Brevet FR2008902A1 — publié le 19700130

2008902. La présente invention est relative à un dispositif électronique de régulation de la vitesse d'un moteur à courant continu. Il est bien connu dans la technique d'utiliser line génératrice tachymêtrique pour former un signal d'erreur qui permet de corriger la vitesse d'un moteur. 5 Par ailleurs, les avantages présentés par l'utilisation de composants électroniques constitués de semi-conducteurs sont également bien connus. Lorsqu'on emploie des transistors dans l'étage de sortie d'un dispositif de régulation, et que ces transistors subissent des charges inégales, la puissance maximale qui peut être dissipée en toute sécurité est limitée par celle d'un seul 10 transistor. Il en résulte que la puissance totale dissipable et, par là, l'efficacité du dispositif, sont limitées par les performances d'un transistor pris isolément. Dans la technique antérieure, on a surmonté cette limitation en utilisant des transistors de puissances en assortissant les transistors, etc0 La présente invention fournit des moyens qui permettent aux transistors de 15 l'étage de sortie d'un dispositif de régulation de la vitesse d'un moteur, d'avoir des capacités de dissipation de puissance égales, quelles que soient les variations du courant de charge de l'induit du moteur. Il en résulte que chaque transistor peut être utilisé à son niveau de dissipation maximal et» par conséquent, la puissance que l'on peut dissiper en toute sécurité s'en 20 trouve considérablement accrue. Le dispositif suivant l'invention est tel qu'il devient inutile d'assortir les transistors ou d'utiliser des transistors spécialement fabriqués pour cet usage. A rendement égal, on réduit donc le coût du dispositif de régulation. Pour cela on utilise des résistances en nombre n (avec n^- 2) de valeurs 25 égales, reliées en série de manière à fournir des chutes de tension continue égales. Ces chutes de tension sont appliquées aux n transistors d'un premier groupe, connectés en cascade, ces transistors fournissant n sorties égales à m second groupe de n transistors connectés également en cascade, et disposés en série avec les enroulorients de l'induit du moteur. Il en résulte que les éner-30 gies dissipées par les transistors du second groupe sont égales à chaque instant, quelles que soient les variations du courant de charge de l'armature du moteur. La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif électronique de régulation de la vitesse d'un moteur à courant continu dans lequel les 35 transistors de l'étage de sortie du circuit de régulation de la vitesse dissipent à chaque instant des puissances égales, quelles que soient les variations du courant alimentant les enroulements de l'induit du moteur résultant du champ magnétique créé au niveau de cet induit. Au dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple : 40 - la Fig. 1 est un schéma de câblage électrique du dispositif suivant BAD ORIGINAL 69 16205 2 2000902 l'invention; - les Fig. 2a et 2b représentent chacune une partie du schéma de la Fig. 1 et sont données pour faciliter l'explication du fonctionnement du dispositif suivant l'invention. 5 On se réfère â la Fig. î'où l'on a représenté le dispositif suivant l'invention comme associé à un moteur shunt à courant continu. Pour la clarté de la figuret oî1 a seulement représenté 1'enroulement de l'induit 12 et l'enroulement de champ 10 de ce moteur. L'alimentation de ce moteur est prélevée sur une source alternative de 50-60 Hz sous 108 à 132 volts, par l'intermédiaire 10 des bornes d'entrée 14 et 16. La borne 16 est reliée au neutre de la source et la borne 18 à la masse 20 constituée par le châssis du moteur. Les autres masses représentées sur la figure sont prévues pour la circulation des courants continus. Le circuit est mis sous tension à la suite de la fermeture de l'interrupteur 22. Une lampe à néon 24 est connectée entre les bornes d'ali-15 mentation, en série avec une résistance 26, pour signaler par son illumination la mise sous tension du circuit. Le fil de phase de la source alternative est relié à un pont redresseur 28, par l'intermédiaire d'une résistance 30. Ce pont est constitué par 4 diodes 32, 34» 36f 38 placées chacune dans l'une de ses branches. La sortie de ce 20 pont alimente directement l'enroulement de champ 10 (voir Fig. l). L'anode d'iule diode 42 est reliée à la sortie du pont 28. La borne positive d'un conden sateur électrolytique 40 est reliée à la cathode de la diode 42, tandis que sa borne négative est reliée à la masse. Au point A du circuit se forme alors une tension filtrée de 150 V par rapport à la masse qui alimente, par l'inter-25 médiaire de la résistance 44» une diode de Zener 46 reliée en série avec cette résistance et la masse, comme représentée. En dérivation sur la diode de Zëner 46, on trouve une branche qui comprend en série une résistance 48, un potentiomètre 50 et une résistance 52. La diode de Zener établit ainsi une chute de tension d'environ 51 V aux bornes de cette branche. Le curseur mobile 54 30 du potentiomètre 50 est relié à la borne positive d'une génératrice tachymé-trique à courant continu 56. La borne négative de cette génératrice est reliée à la base d'un transistor 58 du type PNP. Aux bornes de la génératrices on trouve encore un appareil de mesure 60, gradué en tours/mn ou en volts. Le transistor 58 et un transistor 62 du type NPN constituent un amplifica-35 teur. L'anode d'une diode de Zener 64 est reliée à l'émetteur du transistor 58 par l'intermédiaire d'une résistance 66, et sa cathode est reliée à la résistance 44. L'anode de cette diode est également reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 68 . La diode de Zener 64 établit une chute de tension d'environ 24 V et le potentiel de fonctionnement du transistor 40 58. T bad original 69 16205 2008902 La sortie du transistor 58 s'établit par 11 intermédiaire de la résistance de charge 70. Entre les bornes de cette résistance on trouve un condensateur électrolytique 72, connecté suivant les polarités indiquées sur la Fig. 1, et l'agencement en parallèle de cette résistance et de ce condensateur est relié 5 à la base du transistor 62. La résistance 66 établit une contre-réaction sur le transistor 58 du circuit amplificateur et le condensateur 72 introduit un déphasage suffisant pour assurer la stabilité de ce circuit. Une diode de Zener 74 est reliée en série avec une résistance 76 d'un circuit de contre-réaction, l'ensemble étant installé entre 1'émetteur du transis-10 tor 62 et la masse (pour le courant continu). La cathode de la diode de Zener 74 est reliée à la source fournissant + 150 V en continu, par l'intermédiaire de la résistance 78. La diode 74 forme un potentiel de 6,8 V sur l'émetteur du transistor 62 (par rapport à la masse). Le circuit de sortie du transistor 62 comprend les résistances 80, 82 de valeurs égales, installées en série sur 15 son collecteur. Le point commun de ces deux résistances est relié à la base d'un transistor 84 du type NPN. Les transistors 84, 86, 88,90 sont montés, par paire, en émetteur asservi. La base du transistor 86 est réliée au collecteur du transistor 62 et le collecteur du transistor 86 est relié à l'émetteur du transistor 84 et à la 20 base du transistor 88. Les transistors 88, 90 sont reliés en série avec l'enroulement d'induit 12 du moteur shunt à courant continu. L'anode d'une diode de protection 92 est reliée à la masse, cette diode étant connectée entre les bornes de l'armature 12. 25 Fonctionnement du dispositif suivant l'invention. Le pont redresseur 28 est classique et fournit tin courant continu ondulé à l'enroulement 10, et vui courant continu filtré à l'enroulement 12 et aux amplificateurs (58,62), (84,86) et (88,90) grâce à la diode 42 et au condensateur 40. La génératrice tachymétrique 56 est également d'un type classique et son 30 rotor est calé sur l'arbre du rotor du moteur. Elle fournit une tension qui est fonction, à chaque instant, de la vitesse du moteur. La borne positive de la génératrice 56 est reliée au curseur 54 du potentiomètre 50. En réglant la position de ce curseur on établit une tension de référence directement reliée à la vitesse à laquelle on désire que le moteur tourne. Avec le mode 35 de réalisation décrit de l'invention, le rapport des vitesses extrêmes que l'on peut obtenir par réglage du potentiomètre 50 est d'environ 10. L'étendue du réglage est limitée par les possibilités du potentiomètre, pour que le réglage reste linéaire à ~out instant. Une tension de référence est établir par le cur-ceor jA du potentiomètre de cette tension est combinée à celle qui est déve-40 "oppée par la génératrice puur former une tension d'erreur que l'on applique BAD ORÎC-51- 69 16205 20Ô8902 à la base du transistor 58. Cette tension d'erreur est proportionnelle à l'écart séparant la vitesse réelle du moteur de la vitesse affichée. Elle est amplifiée par les transistors 58 et 62. Cette tension amplifiée est continue et elle s'applique aux 5 résistances égales 80, 82 qui déterminent à leur tour les tensions d'entrée fournies aux bases des transistors 84 et 86. De la division ainsi opérée par les résistances 80 et 82 de la charge du collecteur du transistor 62, il résulte que les puissances dissipées par les transistors 88 et 90 de l'étage de sortie sont toujours égales. On comprendra 10 cela en se référant aux Fig. 2a et 2b. Les amplificateurs à transistors sont alimentés par + 150 V en continu. Supposons tout d'abord que la tension aux bornes de l'armature 12 est de 50 V (Fig. 2a). Si la chute de tension aux bornes de la résistance 80 est de 50 V, la tension sur la base du transistor 84 sera de 100 V. Une chute de tension supplémentaire de 50 V aux bornes de la 15 résistance 82 amènera la tension sur la base du transistor 86 à 50 V. Pendant les périodes de conduction, la base et l'émetteur d'un de ces transistors sont sensiblement au même potentiel et il en résulte que la base du transistor 88 est à un potentiel de 100 V environ tandis que la base du transistor 90 est à un potentiel de 50 V environ. Puisque la base et l'émetteur sont sensiblement 20 au même potentiel, il apparaît une tension de 50 V aux bornes de l'enroulement 12 et la chute de tension aux bornes de chacun des transistors 88 et 90 sera de 50 V. Si ces conditions venaient à changer, par exemple si la tension aux bornes de l'enroulement 12 s'élevait à 100 V (Fig. 2b), la chute de tension aux bornes de chacune des résistances 80 et 82 s'élèverait à 25 V et il appa-25 raîtrait de la même façon 25 V aux bornes de chacun des transistors 88 et 90. La puissance dissipée par chaque transistor 88 ou 90 est égale au produit du courant circulant dans l'armature par Vce , tension collecteur-émetteur du transistor. Puisque le courant d'induit circule à travers les transistors 88, 90 et puisque la tension Vce est la même pour les deux transistors, les puissan-30 ces dissipées par chacun d'eux sont toujours égales. Cet agencement permet d'utiliser le plus rationnellement possible les possibilités de dissipation de puissance des transistors, ces puissances étant constamment égales, quel que soit le gain du transistor. Cet avantage du dispositif suivant l'invention permet d'abaisser son prix de 35 revient et de là faire fonctionner plus efficacement. En effet, il devient inutile d'assortir les transistors et, par conséquent, on peut utiliser directement des transistors courants. En outre, si les capacités de dissipation de deux transistors en cascade étaient inégales, la capacité de dissipation de l'ensemble serait limitée par celle du moins dissipateur, ce qui ne permettrait 40 pas d'utiliser la capacité de dissipation maximale de l'ensemble. BAD ORIGINAL 16205 2008902 Il est clair que la présente invention n'est pas limitée à un dispositif comptant deux transistors dans le circuit de l'enroulement d'induit du moteur. On pourrait installer dans ce circuit n transistors (n entier ^ 2)„ On utiliserait alors n résistances égales à la place des résistances 80, 82 et n transistors à la place des transistors 84, 86. bp® OF 69 16205 2008902 REVENDICATION S » 1. Dispositif électronique de régulation de la vitesse d'un moteur à courant continu équipé d'un enroulement de champ et d'un enroulement d'induit, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des résistances en nombre 5 n supérieur ou égal à 2, de valeurs égales et connectées en série, ces résistances établissant n chutes de tension égales dont la valeur dépend de l'écart séparant la vitesse réelle du moteur d'une vitesse affichée, un premier groupe de n amplificateurs à transistors connectés en cascade et alimentés chacun par l'une de ces n chutes de tension, ces n amplificateurs 10 fournissant n tensions de sortie, second groupe de n amplificateurs à transistors connectés en cascade et alimentés par ces n tensions de sortie, les airolificateurs de ce second groupe étant disposés en série avec 1'enroulement d'induit du moteur pour dissiper chacun une puissance égale à celle dissipée par l'un: des autres, quelle que soit l'intensité du courant 15 circulant dans l'enroulement drinduit. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les transistors des premier et second groupessont connectés suivant des montages à émetteur asservi., 3„ Dispositif conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en 20 ce qu'il comprend un composant à conâuctivité unidirectionnelle connecté en dérivation aux bornes de l'enroulement d'induit et en série avec le second groupe d'amplificateurs, ce dispositif étant orienté de manière à être passant dans le sens qui convient pour protéger les transistors du second groupe des courants transitoires qui se forment lorsque 1'alimentation du 25 dispositif est interrompue. 4. Dispositif conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de transistors connectés suivant un montage amplificateur en cascade pour être alimenté par une tension d'erreur fonction de l'écart séparant la vitesse réelle du moteur d'une vitesse affichée, cet 30 ensemble fournissant une tension continue délivrée aux bornes de l'ensemble des n résistances. 5. Dispositif conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les amplificateurs des premier et second groupes sont constitués chacun d'un seul transistor. 6AD ORIGINAL