Brevet FR2010522A1 — publié le 19700220

î 2010522 La présents Invention a pour objet un dispositif de réglage de la tension d*alimentation des appareils fonctionnant sous courant alternatif, spécialement un régulateur de vitesse à réglage continu» à brancher en série avec la charge, pour moteurs électriques* 5 On connaît de nombreux modèles de régulateurs de vitesse pour Moteurs électriques, qui sont basés essentiellement sur deux principes* L'un de ces principes, qui conduit également à une solution plus complète, consiste à faire varier, simultanément ét en fonction réciproque, la fréquence et le niveau de la tension d'ali-10 mentation d'un moteur électrique; suivant le second principe, on ne fait varier seulement que la tension d'alimentation»du moteurc Le dispositif selon l'invention doit fonctionner d'après ce second principe* En général, on trouve facilement sur le ws&okê des régula-15 teurs de vitesse de ce genre, avec lesquels la tension d'alimentation est modifiée, à l'aide, soit d'impédances variables, soit de transformateurs, soit encore de circuits électroniques, montés, la plupart du temps pour l'essentiel, avec élémentsconducteurs directionnels réglables. 20 Le système de réglage avec éléments conducteurs direction nels réglables s'èst imposé dans la pratique, compte tenu particulièrement de 1'encombrement et de la dépense. Un inconvénient essentiel à considérer de ce genre de régla ge réside en ce que la tension alternative servant à alimenter X© 25 moteur ne varie plus suivant une courbe sinusoïdale, mais suivaat une ligne ondulatoire complexe. Cette circonstance entraîne avec elle le fait que ïes lateurs du genre conâidéré, excellents à vrai dire potsr le de moteurs à collecteur, ne sont pourtant pas particslèrement satis= faisants pour aégler les moteurs à condensaient et ne, conviennent 30 pas du tout aux moteurs à pôles protégés. Le problème consiste donc pou:.* l'êsiventioa à créer par dee moyens sfdmples un régulateur de tensioa pou.? appareils fonctieaaoais sous coûtent alternatif ,spécial®î2®ni un s-égalates*®1 âo Tites®® â réglage continu, à monter en série avec la chars®9 p©Br moteurs 35 électriques et qui ne présente pas les iaconvénieate signalés® Ce régulateur doit convenirparticulièrement aux Eotenws électrique© bao original 69 18872 2 2010522 à pôles protégés. Il doit principalement fournir une tension de sortie, dont l'allure- s'approche sensiblement d'une courbe sinusoïdale. Avec un régulateur de vitesse pour moteurs électriques9 à régla-5 ge continus, à monter en série avec la charge, et fonctionnant suivant le principe mentionné précédemment, le problème est résolu selon l'invention par un pont de Wheatstone magnétique à trois bras*» ches de circuit magnétique portant chacune un seul enroulement, le courant pris par la charge et passant par deux enroulements en 10 série, produisant dans les deux branches correspondante* du circuit magnétique des flux magnétiques, tels qu'ils s'annulent mutuellements quand le pont est équilibré, dans la troisième branche, dont l'enroulement est court- circuité, au moins pour l'une des demi-ondes du courant, tandis qu'un élément de circuit, par lequel le flux de l'une des demi**ondes du courant est réglable, est monté en parallèle avec l'un d ©s deux ecxouleEients an série* Ce régulateur selon l'invention ne résoud pas seulement le problème posé, mais.convient aussif d'une manière générale, au réglage des moteurs électriques de quelque genre qu'ils soient* 2® ïïa perfectionnement, de la présente invention part d'un, dispositif de réglage d® la tension d'alimentation d'appareils fonctionnant sous courant alternatif,spécialement d'un régulateur de vitesse porar moteurs électriques, à réglage continu, à brancher en série avec la charge , en utilisant le pont ûa Wheatstone magnétique précité, avee circuit magnétique à trois branches, chacune aves un «saro'alementg le courant qui est pris par la charge et passe par deux enpouls^Gatss en série, produisant dans les deux branches correspondantes du eis^ cuit: , des flux magaétiquos tels qu'ils s®annulent réoipyoqmçmœi'ô q'aand le pont est équilibré dans la troisième branche9 dont l®e&» ;,à ï=o"aleaent set m ayias gotw l'une des Q&wmrfif tssâis qu'us .ëXêaesis d« clpe©£i, monté ®n parallèle av@o l3aû âfcs dsfc-s aemilGâ&îats m sfcîo5 .psiît &êgL$w lo "fl'S So l'iaac 'Ses •da çc,ias,a*?.j a poœ? Its E=s&lGB®Et dsz rêgalatoïii'o Swivaa-fe ee pesri§eti©ûacaaea^ û© l'3i"âTeatioay on cvfetsijtf; 1@ tv*-visé en. disposant Ie élément de eircuiï, ®n parallèle a^ee l0ïoa fies deux efflïGîîleaQats en aéïls ©t pou^raat régler 1© flwz (2® 2,3r?»s.d9c- ORIGINAL 69 18872 3 2010522 demi-ondes du courant, de façon qu'il se trouve monté en série avec le troisième enroulement de telle sorte que le courant qui traverse cet élément de circuit se dirige par le troisième enroulement dans le même sens que le courant induit dans ce dernier quanti le pont 5 magnétique est déséquilibré# 1*amélioration pouvant être obtenue en prenant ces mesures additionnelles procure en particulier l'avantage, que même des moteurs de grande puissance peuvent être ainsi réglés, sans perte excessive de puissance dans ^élément de réglage par exemple un poten-10 tiomètre* D'autres particularités vont être décrites plus en détails ci-après , en référence à des exemples de réalisation représentés sur le dessin ci-joint, exemples ne limitant en quoi que ce soit la portée de l'invention* 15 En particulier représentent schématiquement : Fig. 1, un exemple de réalisation suivant le principe général de la solution apportée par l'invention; Pig. 2, une variante appropriée pour le; pratique du circuit représenté dans la figure 1; 20 Fig. 3» un autre exemple de réalisation avec rendement amélioré par le perfectionnement décrit de l'invention* Le régulateur représenté dans la Figure 1 est constitué essentiellement par un circuit magnétique à trois branches 1, 2, 3, pouvant être imaginé comme composé de deux circuits magnétiques fermés, placés 25 côte à côte. le circuit magnétique de la Fig. 1 peut être en fait considéré comme si la branche 1 constituait avec la moitié droite de la branche 3 un premier circuit, tandis qu'un second circuit serait constitué par la branche 2 et la moitié gauche de la branche 3* Le mode de 30 fonctionnement voulu peut résulter arbitrairement, soit de deux ci-cuits magnétiques séparés, soit d'un seul circuit magnétique, tel que celui que représente la Fig. 1. Les enroulements VI et W2 disposés respectivement sur les branches 1 et 2 du circuit, sont en série, 1© sens des enroulements 35 étant choisi de façon que les deux flux magnétiques induite par ces enroulements sont d'abord égaux, mais orientés dans la branche 3 du circuit magnétique en sens opposé, de aorte que dans cette der- bad original 69 18872 4 2010522 nière branche, le flux résultant soit alors égal à zéro si l'élément de réglage monté en parallèle avec l'enroulement Wl n'est pas conducteur. Un enroulement W3, court-circuité de préférence par une diode 5 De, est rapporté sur la branche 3 du circuit magnétique. Au cas où l'on ne souhaiterait pas utiliser cette diode, l'enroulement central peut être remplacé par une bague de court-circuitâge, non représentée dans le dessin. Monté en parallèle avec l'un des enroulements extrêmes, l'eur-10 roulement VI dans le cas représenté, est disposé un élément de cij>-cuit qui a pour but de régler la passage d'une demi-onde du courant* Cet élémént est représenté dans la Fig.1 par un montage en série comportant une diode D et une résistance variableP. Pratiquement, cet élément de circuit peut se présenter sous la 15 forme, soit d'un transistor, soit d'un élément conducteur directionnel réglable, soit encore sous une autre forme'pouvant faire varier de manière continue le'courant passant par la dérivation* Quand il est en service le régulateur est branché par ses bornes de connexion L, H, en série avec la charge, correspondant de préfé-20 rence à un moteur électrique* ' S Le mode d'action du régulateur peut s'expliquer de la manière suivante: Le shunt DP est d'abord réglé de sorte à laisser passer le courant* Il se produit dans ce cas au régulateur une chute de tension 25 qui limite l'alimentation du consommateur. Le régulateur agit donc d'abord comme une impédance en série* On fait ensuite passer graduellement m courant par le shunt* i cet effet, on peut faire varier la résistance P, représentée dans la Fig* 1, par exemple* Par cette variation de résistance, une partie 30 àe l'une des demi-ondes du courant passe par le shunt, de sorte que l'enroulement Wl est parcouru par ua courant à forme d'onde dissymétrique 9 dans lequel la valeur de crête négative, par exemple, est supérieur© à la valeur de e?êt© pocdti^r», une partie de la demi-onde positive pagssat pas* le sîamt® 35 L • eagoBloa®©."! Wl fers œ. flux magnétique dissymétrique qui5 ysasasè âm îst inférieur au flux induit par 1*eajewslGïaegïô tjgv-. Il ©5 BAD ORIGINAL 69 18872 5 2010522 branche 3 un flux magnétique résultant qui n'est plus nul et qui induit une tension dans l'enroulement court-circuité W3» Ce processus a pour effet tue diminution de l'impédance fl.ur lfen-roulement W2, quand le bobinage Wl est parcouru pas? un courant à 5 forme d'onde dissymétrique» En même temps qu'a lieu le processus précité, il se produit aussi un processus de saturation, qui est imputable à l'arrivée supplémentaire de courant dans les enroulements Wl et W2 et qui con» duit à une nouvelle chute d'impédance» 10 Des mesures effectuées sur un appareil pratiquement réalisé ont montré que la perte de puissance au shunt est environ du dixième de la puissance apparente de l'appareil complet* Si l'on se sert corne organe de réglage d'une résistance variable, l'appareil permet en pratique d'en utiliser une telle que la perte de puissance ne sera 15 que d'environ le dixième de celle qu'on obtiendrait ©a exécutant le - / réglage à l'aide d'une résistance réglable montée simplement en série arec le consommateur* Afin d'avoir du point de vue de 1'économie ua meilleur mode d'ae= tion on peut adopter en pratique le circuit représenté dans la F'igoSo 20 Un circuit de ce genre est appliqué pour n'avoir besoin que d'un élément magnétique aux plus petites dimensions possibles* Afin que le consommateur puisse fonctionner avec toute la tension d'alimentation dans un circuit suivant la Fig* 1, il faut, d®une part, que la résistance des enroulements soit extrêmement réduite et que, d*autre 25 part, aucun flux de dispersion magnétique ne se produise dans le ci'î^ cuit, conditions évidemment impossibles à remplir dass la pratiquée Pour obvier à ces inconvénients et Maintenir la possibilité réglage continu, on a pris les mesures suivantes (vois1 Pi£?«2), doat l'effet est pareillement décrit ci-après» 30 Sans une première étape, oa établi*' le ï-égls^e à la valeur le plus élevée possible; les contacts I et II dHœ. iatgysaœtQurs d'ailleurs non réprésenté plus préciséeeat? sont fermés et la psisè mobile du potentiomètre P se trouve aa point tesslisal B* Dana une seconde étape, on améùe 1s p^ise p^éeitéo â© sa poGi-= 35 tion extrême en B dans sa position extrême m. kt âe sosKj© que la résistance insérée dans le circuit augmente et qu8uae partie prépondérante du courant est obligée de passer par 19 iapédaaoe ¥2* Dès cras BAÙ ORIGINAL 69 18872 . 6 2010522 la prise a atteint le point limite A, on ouvre les contacts I et II la prise étant ramenée ensuite dans le sens contraire, de A vers B» ce qui amène le système au fonctionnement décrit au début, jusqu'à ce que la prise arrive au point extrême B, qui correspond à la ré-5 sistanoe effective la plus élevée du potentiomètre B suivant la Pige 2 etj par suite9 à la puissance minimale mise à la disposition du consommâteur0 Quand la tensio» au moteur prend sa valeur maximum, le régulât si'!-? est dons pratiquement court-circuité et ne limite en aucune façon 10 la puissance maximale livrée au consommateur# - Dans d'autres formes pratiques de réalisation, sur lesquelles on ne peut s1étendra davantage ici, on a également utilisé des circuits magnétiques s'écartant sensiblement des formes âiscutéea ci-avant^ sans cependant s-'écarter du principe général de la solution présentée 15 par l'invention. Il convient de mentionner encore qu'à la place- de circuits magnétiques montés en chaîne, il est possible d'adopter des circuits magnétiques fermés, placés parallèlement c8te à côte. De même, les-deux flux magnétiques induits dans les deux enroulements d* impédance évident qu'on doit prévoies' dans ce caa, deux enroulements -en eottJ?t= -circuit, au licxi d'un enroulement en court-circuit unique Si besoin est, le régulateur petit être construit à "quatre pâles» au 3-icm de bipolai?8s et agit alor-s pratiquement comme lé circuit-primaire 2^ i'ua traaefoaaatsus-, daas 1©" circuit secondaire duquel peut être psta© la tension réglé©. En sombre de cas» eette dernière-solution offs© l'avantage dé facilites? la manipulation-de l'appareil gàsnd il es'è mis ea servie© « ' " • ' Dans le, Fig.3? qui repï.-eâu5t cmis's exemple- fis ■jpôrJ.isaMoEv:.': "3 Kâill&g? rtaacîeaesafc et guâ.^®nt riuti-a ^^as'cruGisiça ' eoafCTafô à l'inveatioa et spioiiqraaaiy poreiXi.e&ent 1® priaeipe- g&i&ui &o--ls e-DlctiQS. qu9«?ll Isa.Q3it îs «S- cig"?v&t à teoi:; fevanehoa l,2g3« Sà-wasorfe;. âea saro'H'saiQats tJl -st Vï $4s± ûsox flsas magnétiques5 i&dwits par ces enroulements soient d'aboi égaux mais dans la àssanehe 5 cfe eireuit es. senc -3--. BAD ORIGINAL 69 18872 7 2010522 sorte que , dans cette dernière branche» le flux magnétique résultant soit alors égal à zéro, si aucun, courant ne passe dans l'élément de réglage P, monté en parallèle avec l'enroulement VI* Sur la branche 3 du circuit magnétique il est, aussi dans ce cas, 5 disposé un enroulement W3, court-circuité par une diode D2. Vers l'un des deux enroulements extrêmes, ici, par exemple, l'enroulement Wl, est disposé un élément de circuit qui sert à régler le passage de l'une des demi-ondes du courant* Dans la fig*3 également, cet élément de circuit est constitué 10 par le montage en série d'une diode Dl et d'une résistance Tariable P* Sous cette forme de réalisation aussi, cet élément peut être cinstitué, soit par un transistor, soit par un élément conducteur directionnel réglable, soit par tout autre élément.à même de faire varier de façon Continue, de manière connue en soi, le courant passant par le shunt* 15 Dans cette forme de réalisation, le troisième enroulement W3, «a parallèle avec une seconde diode D2, est monté en série, entre la diode Dl et la résistance variable P* Suivant une autre caractéristique essentielle de la réalisation en question de l'invention, le sens du troisième enroulement V3 et 20 la polarité des deux diodes Dl et D2 sont choisis de manière, que le courant qui traverse la résistance variable P passe par le troisième . enroulement dans le même sens que le courant induit dans ce dernier si 1L§ pont magnétique n'est pas équilibré* Qa peut, bien entendu, mettre en application le principe de 25 l*lnvention avec d'autres genres de circuits, où, dans chaque cas, l'effet obtenu est 1'augmentation des ampère-tours dans la troisième branche du circuit magnétique et, de ce fait, de la tension magnétique dans cette branche* Dans l'exemple de réalisation de la Fig* 3, cette tension magnéto tique tend à agir à 1* encontre de la tension induite dans la branche 1 du circuit magnétique et par conséqent à diminuer le courant Induit dans 1*enroulement*W2* Par les mesures indiquées, on parvient, avec des éléments de "circuit appropriés, à augmenter dans de grandes proportions, pouvant 35 aller jusqu'à le doubler, le rendement du régulateur, en comparaison d'un régulateur construits simplement suivant le principe général d© la solution de l'invention* 69 18872- 8 2010522 EBfUtDIGATIONS 1. Régulateur de vitesse à réglage continu, à monter en série avec la charge» pour moteurs électriques, caractérisé par un pont de Wheasêtone magnétique à trois branches, chacune avec un enroulement 5 dans lequel le courant pris par la charge et passant par des enroulements en série induit dans les deux branches correspondantes des flux magnétiques tels que, lorsque le pont est équilibré, ils s'opposent dans la troisième branche du circuit, dont l'enroulement est court-circuité au moins pour l'une des demi-ondes du courant, 10 tandis qu'un élément de circuit est monté en parallèle avec l'un des deux enroulements en série pour permettre de régler le passage de l'une des deux demi-ondes du courant. 2» Régulateur suivant revendication 1, caractériié en ce qu'un montage, consistant en une diode et une résistance variable, est 15 monté en parallèle avec l'un des deux enroulements en série* 3* Régulateur suivant revendication 2, caractérisé en ce que^La diode est reliéeà la prise d'un potentiomètre pouvant être mis en circuit entre les deux bornes de connexion du régulateur par un premier contact, et la diode par un second contact, déplaçable en 20 même temps que le premier, l'enroulement correspondant pouvant être directement branché en parallèle» 4» Régulateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu*on emploie comme résistance variable un élément de circuit électronique à résistance réglable* 25 5» Régulateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la troisième branche du circuit magnétique sa partage en deux branches partielles, chacune avec un enroulement, court-circuité au moins pour l'une des demi-ondes du courant* 6» Régulateur suivant lfune des revendications précédentes, earac-30 térisé en ce qu'il agit comme le circuit primaire d'un transformateur et ie présente donc sous la forme d'un régulateur à quatre pôles* 7. Dispositif de réglage de la tension d'alimentation d'appareils fonctionnant bous courant alt@ra|,ti£^^articulièrement régulateur de vitesse à réglage continu, à aïontc la charge, |jour moteurs 35 électriques; s utilisant un pont d© Uàeatstone -magnétique à trois branches, chacun® st©q un enroulements clans- lequel le courant pris par la charge et pss.aaat par deœs w&ov&s&mt® en série induit dans les deux BAD original 69 18872 9 2010522 branches correspondantes des flux magnétiques tels que, 1 orque le pont est équilibré, ils s'opposent dans la troisième branche du cis>-cuit, dont l'enroulement est court-circuité au moins pour l'une des demi-ondes du courant, tandis qu'un élément de circuit est monté m, 5 parallèle avec l'un des deux enroulements en série pour permettre la réglage du passage de l'une des deux demi-ondes, en particulier suivant revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de circuit (P, DX), monté en parallèle avec l'un des deux enroulements en série(l'enroulement placé sur la branche 1, par exemple)et par lequel il est 10 réglable l'une des deux demi-ondes du courant, est disposé en séria s avec le troisième enroulement (enroulement de la branche 3)^ de sort© que le courant traversant ee^élément (F, Dl) passe par le troisième enroulement dans le même sens que le courant induit dans ce demie? lorsque le pont magnétique n'est pas en équilibreo 15 8. Régulateur avec dispositif suivant revendication 7, caractérisé en ce qu'est raccordé à l'un des deux enroulements en série ( 1'enroulement su^La branche 1, par exemple) un montage consistant en une première diode (Dl) en scri# avec une résistance variable (P) et qu'entre cette première diode (Dl) et cette résistance (P) est 20 inséré le troisième enroulement (enroulement sur la branche 3), su? lequel est branché en parallèle une seconde diode (D2), le sens dm troisième enroulement et la polarité des deux diodes étant choisis de façon que le courant qui traverse cette résistance variable pass© par le troisième enroulement dans le même sens que le courant induit 25 dans ce dernier, quand le pont magnétique n'est pas en équilibrée.