Brevet FR2032491A1 — publié le 19701127

la présente Invention concerne des circuits de moteurs à courant continu, et plus particulièrement, le réglage du courant inducteur d'un moteur à courant continu dont les circuits inducteur et induit sont séparés, c'est-à-dire d'un moteur shunt, par exemple, 5 plutôt que d'un moteur série. Il a été proposé par exemple dans le "brevet britannique n° 1 040 745 de la Demanderesse, de régler le 6durant d'inducteur shunt d'un moteur shunt en fonction du courant induit et avec un. régulateur' de vitesse pour le moteur, en montant une résistance 10 variable à pile de carbone en série avec les enroulements inducteurs shunt du moteur ; un électro-aimant, alimenté en fonction du courant d'induit, est monté de façon à augmenter ou maintenir la pression s'exerçant sur la pile de carbone et l'on peut agir sur un contrôleur mécanique de pression pour réduire la pression s'exer-15 çant sur la pile de façon à augmenter la vitesse du moteur. Ce montage présente un certain nombre d1 inconvénients, parmi lesquels l'instabilité de la pile de carbone. En outre, ce montage ne se prête pas facilement à l'utilisation dans un système dans lequel des impulsions de courant alimentent le moteur. Ce dernier 20 type de système est connu pour fournir un moyen d'utilisation économique de la puissance disponible dans un accumulateur. Suivant 1* invention, un circuit de commande de moteur comprend un moteur à courant continu dont le circuit induit et le circuit inducteur sont'séparés, un contrôleur 'de courant pour le circuit 25 inducteur comprenant un redresseur commandé monté en interrupteur de puissance et permettant, lorsquTil est enclenché, le passage dfune impulsion de courant dans le circuit inducteur, des moyens d'extinction à basculement pour éteindre la conduction du redresseur commandé, un générateur d'impulsions délivrant des signaux de 30 basculement alternativement au redresseur commandé et aux moyens d'extinction, un circuit magnétique, des moyens pour empêcher le basculement des moyens d'extinction lorsque la densité de flux dans ledit circuit magnétique atteint une valeur déterminée, des moyens de commande réglables permettant de produire un flux magné-35 tique dans le circuit magnétique, des moyens pour produire un flux magnétique opposé dans le circuit magnétique en fonction du courant inducteur du moteur, et des moyens de produire un flux magnétique dans le circuit magnétique en fonction du courant induit du moteur. 40 Normalement les moyens d'extinction comprennent un autre 70 06797 2 2032491 redresseur commandé monté dans un circuit de commutation avec le redresseur commandé mentionné en premier lieu. Il faut entendre par "montage en circuit de commutation" le type de montage.bien connu dans lequel la conduction de chaque 5 redresseur provoque 1'extinction de la conduction de l'autre redresseur. Un tel montage de commutation comprend un "condensateur de commutation" couplé entre les deux redresseurs commandés. Comme il apparaîtra dans la suite, 1*Invention vise principalement à réaliser, dans le circuit magnétique, un équilibre entre 10 les différents flux mentionnés précédemment, de façon à réaliser un réglage adéquat du moteur dans toutes les conditions normales. L'équilibre sera tel que, par exemple, une augmentation du courant induit (provenant d'une augmentation de la charge du moteur) empêchera le basculement de l'autre redresseur commandé, avec une aug-15 mentation corrélative du courant inducteur, qui provoquera une augmentation. appropriée du couple développé par le moteur,. et le rétablissement du niveau originel de densité de flux dans le circuit magnétique. De cette façon, la vitesse ou la puissance du moteur est réglée à une valeur déterminée principalement par les moyens de com-20 mande réglables» De plus, le courant inducteur ne peut pas descendre au-dessous d'un niveau déterminé par le générateur d'impulsions : l'avantage en apparaîtra ci-après« On peut utiliser un élément à impédance électrique sensible à la densité de flux dans le circuit magnétique, comme shunt varia-25 ble, pour empêcher les signaux de basculement de passer entre le générateur d*impulsions et les moyens d'extinction. les moyens permettant de produire les flux magnétiques dans le circuit magnétique peuvent comprendre des enroulements montés de façon à être alimentés respectivement par les courants induit 30 et inducteur du moteur et les moyens de commande réglables peuvent comprendre un aimant réglable.. Il convient de constituer le circuit magnétique par un transducteur portant -les deux susdits enroulements et un autre enroulement constituant ledit élément à impédance. On décrira maintenant une exécution de l'invention, en se 35 référant à la figure unique, donnée à titre d'exemple non limitatif, qui est un schéma. simplifié. - Sur la figure» une batterie 10 a ses bornes positive et négative respectivement reliées à une ligne positive 11 et à une ligne négative 12. Entre les lignes 11 et 12 sont montés, en série, 40 un enroulement 13 à une seule spire et l'induit 14 d'un moteur 70 06797 3 2032491 shunt. Un circuit de commande d'induit 15 est associé à l'induit ; il peut comprendre différents contacteurs et des résistances de démarrage, mais peut comprendre toute forme appropriée de circuit d'alimentation de l'induit au moyen d'impulsions de courant et de 5 fixation du sens de passage du courant à travers l'induit. La ligne positive 11 est reliée par un contacteur 16 au circuit inducteur du moteur. Le circuit inducteur comprend une bobine de champ 17 en série avec une bobine de réaction 18, dont le but sera expliqué dans ce qui suit. Une diode de retour 19 est montée 10 en parallèle avec la bobine de champ 17 et la bobine de réaction 18. l'autre extrémité de la bobine de champ 17 est connectée à la ligne négative 12 par tin thyristor 20 qui constitue le premier redresseur commandé mentionné précédemment. Le thyristor 20 est monté dans un circuit de commutation avec un autre thyristor 21 ; ■J5 une capacité de commutation 22 couple les anodes des deux thyris-tors 20 et 21. Gomme il est bien connu, la conduction de l'un des thyristors éteint la conduction de l'autre. l'anode du second thyristor 21 est connectée à la ligne négative 12 par une diode 23 et une inductance 24- et, par une résistan-20 oe 25,au point commun entre l'extrémité supérieure de la bobine de réaction 18 et l'anode de la diode 19. l'unâuctance sert, comme il est bien connu, à augmenter la charge que le condensateur 22 accumule entre les opérations de commutation, et la diode 23 sert à tenir la charge du condensateur 22. 25 Pour envoyer des signaux de basculement aux thyristors 20 et 21, on prévoit un multivibrateur astable 26 dont les sorties sont envoyées alternativement vers un circuit de basculement 2? et un circuit de basculement 28. Les sorties des circuits de basculement sont respectivement connectées aux électrodes de commande du thy-30 ristor 20 et du thyristor 21. Entre une sortie du multivibrateur 26 et l'entrée du circuit de basculement 27 se trouve un circuit diviseur de tension comprenant une résistance 29 et un élément d'impédance électrique constitué par un enroulement 30. L'enroulement est monté sur une jambe 35 du circuit d'un transducteur représenté schématiquement par un circuit magnétique 31. Sur d'autres jambes du circuit sont disposés l'enroulement du courant de charge 13 et la bobine de réaction 18. Un aimant réglable 32 est disposé pour émettre du flux dans le circuit magnétique 31 augmentant normalement celui que crée l'en-40 roulement 13, et ces flux accrus sont normalement en opposition 70 06797 4 2032491 avec le flux créé par la bobine de réaction 18. (Oa. notera que, lorsque le noyau du transducteur est à saturation, l/Jarpédance de l'enroulement 30 est très basse et la tension développé® à ses bornes en réponse à une impulsion provenant du 5 multivibrateur astable est insuffisante pour provoquer le fonctionnement du circuit de basculement 27. Dans les circonstances présente ceci signifie que lorsque le noyau du transducteur est à saturation le thyristor 21 ne basculera pas en l'état conducteur, lorsque, au contraire, le noyau du transducteur n'est pas à saturation 10 l'impédance de I*enroulement 30 est relativement élevée et la tension développée & ses bornes en réponse à une impulsion provenant du multivibrateur astable est suffisante pour provoquer le basculement du circuit de basculement. Ceci rend le thyristor 21 conducteur. On voit que l'autre sortie du multivibrateur astable fournit 1 5 régulièrement des impulsions de basculement pour faire fonctionner le circuit de basculement 28 et rendre ainsi le thyristor 20 conducteur. l'aimant permanent 32 modifie la densité de flux dans le circuit magnétique indépendamment du flux dû au courant induit et au 20 courant inducteur. le but essentiel de l'aimant permanent est de déterminer la puissance développée par le moteur, la position de" l'aimant permanent est commandée par une pédale d'accélérateur 33 représentée schématiquement, couplée à l'aimant 32. le circuit fonctionne comme suit. 25 lorsque l'aimant est dans une position produisant le flux maximal dans le circuit magnétique 31, l'allumage de l'autre thyristor 21 est empêché jusqu'à ce que le flux magnétique produit par le courant inducteur traversant la bobine de réaction 18 soit de^Lensité suffisante pour surpasser le flux établi par l'aimant 30 permanent* Ainsi le courant inducteur du moteur correspondra à 1 ' équilibre des deux champs magnétiques. Ce niveau de courant inducteur définit un champ "de base" et est déterminé par l'aimant permanente, lorsque l'aimant permanent s'éloigne du circuit magnétique la densité de flux dans celui-ci devient inférieure à 35 sobï ïiiwau de saturation et l'intensité du courant inducteur di-minueE©. pour établir un nouvel équilibre des deux champs magnétiques» lorsque l'aimant est complètement sorti,les impulsions de bas^aXement ne seront plus empêchées de' passer entre le multivibra-tew astable et le circuit de déclenchement 27 et le courant induc-40 teur prendra une valeur faible déterminée. 70 06797 5 2032491 Lorsque l'aimant est complètement en dehors du circuit magnétique, le champ magnétique établi dans le circuit magnétique par le courant induit a le même effet que celui produit par l'aimant permanent et,par conséquent, la grandeur du courant inducteur augmente 5 avec une augmentation du courant induit. Il est cependant souhaitable que cet effet ne se présente que lorsque le courant induit dépasse une grandeur fixée. On y parvient facilement en prévoyant différents éléments non magnétiques dans le circuit magnétique. Le taux d'accroissement du courant inducteur avec le courant induit 10 est déterminé par le rapport des nombres de spires de la bobine de réaction et .de l'enroulement 13. Si l'amplitude du courant induit est suffisamment élevée, il y a alors blocage de toutes les impulsions de basculement qui, autrement, seraient délivrées par le multivibrateur astable au thyristor 21 et le thyristor 20 est 15 constamment conducteur, ce qui donne naissance à un état de courant inducteur maximal. Pendant l'accélération du moteur le courant induit est élevé mais, du fait de l'équilibre produit dans le circuit magnétique, une proportion appropriée d'impulsions de basculement envoyées au 20 thyristor 21 sera bloquée et le courant inducteur augmentera corrélativement» A mesure que la vitesse du moteur approche de son maximum, le courant induit tombera au-dessous d'un niveau suffisant pour empêcher le basculement du thyristor 31 et le courant inducteur tombera à la valeur faible mentionnée précédemment. 25 (Doutes les fois que le chariot se déplace à pleine vitesse et rencontre une pente, le courant induit augmente nécessairement au-dessus d'une valeur de "courant de régulation" tendant de même à augmenter le blocage des impulsions de basculement envoyées au thyristor 21 et à augmenter le courant inducteur comme précédem-30 ment. Oeci augmente le couple du moteur. On voit que, du fait que le multivibrateur envoie alternativement des signaux de basculement aux thyristors, le circuit ne passe jamais en service dans un état pour lequel le thyristor 21 est constamment conducteur ï par conséquent, le courant inducteur 35 ne peut tomber au-dessous de la valeur faible déterminée. En particulier, ceci empêche le moteur de prendre une vitesse excessive lorsqu'il est faiblement chargé. L'état de champ "de base1* détermine le courant inducteur durant le freinage rhéostatique et le freinage par récupération. Pour 40 le premier, il ne passe pas de courant par l'induit et l'enroule- / 70 06797 6 2032491 ment 13 lorsque le chariot est stationnaire et, dans ces conditions, il n'apparaît pas, dans le circuit magnétique 31, 70 06797 7 2032491 REVENDICATIONS 1Circuit de commande de moteur à courant continu à induit et inducteur séparés, caractérisé en ce qu'il comprend un contrôleur de courant pour le circuit inducteur comprenant un redresseur com-5 mandé monté en interrupteur de puissance et permettant, lorsqu'il est "basculé,le passage d'une impulsion de courant dans le circuit inducteur, des moyens d'extinction basculables pour éteindre la conduction du redresseur commandé, un générateur d'impulsions fournissant des signaux de "basculement alternativement au redresseur 10 commandé et aux moyens d'extinction, un circuit magnétique, des moyens pour'bloquer le basculement des moyens d'extinction lorsque la densité du flux dans ledit circuit magnétique atteint une valeur déterminée, des moyens de commande réglables produisant un flux magnétique dans le circuit magnétique, des moyens pour produire 15 un flux opposé dans le circuit magnétique en fonction du courant inducteur du moteur, et des moyens de produire un flux magnétique dans le circuit magnétique en fonction du courant induit du moteur. 2.- Circuit de commande de moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'extinction comprennent un 20 deuxième redresseur commandé monté en circuit de commutation avec ledit premier redresseur commandé. 3.- Circuit de commande de moteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un élément à impédance électrique répondant à la densité de flux dans le circuit magnétique constitue un 25 shunt variable pour bloquer le passage des signaux de basculement entre le générateur d'impulsions et les moyens d'extinction. 4.- Circuit de commande de moteur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit magnétique est constitué par un transducteur portant des enroulements de courants 30 inducteur et induit et en outre un autre enroulement qui constitue ledit élément d'impédance. 5.- Circuit de commande de moteur électrique du type shamt» comprenant en série avec l'inducteur shunt 17, d'une part un redresseur commandé 20, et d'autre part en série un condensateur 22 35 et un redresseur commandé 2t, avec un générateur d'impulsions 26 commandant en alternance les deux redresseurs par l'intermédiaire de deux circuits de basculement 28 et 27, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit magnétique 31, polarisé de façon manuellement réglable par un aimant permanent 32 mobile sous l'action d'une 40 pédale d'accélération 33, muni d'une bobine 13 parcourue par le 70 06797 8 2032491 courant induit et agissant en concordance avec le flux produit par 1*aimant 32, d'une bobine 18 parcourue par le courant inducteur et agissant en opposition, et d'un enroulement 30 dont la tension de sortie est appliquée audit circuit de basculement 27 du redresseur 21 et les fait fonctionner lorsqu'elle est suffisante. 6.- Circuit de commande de moteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits deux moyens de produire dans ledit circuit magnétique deux flux l'un en fonction du courant inducteur du moteur et l'autre en fonction du courant induit du moteur produisent des flux qui sont en opposition pendant la marche en traction .