Brevet FR2092821A1 — publié le 19720128

La présente invention concerne des perfectionnemente aux dispositifsde protection de circuits amplificateurs à thgrietor. L'invention s'ap@lique nota@@sent à la@rotaction de circuits de ce genre inclus dans un système asservi et destinés à l'ali@on- tation contrôlée d'une machine tournante tel que, un pro@@e Ward-Leonard ou un moteur d'entraînement. Le courant déli@rnar le ou les thyristors à la machine tournante est contrôlé @rune boucle d'asservissement. @n cas de défectuosité d'un ou @lus'eurs des éléments composant cette boucle, le courant peut atteindre rapidement une valeur supérieure à la valeur limite envisageable si, des moyens annexes de protection ne sont pas présents pour assurer la coupure du circuit d'alimentation.Le courant commandé par les thyristors varie effectivement en fonction du simmal de commande appliqué à la chaîne servo et si la boucle de contrôle n'est pas en mesure de jouer son rôle le courant d'alimentation peut dépasser le seuil prévu et amener une détérioration@voire, une destruction, d'organes comprenant la machine tournante, les thyristcrs et les bobinages. Les moyens annexes de protection sont généralement constitués de fusihles ou de disjoncteurs connectés à l'entrée du circuit d'alimentation des thyristors. Ces dispositifs nécessitent une intervention manuelle sprès chaque incident et présentent, une constante de temps assez élevée. Un dispositif de protection conforme à l'invention présente une grande rapidit@ de réponse, une sécurité et une sensibilité élevées et est réalisable so@@ forme compacte avec un faible prix de revient. Suivant une caractéristique de la présente invention, le signal fourni par la tension aux dornes d'une résistance, dans laquelle circule le courant d'alimentation, est comparé à un signal de référence dans @@ circuit ba@culeur à seuil de gain élevé du type amplificateur op@rationnel, lequel ali@ente par sa sortie un amplificateur de puiss@@ce commandant à son tour un dispositif interrupteur provoquant la coupure de L'alimentation des thyristors dès que le seuil de fonctionnement est atpeint. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des figures annexées qui représentent - La figure 1, un schéma général d'un dispositif de protection conforme à l'invention - La figure 2, un schéma relatif à l'application d'un dispositif de protection selon l'invention dans un cas d'alimentation d'un groupe Ward-Leonard;; - La figure 3, un schéma partiel montrant une variante de réalisation du circuit d'entrée du comparateur selon la figure 2 - La figure 4, une courbe relative au fonctionnement du circuit comparateur - La figure 5, un schéma relatif à l'application d'un dispositif de protection selon l'invention dans un cas d'alimentation de l'induit d'un moteur d'entraînement. Un circuit amplificateur à thyristor comportant un dispositif de protection conforme à l'invention est représenté sur le bloc diagramme de la figure 1. Le circuit amplificateur comporte un transformateur d'alimentation 1 dont le primaire est raccordé au secteur local par l'intermédiaire d'un organe de commutation 3. Le circuit comporte généralement plusieurs thyristors interposés entre le (ou les) secondaire du transformateur et l'organe récepteur d'alimentation figure' par un enrouement 4, d'induit ou d'excitation, d'une machine tournante. Un élément résistif R est connecté en série avec l'enroulement et par son extrémité libre au potentiel masse de référence. Cette résistance est en général utilisée dans ces types de pontage pour effectuer une mesure du courant d'alimentation à vide et en charge et permettre, éventuellement, des relevés de formes d'ondes, de manière à contrôler le fonctionnement des thyristors 2.L'amorçage des thyristors est contrôlé par un asservissement 5 auquel est appliqué un signal dc- commande S'C. Pour un système bidirectionnel, le sens de rotation de la machine tournante est fonction de la polarité du signal de commande et la vitesse de rotation de l'amplitude dudit signal. Ce résultat est provoque par le sens du courant I débité par les thyristors et circulant, dans l'enrou- lement 4. L'asservissement comporte une boucle de contre du courant d'induit dans le moteur d'entraînement qui n'eut prs représentée. Un dispositif de protection selon l'invention déclenche quasiinstantanément l'arrêt de l'alimentation par commande automatique du commutateur 3 lorsque, notamment, le courant d'alimentation atteint ou franchit un seuil maximal de fonctionnement prédéter- miné. Cette situation peut être produite quand la boucle de CO:l- trôle du courant d'induit fonctionne anormalement. Dans d'autres cas de figure décrits ultérieurement, le dispositif de protection peut également être déclenché par suite d'une avarie d'un ou plusieurs thyristors et évite la détérioration des bobinages du transformateur d'alimentation. Un dispositif de protection conforme à l'invention comporte connectés en série, un circuit basculeur à seuil 6 recevant le signal UR aux bornes de la résistance R, un circuit amplificateur 7 et un dispositif 8 de déclenchement de l'organe de commutation 3. Le circuit basculeur 6 est du type monostable et @ gain élevé de manière à présenter une courbe de réponse correspondant à la courbe idéale de la figure 4. Le niveau de sortie VS rend l'une des deux valeurs VS1 ou VS2 de niveau différent selon que le signal UR, et par suite le courant d'alimentation I, est inférieur ou supérieur (ou égal) au seuil fixé préalablement. Les niveaux V51 et V52 sont avantageusement ae polarité inverse, situés de part et d'autre de la valeur 0, VS1 étant par exemple négatif et Vs2 positif. Le circuit 6 est réalisé de préférence à partir d'un amplificateur opérationnel monté en comparateur. Le bloc 9 symbolise un générateur continu destiné à fourrier une tension de référence US a valeur choisie en fonction du seuil envisagé. Le circuit 6 réalise en circuits intégrés monolytiques présente une compacité élevée. Le signal VS alimente un amplifi- cateur de puissance 7 qui peut être constitué par un transistor. Le signal de sortie VI est nul lorsque V5 à la valeur VS1 et a une valeur déterminée dès que Vs atteint le niveau VS2. le signal VI est applicué au dispositif de déclenchement 8. L'ensemble 3-8 est de préférence constitué par un commutateur de puissance dont l'alimentation de la bobine s'effectue à travers un eontact repos drun relais basse puissance alimenté par la sortie V1. Cette configuration est représentée sur la figure 2 et la figure 5 relatives à deux exemplesd'application. Une première application est représentée sur le schéma de la figure 2 où des circuits amplificateurs à thyristors alimentent l'inducteur d'une génératrice G d'un groupe Ward-Leonard 40. Le circuit d'excitation comporte, en général, un double bobinage 41-42. Un enroulement est alimenté pour produire la rotation dans un sens et l'autre enroulement lors d'une inversion du sens de rotation. La commande bidirectionnelle est produite par deux voies d'alimentation séparées groupant les secondaires S1 et S2 d'un transformateur d'alimentation et des thyristors. Italimen- tation est du type bialternance, chaque voie comportant deux thyristors, T1-T2 et T3-24 respectivement.Le raccordement de l'alimentation du bobinage 42 est inversé par rapport à celui du bobinage 41 pour produire un flux de sens inverse ; de cette manière, le montage des thyristors est identique et les cathodes sont avantageusement raccordées au potentiel masse de référence. Le circuit primaire d'alimentation comporte une commutation de puissance 30. les enroulements 41 et 42 sont connectés respectivement par leur seconde borne au potentiel masse par l'intermédiaire d'un élément résistif R. En fonctionnement, l'un des enroulements, 4t par exemple, est alimenté principalement pir un courant T1 tandis que le courant I2 dans l'enroulement 42 est nul ou de très faible valeur.Les points de raccordement précités, indiqués en A et B sur la figure, sont connectés à une entrée d'un ampli- ficateur opérationnel 60 par l'intermédiaire respectivement d'un élément résistif Ri de valeur élevée coaparativement à R. le potentiel en C reflète ainsi sensiblement la valeur RI1 lorsque 7 ltenroulement 41 est alimenté, ou R12 lorsqu'il s'agit de ltenroulernent 42. La seconde entrée de l'amplificateur est connectée à un potentiel de référence +V par l'intermédi@ire de la résistance R2.En respectant la polarité indiquée, le signal de sortie VS correspond à la représentation de la figure 4. Une variante de montage du circuit d'entrée de l'amplificateur basculeur 60 est indiquée sur la figure 3. Un circuit limiteur d'amplitude comportant une résistance R3 et une diode Dt est connecté en sortie de l ' amplificateur 60. Le signal Vsi se trouve ainsi limité à un potentiel négatif compatible avec les caractéristiques de fonctionnement de l'amplificateur à transistor 70 qui alimente un relais basse puissance 80. La boucle de contrôle du courant d'induit dans le moteur d'entraînement M peut être prélevée aux bornes d'une résistance R4 connectée en série avec l'induit. La figure 5 a trait à un second exemple d'application dans lequel l'amplificateur à thyristor alimente directement l'induit 43 d'un moteur d'entraînement 44. Le transformateur d'alimentation est raccordé à un secteur triphasé et les trois secondaires à point milieu sont associes respectivement à une paire de thyristors. Les connexions retour d'alimentation comportent des éléments selfiques L1, L2 et les éléments résistifs R. Les potentiels en h et B étant, dans ce cas de figure, de polarité inverse, le montage d'entrée de l'amplificateur s'effectue comme indiquée respectivement sur l'entrée de signe- et sur l'entrée de signe+ qui recoivent également des signaux de référence + Us et - Us par l'intermédiaire des résistances 2 21 et 9 22. Les seuls de bascu- lement se trouvent fixés en C1 e t C2 selon le sens de rotation imposé au moteur. Il y a lieu de remarquer que le dispositif de protection peut se trouver déclanché en cas d'avarie d'un thyristor. La description qui précède a été donnée à titre d'exemple non limitatif et il est entendu que to@te variante réalisée conformément aux caractéristiques exposées est imcluse dans la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection d'un circuit amplificateur à thyristor qui assure, à l'aide de moyens annexes, l'alimentation contrôlée d'une machine tournante par circulation d'un courant dans un enroulement (4) un élément résistif (R) étant interposé dans la boucle d'alimentation dudit enroulement s caractérisé en ce qu'il comporte, connectés en série, un circuit basculeur à seuil (6) recevant le signal (UR) aux bornes de ladite résistance, un circuit amplificateur (7) de puissance et un dispositif commutateur (8-3),l'ensemble assurant, dès que le seuil est atteint, la coupure de l'arrivée secteur à l'entrée du circuit d'alimentation de l'amplificateur à thyristor. 2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit basculeur à seuil est constitué à partir d'un élément du type amplificateur opérationnel .(60) réalisé en c@rcuits intégrés. 3. Dispositif de protection selon la revendication 1 ou 2, caracterisé en ce que l'amplificateur de puissance est constitué par un transistor (70). 4. Dispositif de nrotection selon les revendications2 et 3 caractérisé en ce que un circuit limiteur d'amplitude (R)7-D1) est connecté entre le circuit basculeur et le circuit amplifi- cafteur. 5. Dispositif de protection selon la revendication 1, 2 , 3, ou 4, caractérisé en ce que le dispositif commutateur comporte un élément de commutation à basse puissance (8) qui commande un orge de commutation (3) de l'arrivée secteur. 6. Dispositif de protection selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'amplificateur à thyristor allin--ente deux enroulents (41-42) d'excitation de la génératrice d'un groupe Ward-Leonard (40) chaque enroulement étant similairement connecté par Sa borne retour d'alimentation d'une part a potentiel masse de référence par l'intermédiaire d'un élémont résistif (R), d'autre part, a une entrée commune du circuit basculeur par l'inter- médiaire d 'un autre élément résistif (Ri ). 7. Dispositif de protection selon la revendication 1, 2, 5, 4 ou 5, caractérisé en ce que l'amplificateur à thyristor alimente directement l'induit (43) ..........d'un moteur d'entraînement (44), les circuits retour d'alimentation étant connectés simi- lairement d'une part, au potentiel masse par l'intermédiaire d'un élément résistif (R) d'autre part, à l'entrée de polarité correspondante du circuit basculeur par l'intermédiaire d'un tre élément résistif (R1), lesdites entrées étant connectées respec- tivement à des potentiels de référence de même valeur et de polarité inverse par l'intermédiaire d'un troisième élément résistif (R21, R22).