateur 75, de sorte que le condensateur 73 peut alors se charger et , au bout de 12 millisecondes, la jonction émetteur-base du transistor unijonction 69 devient conductrice et permet la décharge du condensateur 73 au / travers de là résistance 72 en fourbissant une impulsion de déclenchement sur la ligne 76," qui entraîne la conduction du SCR 31 comme déorit ci-dessus .-On comprend qu'on peut facilement choisir le condensateur-75 de façon que la constante de temps RC soit beaucoup plus grande> par rapport à la résistance totale de décharge, que la période d'oscillateur de 12 millisecondes . Ainsi la tension emmagasihée dans le condensateur-46 est automatiquement disponible en cas de panne de tension du secteur et fournit une forte impulsion de courant à l'enroulement de frein 11 de façon à amener rapidement au repos la charge entraînée . Dans le circuit de la Fig.l, lorsqu'un des condensateurs accumulateurs 4i ou 46 est déchargé, leur charge ultérieure est retardée jusqu'à l'actionnement suivant de l'interrupteur 57. Si, par exemple,cet interrupteur est déplacé de la position arrêt à la position marche et qu'on le ramène en position d'arrêt, ceci dans une succession rapide, il se peut qu'il n'y ait pas assez -de temps pour charger complètement le condensateur 46. L'enroule-m«nt de frein 11 recevrait alors une excitation initiale insuffisante pour réaliser un arrêt- rapide .La Fig.2 représente une variante pour surmonter cette difficulté possible et permet la recharge pratiquement immédiate d'un des condensateurs 4l ou 46 69 20072 8 2011095 après sa décharge sans attehdre le fonctionnement ultérieur de 1'interrupteur 57 • Si l'on se reporte maintenant à la Fig.2 dans laquelle les éléments ayant la même fonction que ceux de la Fig.l portent les 5 mêmes références , les- condensateurs accumulateurs 4l ou 46 sont chargés en série avec des diodes respectives 8l et 82 par l'intermédiaire d'un seul SCR 83 grâce-à des impulsions de déclenchement fournies à un transformateur d'impulsion 84 sur la ligne 85 • La ligne 85 reçoit une impulsion de sortie positive d'un 10 multivibrateur monostable 86 quand il revient automatiquement de son état temporaire à son état stable . Ce multivibrateur 86 est déclenché dans son état temporaire par des impulsions fournies par les lignes 87 et 88, à travers les diodes 89 et 90 respectivement , et par la ligne 91, lorsque l'interrupteur 57 est v 15 actionné .Lorsque le multivibrateur 86 §§t ainsi déclenché,une impulsion positive est appliquée sur la ligne 92 et, par le transformateur d'impulsion 93, à l'électrode de déclenchement 94 du SCR 95 pour le rendre conducteur et connecter- la ligne 20 à la ligne 15, ce qui ferma le trajet de décharge du condensateur 4i 20 par l'intermédiaire de l'enroulement d'embrayage 10 ou, pour le condensateur 46, par l'intermédiaire de l'enroulement de frein 11. Par ailleurs le fonctionnement du circuit de la Fig.2 est identique à celui du circuit de la Fig.l »Le multivibrateur monostable 86 est classique et peut être du type représenté et 25 décrit complètement à la page 600 de l'ouvrage de base "Puise and Digital Circuits'r ,McGraw Hill Book Corapany, Inc. New York, 1956, livre auquel on peut se-référer pour mieux comprendre les états stables et temporaires d'un multivibrateur monostable . Dans certains cas, on n'a pas besoin d'un enroulement de 30 frein, le dispositif d'entraînement tendant-normalemeht , par sa structure mécanique, à être dans l'état de freinage .Dans aette situation on peut omettre les SCR 31 et 40 (Fig.l) ainsi que leurs éléments connectés en série et ceci représente la forme la plus simple de l'invention . Néanmoins l'enroulement d'em-35 brayage doit être alors excité suffisamment au début pour surmonter l'effort mécanique . Ainsi le circuit comprenant à la fois des enroulements d'embrayage et de frein représente la forme préférée de l'invention . 69 20072 2011095 REVENDICATIONS 1-Circuit pour commander un dispositif d'entraînement à embrayage- électromagnétique, caractérisé en ce qu'il comprend des lignes d'alimentation en courant alternatif et en courant continu 5 agencées pour être excitées à partir d'une source commune de courant alternatif , un condensateur-accumulateur, des moyens pour charger le condensateur à partir des lignes d'alimentation en -courant alternatif, des moyens comprenant un redresseur-commandé pour décharger Initialement le condensateur au travers d'un enrou-10 lement d'embrayage et pour exciter finalement l'enroulement à partir des lignes d'alimentation en courant continu, des moyens pour déclencher sélectivement les moyens de charge du condensateur et le redresseur commafldé alternativement . 2-Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 15 le redresseur commandé est connecté en série avec l'enroulement et les moyens pour décharger Initialement le condensateur au travers de-l'enroulement et pour exciter finalement l'enroulement à partir des lignés d'alimentation en courant continu comprennent -un® première diode connectée en série avec-le redresseur commandé 20 et l'enroulement branché-entre les lignes d'alimentation en courant continu et une-deuxième diode-connectée entre le condensateur et l'enroulement dans le trajet de décharge du courant partant du condensateur et passant-par l'enroulement et le redresseur commandé, -de sorte que-lors du déclenchement du redresseur commandé,le 25 condensateur se décharge dans l'enroulement, la première diode empêchant le débit de-courant-continu jusqu'à ce que la tension de décharge tombe en dessous de-celle de la ligne d-alimentation en courant continu^ à la suite-de quoi la première diode devient conductrice et la deuxième diode bloque toute décharge ultérieure . 30 5 -Circuit suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyeçts pour charger le condensateur comprennent un redresseur commandé connecté en série avec le condensateur entre les lignes d'alimentation en courant alternatif, 1'électrode dé déclenchement du redresseur commandé étant connectée aux moyens 35 de déclenchement . 4-Circult pour exciter alternativement un enroulement d'embrayage électrique et-un enroulement de frein électrique à partir d'une source commune dfe courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend des lignes d'alimentation en courant alternatif et en 40 courant continu agencées de façon à être excitées par - la source 69 20072 ■ 10 2011095 commune, des moyens comprenant un redresseur eommandé pour charger des condensateurs accumulateurs à partir-des lignes d'alimentation en courant alternatif, des moyens d'excitation comprenant- d'autres redresseurs commandés pour décharger initialement 5 les condensateurs sélectivement à travers l'enroulement d'embrayage et à travers l'enroulement de frein et des moyens pour déclencher sélectivement et alternativement- les redresseurs commandés, les moyens d'excitation comprenant d'autres moyens rendus actifs en réponse à 1'actionnement des moyens de déclenchement 10 pour fournir des courants de décharge Initiaux des condensateurs à l'enroulement d'embrayage ou de frein choisi * 5-Circuit suivant la revendication 4, caractérisé-en ce que . les moyens d'excitation comprennent une diode et tua redresseur commandé connëctés en série avec chaque enroulement sur les II- f N 15 gnes d alimentation en courant continu et les autres moyens-comprennent une diode connectée entre chaque condensateur et son enroulement-respectif dans le trajet de décharge du courant partant du condensateur et passant par l'enroulement et le redresseur commandé respectif . 20 6-Circuit suivant la revendication 4-ou 5» caractérisé en ce que les moyens pour charger chaque condensateur accumulateur comprennent un redresseur commandé connecté en série avec le condensateur branché entre, les,lignes d'alimentation en courant .de aécléiichemerït alternatif , 1 électrode ^e chaeun des redresseurs commandés étant 25 connectée avec les moyens pour déclencher sélectivement les redresseurs commandés dans les moyens d'excitation de telle façon que lorsqu'un condensateur accumulateur est déchargé dans son enroulement respectif l'autre soit chargé par déclenchement du redresseur commandé qui est en série avec lui . 30 7-Circuit suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé-en ce que le redresseur commandé dans les moyens de charge du condensateur est séparément en série avec chaque condensateur accumulateur branché sur les lignes d'alimentation en courant alternatif et II est prévu un multivibrateur monostable qui est déclenché de son 35 état stable à son état temporaire lorsqu'un condensateur-est déchargé dans son enroulement respectif et déclenche à son tour le redresseur commandé mentionné en dernier en revenant à l'état stable . 8—CIrcult suivant l'une des revendications 4 à 7, caracté-40 risé en ce qu'il comprend des moyens pour exciter automatiquement 69 20072 2011095 l'enroulement de frein à la suite d'une panne de l'alimentation en courant alternatif, lesdlts moyens comprenant un oscillateur à relaxation-pour fournir des Impulsions de déclenchement périodiques au redresseur commandé réalisant un trajet de-décharge com-5 mandé passant par l'enroulement de frein pour le condensateur accumulateur qui lui est associé, comprenant un transistor polarisé normalement à la saturation par la tension d'alimentation, fle sorte que le manque d'alimentation supprime la polarisation du transistor et permet le fonctionnement de l'oscillateur pour four-10 nir une Impulsion de déclenchement . • 9-Circuit-suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'un condensateur adapté pour fournir une tension continue à l'oscillateur présente une constante de temps de décharge plus grande que la période de l'oscillateur .