Brevet FR2128513A1 — publié le 19721020

* 2128513 La présente invention concerne un dispositif de commande ou de régulation d'un moteur électrique associé à un appareil utilisateur complémentaire, en particulier une résistance de chauffage d'une machine à laver le linge ou la vaisselle. 5 II est connu par exemple, dans le cas des machines à laver, d'alimenter le moteur de la machine en série avec la résistance de chauffage et de brancher et débrancher cet ensemble en série à l'aide d'un commutateur électronique additionnel branche, en série. Quand le moteur est à l'arrêt, ce montage 10 série permet de couper le chauffage. Pour faire fonctionner le chauffage même quand le moteur de la machine à laver est arrêté, on branche en parallèle sur l'ensemble série du moteur et du commutateur électronique, un commutateur électronique ou un contacteur mécanique additionnel, qui peuvent brancher ou 15 débrancher le chauffage et qui court-circuitent les bornes du moteur quand le chauffage est en action. Pour l'inversion du" sens de rotation - ou inversion du sens de marche - du moteur, les contacts d'inversion de marche additionnels sont nécessaires. Ce montage présente l'inconvénient que, lorsqu'on emploie deux 20 ou plusieurs commutateurs électroniques de puissance, l'augmentation du prix de revient est considérable et, par ailleurs, des dépenses supplémentaires sont à prévoir pour l'appareillage électronique nécessaire pour chaque commutateur. L'utilisation de contacteurs mécaniques en parallèle présente, par contre, 25 l'inconvénient que ces contacts doivent être réalisés pour de très grandes puissances de coupure (16 A) et que, en règle générale, leur durée de vie n'est pas très grande. L'invention a pour objet la réalisation d'un dispositif de commande ou cie régulation du type indiqué ci-dessus, dans 3 0 lequel une commutation électronique d'un moteur et d'une résistance de chauffage est réalisable avec une dépense beaucoup moindre qu'actuellement. La durée de vie des divers éléments de circuit doit pouvoir être sensiblement accrue par rapport aux appareils connus. Selon l'invention, les difficultés sus-mentionnées sont 35 résolues du fait que l'appareil électrique utilisateur, par exemple une résistance de chauffage, et le moteur sont branchés en série et qu'un seul commutateur électronique est branché sensiblement en parallèle sur le moteur et est lui-même commandé par un commutateur électromagnétique à programme et/ou en 40 fonction de la vitesse de rotation et de la charge du moteur et/ou 72 07185 2 2128513 par un indicateur de valeur mesurée, par l'intermédiaire d'un dispositif électronique d'amorçage. L'appareil selon l'invention présente l'avantage qu'on peut réaliser une commandé ou une régulation de la vi-5 tesse de rotation du moteur de lavage, une commande ou une régulation du chauffage, ainsi qu'une inversion du sens de marche du moteur avec une dépense remarquablement faible en organes électroniques de commande, par exemple dans le cas d'une machine k laver. L'invention peut être appliquée pratiquement à tous 10 les types de moteur. On obtient avec le dispositif selon l'invention une très grande durée de vie des organes de commutation ; même les contacts mécaniques d'inversion de marche ne sont que très faiblement chargés dans le cas des exemples de réalisation décrits. Etant donné que le dispositif de commutation électroni-15 que peut commuter le moteur et le chauffage, on peut réduire le câblage au minimum. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins 20 annexés dans lesquels : La figure la représente le dispositif selon l'invention dans lequel le moteur entraîne une génératrice tachymé-trique. La figure lb représente le même dispositif que la 25 figure la, cependant dans le cas présent un indicateur de vitesse mesurée agit sur le dispositif électronique d'amorçage. Les figures le et Id représentent la caractéristique de commutation des dispositifs selon les figures la et lb. La figure 2 représente un exemple de réalisation de 3 0 l'invention, toutefois avec des contacts mécaniques d'inversion de marche. La figure 2a représente la caractéristique de commutation du dispositif selon la figure 2. La figure 3 représente un autre exemple de réalisa-3 5 tion du dispositif selon l'invention, mais avec un thyristor et une diode branchée en parallèle sur ce dernier. La figure 3a représente la caractéristique de commutation du dispositif de la figure 3. La figure M- représente un autre exemple de réalisation 40 avec une diode montée de manière a pouvoir inverser sa polarité 72 07185 2128513 de branchement. Les figures 4a et 4b représentent la caractéristique de commutation du dispositif selon la figure 4. La figure 5 représente un autre exemple de réalisa-5 tion avec un montage en pont. La figure 5a représente la caractéristique de commutation de ce dispositif avec un montage en pont. La figure 6 représente un autre exemple de réalisation avec un montage en pont et un commutateur électronique 10 branché dans une diagonale de ce montage en pont. La figure 6a représente la caractéristique de commutation du montage de la figure 6. La figure 7 représente un autre exemple de réalisation de montage en pont, dans lequel l'ensemble en série du 15 commutateur électronique et de la résistance de chauffage forme la diagonale de ce pont. La figure 7a représente la caractéristique de commutation du montage selon la figure 7. La figure 8 montre une variante de réalisation. 20 Les figures 8a et 8b illustrent le fonctionnement du dispositif de la figure 8. La figure la représente un dispositif de régulation pour un moteur. L'ensemble du dispositif est alimenté en courant par le secteur 6 et par l'intermédiaire d'un interrupteur de 25 secteur 16. La vitesse de rotation d'un moteur électrique 2 doit être régulée. Ce moteur est, par exemple, le moteur de lavage d'une machine 5 laver qui entraîne par exemple, par l'intermédiaire d'une poulie 24, le tambour de lavage ou, dans le cas d'une machine â laver la vaisselle, est le moteur de la 3 0 pompe. Un commutateur électronique 3, par exemple un triac, est monté en parallèle sur le moteur 2, dont le circuit de commande d'entrée reçoit les impulsions d'amorçage provenant d'un dispositif 5 électronique d'amorçage. Le commutateur électronique 3 est monté en série avec un appareil électrique utilisateur, 35 par exemple une résistance de chauffage 1. Le dispositif électronique d'amorçage 5 reçoit d'une génératrice tachymétrique 8 entraînée par le moteur 2 une tension variant en fonction de la vitesse de rotation. Par ailleurs, un commutateur à programme 7 agit sur le dispositif 40 d'amorçage électronique 5. Un indicateur de valeurs mesurées 4, 72 07185 * 2128513 par exemple un thermostat, agit sur le commutateur à programme 7. Le dispositif électronique d'amorçage 5 et le commutateur à programme 7 sont également reliés au secteur d'alimentation. Après la fermeture de l'interrupteur de secteur 1G, ils sont 5 reliés, dans cet exemple de réalisation, d'une manière permanente au secteur 6. Par contre, l'ensemble constitué par la résistance de chauffage 1, le moteur 2 et le commutateur électronique 3 est mis, en circuit et hors circuit, dans cet exemple de réalisation, par un contacteur 17 commandé par programme. 10 Si l'on suppose que le moteur 2 tourne déjà, on peut maintenir constante sa vitesse de rotation par l'intermédiaire de la génératrice tachymétrique 8, du dispositif électronique d'amorçage 5 et du commutateur électronique 3. On voit sur la figure le (U est la tension du réseau) que l'instant z^ 15 d'amorçage peut être déplacé de manière appropriée suivant le rapport 'valeur réelle/valeur de consigne" des vitesses de rotation et suivant la charge du moteur. Le dispositif électronique d'amorçage 5 peut être commande par le commutateur a programme 7 de manière 3 provoquer 20 une inversion du sens de rotation du moteur 2. Cette inversion se produit de la manière suivante : sur la figure le, les instants d'amorçage z^ du commutateur électronique 3 sont placés de manière que le moteur tourne par exemple a droite. Avec ce sens de rotation, le moteur ne reçoit pas l'alternance négative 25 mais reçoit au moins en partie l'alternance positive. Si le sens de rotation du moteur 2 doit être inversé, il suffit d'échanger de manière appropriée l'instant d'amorçage du commutateur électronique 3 (figure ld). Par conséquent, avec la marche à gauche, le moteur ne reçoit pas l'alternance positive mais 3 0 reçoit au moins en partie l'alternance négative. Les diverses bornes 18, 19, 21,22 et 23 visibles sur la figure la ont été représentées uniquement pour uniformiser les exemples de réalisation décrits ci-après. Le commutateur à programme 7 peut être influencé de 3 5 l'extérieur par un indicateur 4 de valeur mesurée, qui est par exemple un commutateur à flotteur ou un thermostat. L'indicateur de valeurs mesurées 4 peut, au lieu d'agir sur le commutateur à programme 7, agir directement sur le dispositif électronique d'amorçage 5, comme cela est visible par 40 exemple sur la figure lb. A la place de la tension de la 72 07185 2128513 génératrice tachymétrique, on applique la force contre-électromotrice du moteur 2 au dispositif électronique d'amorçage 5 ; on communique ainsi l'information concernant la vitesse de rotation audit dispositif électronique d'amorçage. Si l'in-5 dicateur de valeurs mesurées 4 est un thermostat qui agit sur le commutateur a programme 7, ce thermostat, lorsque la température choisie est atteinte, fait exécuter au commutateur à programme 7 un pas de programme et modifie le cycle de commutation du commutateur électronique 3. Quand 1'indicateur de valeurs 10 mesurées 4 agit directement sur le dispositif 5 électronique d'amorçage, cette modification du cycle peut alors évidemment se produire également sans insertion du commutateur à programme 7 dans le dispositif électronique 5 d'amorçage. Les exemples de réalisation des figures la et lb 15 ne sont applicables qu'aux moteurs a courant continu avec un stator constitué par un aimant permanent (Perma-ïloteur). Plus le r.oteur 2 reste longtemps à l'arrêt lors d'une inversion de marche, entre la fin du mouvement de rotation précédent et le début du mouvement de rotation de sens contraire qui lui succède, 20 plus la résistance de chauffage 1 fonctionne longtemps a pleine puissance. Il est par conséquent possible, avec l'exemple de réalisation décrit, d'influer sur le chauffage, de commander ou de régler la vitesse de rotation du moteur et de provoquer une 2 5 inversion de marche dudit moteur. La figure 2 représente un dispositif très analogue aux exemples de réalisation décrits, mais dans lequel on utilise des contacts mécaniques 14,15 d'inversion de marche qui sont actionnés par le commutateur à programme 7. L'exemple de réalisa- 3 0 tion de la figure 2 présente l'avantage que le moteur 2 peut être aussi un moteur série. Dans ce cas, la ligne 27 passe par les connexions 2 5 et 2 6 du moteur 2, auxquelles 1'enroulément d'excitation additionnel à l'intérieur dudit moteur est raccordé. Quand cet enroulement additionnel n'est pas nécessaire avec 35 d'autres moteurs, ces connexions sont court-circuitées par une barrette 28. On voit sur la figure 2a les instants auxquels les impulsions d'amorçage du dispositif électronique d'amorçage 5 doivent être appliquées au commutateur électronique 3. En déplaçant l'instant d'amorçage z^, on peut aussi faire varier, 40 avec cette forme de réalisation, la vitesse de rotation. 72 07185 6 2128513 Sur la figure 3, on n'a représenté en substance que le moteur, les contacts d'inversion de marche, le commutateur électronique et l'appareil utilisateur. Une liaison est établie par l'intermédiaire des bornes 18, 19 et 23 à d'autres disposi-5 tifs tels que le dispositif électronique d'amorçage, le commutateur à programme etc. A la place d'un triac (on sait que cet élément de circuit est très coûteux) on utilise un thyristor 3' et une diode 13 branchée en parallèle sur ce dernier. Le thyristor joue le rôle de commutateur électronique et la diode 13 laisse 10 toujours passer une alternance. Ceci est particulièrement bien visible sur la figure 3a. Le thyristor 3' s'amorce à l'instant z et reste amorcé jusqu'au .^.passage par zéro de la tension du secteur. L'alternance négative passe par la diode 13. Evidemment, il est également possible que le thyristor 3' s'amorce, par exem-15 pie pendant l'alternance négative, et que la diode 13 laisse passer l'alternance positive. Ceci dépend simplement de la disposition des polarités des deux éléments de circuit 3' et 13. L'exemple de réalisation selon la figure 3 peut être réalisé à un prix sensiblement inférieur à ceux des autres 20 exemples de réalisation décrits ci-dessus, étant donné que l'ensemble d'un thyristor et d'une diode est sensiblement moins coûteux qu'un triac. A cela s'ajoute un fait particulièrement favorable, à savoir qu'une seule impulsion d'amorçage est nécessaire par période (figure 3a). Un moteur série' est également uti-25 lisable pour cet exemple de réalisation. Dans un autre exemple de réalisation (figure 4), on utilise pour réaliser le commutateur électronique 3 une diode "flottante" 13' en plus d'un triac. liais la polarité de cette diode flottante doit pouvoir être inversée pour pouvoir 30 agir dans tous les cas sur un moteur à inversion de marche. On obtient ce résultat grâce aux contacts 14 et 15 d'inversion de marche qui sont commandés par le commutateur à programme 7. Les figures 4a et 4b indiquent les caractéristiques de commutation du commutateur électronique 3 pour la marche à droite ou à gauche. 35 La figure 5 représente un exemple de réalisation avec un montage en pont constitué par quatre diodes 9, 10, 11 et 12. Le commutateur électronique 3 employé est encore un triac. Le moteur 2, dont le sens de rotation peut être eri outre inversé par les contacts d'inversion de marche 14 et 15 se trouve dans la 40 diagonale du montage en pont. On voit sur la figure 5a que le 72 07185 ' 2128513 commutateur électronique 3 doit recevoir deux impulsions d'amorçage par période, aux instants z. Cette forme de réalisation présente l'avantage que le moteur 2 est alimenté par les deux alternances, étant donné qu'on redresse ces deux alternances 5 On peut aussi employer un moteur série pour cet exemple de réalisation. Les deux instants d'amorçage z sont séparés a chaque fois par le même intervalle de temps du passage par zéro de la tension du secteur. Un autre exemple de réalisation comportant des diodes 10 9, 10, 11 et 12 montées en pont est représenté sur la figure 6 , certes, dans cet exemple de réalisation, le commutateur électronique 3' se trouve dans la diagonale du pont et par conséquent en parallèle sur le moteur 2 qui peut être commuté à nouveau, de son côté, par des contacts mécaniques d'inversion de marche 15 14- et 15 pour inverser son sens de rotation. Cet exemple de réalisation présente les mêmes avantages que celui de la figure 5 mais de plus, il ne nécessite, à la place d'un triac, qu'un thyristor. Par ailleurs, les instants d'amorçage occupent la même position dans le temps (figure 6a) qu'avec l'exemple de 20 réalisation de la figure 5. La figure 7 représente un autre exemple de réalisation avec un pont de diodes 9, 10 «3JL--et'T2. Cet exemple de réalisation présente lui aiis&ir^res mêmes caractéristiques avantageuses que celui ^e^-iâT^igure 6 et les instants d'amorçage z occupent 25 àMioyvéaif les mêmes positions. On utilise avantageusement dans l'exemple de réalisation de la figure 6 une génératrice tachymétrique 8 pour engendrer une tension fonction de la vitesse de rotation. Cette tension est appliquée par les bornes 21 et 22 au dispositif 30 électronique d'amorçage 5. La figure 8 représente un exemple de réalisation avantageux pour alimenter le moteur sans que le chauffagé ne soit en circuit, par exemple pour pomper la lessive. Dans ce cas, le commutateur â programme 7 doit comporter deux contacteurs addi-35 tionnels 2 9 et 30, qui commutent la diode de manière appropriée pour obtenir la caractéristique de commutation des figures 8a et 8b. Sur la figure Sa, le chauffage est mis en circuit par exem pie de l'instant z^, en passant par Z2, jusqu'au passage par zéro de l'alternance négative ; sur la figure 8b, il n'est branché que ^0 de jusqu'au passage par zéro de l'alternance correspondante 72 07185 8 2128513 et, par contre, pendant l'alternance négative, ni le moteur 2 ni la résistance de chauffage 1 ne sont alimentés en courant. Les exemples de réalisation ci-dessus ont été décrits sous la forme de circuits régulateurs. Evidemment, il est égale-5 ment possible de réaliser un dispositif de commande en supprimant divers éléments, par exemple la génératrice tachymétrique 8 et/ou l'indicateur de valeur mesurée 4. On agit sur la puissance de chauffage, dans tous les exemples de réalisation décrits, par l'indicateur1 de valeurs 10 mesurées raccordé au commutateur à programme 7 ou directement au dispositif électronique d'amorçage 5, de manière à pouvoir modifier de façon appropriée le rapport "durée de mise en circuit/ durée de mise hors circuit" du moteur. 72 07185 2128513 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande ou de régulation pour un moteur électrique associé à un appareil utilisateur complémentaire, en particulier une résistance de chauffage d'une machine 5 à laver le linge ou la vaisselle, caractérisé en ce que l'appa-teil électrique utilisateur et le moteur sont branchés en série et en ce qu'un seul commutateur électronique est branché sensiblement en parallèle sur le moteur, ledit commutateur électronique étant lui-meme commandé par un commutateur électro-10 mécanique à programma et/ou en fonction de la vitesse de rotation et de la charge du moteur et/ou par un indicateur de valeurs mesurées, par l'intermédiaire d'un dispositif électronique d'amorçage. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé 15 en ce que la consommation moyenne d'énergie de l'appareil utilisateur est commandée par l'indicateur de valeurs mesurées, lequel agit sur le rapport "mise en circuit/mise hcrs circuit" du moteur. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé 20 en ce que l'indicateur de valeurs mesurées agit par l'intermédiaire d'un commutateur à programme sur le dispositif électronique d'amorçage. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'indicateur de valeurs mesurées agit directement sur 25 le dispositif électronique d'amorçage. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du moteur est commandée par l'émission d'une impulsion d'amorçage par le dispositif électronique d'amorçage, en fonction d'un 30 programme, soit au début de l'alternance positive, soit au début de l'alternance négative. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le sens de rotation du moteur est commandé en inversant le branchement d'un de ses enroule- 35 ments par des contacts du commutateur à programme. T.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur est branché dans une diagonale d'un redresseur en pont et en ce que le commutateur électronique est branché en parallèle sur ce 40 redresseur en pont. 1 0 72 07185 2128513 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moteur est branché dans une diagonale d'un redresseur en pont et en ce que le commutateur électronique est branché également dans cette diagonale, en 5 parallèle sur le moteur. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble d'un commutateur électronique, d'un moteur et d'un appareil utilisateur, par exemple une résistance de chauffage, est branché dans la diago- 10 nale d'un redresseur en pont. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le commutateur électronique est un triac, ou est constitué par des thyristors branchés en anti-parallèle. 15 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 9, caractérisé en ce que le commutateur électronique est un thyristor. 12.- Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11 caractérisé en ce qu'une diode est branchée en parallèle sur 20 ce commutateur électronique. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le sens de branchement de la diode est inversé lors de l'inversion du sens de rotation du moteur par des contacts du commutateur à programme. 25 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 13j caractérisé en ce que le moteur entraîne une génératrice tachymétrique, qui agit sur le dispositif électro- ' ■■ nique d'amorçage. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- 30 tions 1 à 14, caractérisé en ce que la force contre-électro- motrice du moteur agit sur le dispositif électronique d'amorçage. 16.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15j caractérisé en ce que l'indicateur de valeurs mesurées est constitué par un thermostat mécanique ou élec- 35 tronique. 17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que deux contacts supplémentaires, commutables simultanément, du commutateur à programme servent à brancher, dans une position déterminée, une diode en parallèle 40 sur le moteur et par conséquent sur le commutateur électronique et, dans l'autre position de commutation, en série avec le montage en parallèle du moteur et d'un commutateur électronique.