Brevet FR2220917A1 — publié le 19741004

La présente invention concerne les dispositifs automatiques de commande des machines électriques et, plus précisément, un dispositif pour démarrage en asynchrone et resyn chronisation d'un moteur asynchrone. Des dispositifs de commande des moteurs synchrones en régime asynchrone pour lesquels le signal principal permettant de juger de la vitesse de rotation du rotor est la force électromotrice de glissement induite dans le bobinage d'excitation (cf. notamment les certificats d'Union des républiques socialistes soviétiques délivrés au nom de N.A. Novokchonov, n0 148 129 du 28 septembre 1961 et n 153 955 du 8 septembre 1963 sont déjà connus Les sources d'alimentation utilisées pour lesdits dispositifs ainsi que l'enroulement d'excitation du moteur électrique, sont constitués par l'enroulement de commande avec l'enroulement d'excitation et l'enroulement statorique latéral. Ces- -dispositifs peuvent être utilisés pour la commande des moteurs électriques dans lesquels, en régime asynchrone, pour les différentes valeurs du glissement S, diverses forces électromotrices E sont induites dans l'enroulement d'excitation (courbe A, figure I) E1 induite dans l'enroulement d'excitation pour une valeur de glissement Si correspondant à l'accrochage du moteur.Dans ce cas, à l'intérieur de la zone des variations du glissement 1,0 # S > S1 (pour E E > E1) l'enroulement d'excitation est coupé par le dispo- sitif de commande de la tension d'alimentation, et il se ferme sur la résistance shunt, tandis que dans lapone S2 > SO (E D'autre part un certain nombre de moteurs synchrones sont pourvus de puissants amortisseurs à cage, qui sont destinés à améliorer leurs caractéristiques de démarrage Un puissant amortisseur à cage réduit sensiblement au début du démarrage du moteur, la composante longitudinale du flux magnétique réunie à l'enrou lement d'excitation, si bien que, en présence de glissement élevés du rotor, l'enroulement de ce dernier devient le siège d-'une force électromotrice induite peu levée, La figure 2 (courbe B) représente à titre d'exemple une courbe caractéristique de la force électromotrice de glissement d'un moteur construit avec un puissant amortisseur à cage.Dans le cas considéré, en présence de deux glissements différents S1 et S2, une même force électromotrice E1 est induite dans l'enroulement d'excitation, et il existe par conséquent une autre zone de variation du glissement 1,0 > S > S2 dans laquelle l'enroulement d'excitation devient le siège d'une force électromotrice induite E I1 est naturel qu'en-cas de démarrage du moteur dans cette zone, il y ait une fausse manoeuvre du dispositif de commande et que le moteur n'accroche pas. La présente invention a pour but de supprimer les inconvénients cités. On s'est donc proposé de créer un dispositif pour démarrage asynchrone et resynchronisation d'un moteur synchrone qui permette de commander un moteur synchrone en régime asyn chrcne, la f.em de l'enroulement d'excitation ayant une valeur identique E1 pour deux valeurs de glissement différentes S1 et S90 On y parvient de la façon suivante Le dispositif proposé pour le démarrage en asynchrone et la resynchronisation d'un moteur synchrone comporte dans le circuit de l'enroulement d'excitation un pont de redresseurs branché sur le secteur d'alimentation ainsi qu'une triode semiconductrice commandée par une autre triode semi-conductrice dont la jonction émetteur-base est branchée sur deux ponts de redresseurs à circuit de comparaison, l'un de ces ponts injectant une tension proportionnelle à la force électromotrice de glissement et l'autre une tension proportionnellle à la force électromotrice du secteur d'alimentation. Suivant l'invention proposée, ledit circuit de comparaison comporte une soupape réglable qui coupe, en présence de glissements élevés du rotor, le circuit de tension proportionnelle à la force électromotrice du réseau d'alimentation, alors qu'à l'électrode de commande de ladite soupape est branché un tube de tension de référence pour l'enclencher à l'instant requis, ce tube étant alimenté par un pont de redresseurs complémentaire qui créetneautretensionégale ment proportionnelle à la force électromotrice de glissement du rotor. I1 est préférable d'insérer dans le circuit de la jonction émettear-base de la triode semi-conductrice commandant la triode semi-conductrice du circuit de l'enroulement d'excitation, u. pont de redresseurs complémentaire alimenté sur le secteur, ce pont créant une tension proportionnelle à la force électromotrice du secteur d'alimentation. Cela est indispensable pour débloquer ladite triode dans le cas où, en présence de glissements élevés du rotor, le signal de commande à la triode est insuffisant pour son déblocage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente le schéma électrique de principe d'un dispositif suivant l'invention, - la figure 2 représente les caractéristiques de la force électromotrice-de glissement des moteurs synchrones. La figure 1 montre que le dispositif décrit pour le démarrage en asynchrone et la resynchronisation d'un moteur synchrone comprend une triode semi-conductrice (transistor 1) dont le collecteur est branché dans le circuit de l'enroulement d'excitation 2 du moteur, tandis que son émetteur est relié par l'intermédiaire de la resistance 5 au pôle positif du pont de redresseur 4 ; la base du transistor 1 est branchée au collecteur d'une autre triode semi-conductrice (transistor 5) dont la jonction émetteur-base est réunie à deux ponts de redresseur 6 et 7 ainsi qu'un circuit de comparaison utilisant deux résistances 8 et 9. Les ponts de redresseurs 4 et 7 sont alimentés par les secondaires du transformateur 10 dont le primaire est branché sur la tension linéaire du secteur d'alimentation du moteur synchrone alors que le pont de redresseurs 6 est alimenté par le secondaire du transformateur 11 dont le primaire est branché par l'intermédiaire du condensateur 12 en parallèle avec l'en- roulement d'excitation 2 du moteur. De cette manière, le pont de redresseurs 6 crée une tension U6 proportionnelle à la force électromotrice de glissement du rot or, tandis que le pont de redresseurs 7 crée une tension U7 proportionnelle à la force électromotrice du secteur d'alimentation. Sur le circuit de comparaison utilisant les résistances 8 et 9, est branchée la soupape réglable 13 dont l'électrode de commande est réunie au tube de tension de référence 14 alimenté à partir du pont de redresseurs 15. Le pont de redresseurs 15 est alimenté par un autre secondaire du transformateur 11 et crée une tension U15 proportionnelle à la force électromotrice de glissement. Pour éviter le non-déblocage du transistor 5 (par suite de l'insuffisance du signal de commande qu'il reçoit) un pont de redresseurEcomplémentaire 16 est inséré dans le circuit de sa jonction émetteur-base. Ce pont 16 est branché sur l'un des secondaires du transformateur 10 et crée une tension U16 proportionnelle à la force électromotrice du secteur d'alimentation. Afin de lisser la tension redressée, des condensateurs 17, 18, 19 > 20, 21 sont branchés respectivement en parallèle sur les ponts de redresseurs 4, 6, 7, 15, 16. Le transistor 1 est comme élément principal pour débrancher le circuit de l'enroulement d'excitation 2. Le schéma d'enclenchement des transistors 1 et 5 est tel que le transistor 1 est débloqué si le transistor 5 est bloqué et vice versa. Le dispositif est basé sur le principe de comparaison des deux tensions U7 et U6. Ces deux tensions sont comparées à la jonction émetteur-base du transistor 5. Le dispositif entre en action au moyen de la soupape réglable 13 qui bloque l'injection de la tension dans le circuit de comparaison en présence de glissements élevés du rotor du moteur. Le déblocage du transistor 5 est assuré dans ce cas par la tenson U16 appliquée à la jonction émetteur-base du transistor considéré. La tension U7 n'est injectée dans le circuit de comparaison que dans le cas où la tension U15 atteint une valeur suffisante pour la disruption du tube de tension de référence 14. Ainsi, pour prévenir une fausse manoeuvre aux glissements élevés du rotor, on a prévu dans le dispositif proposé, un schéma de démarrage réglé par la tension redressée U15 du pont de redresseurs 15 qui, lors du démarrage du moteur par la soupape 13, ne branche le dispositif que dans la zone de glissement S2 S2 > S > S1 (figure 2) c'est-à-dire lorsque la force électromotrice induite dans l'enroulement d'excitation 2 dépasse la valeur critique de la force électromotrice El" Pour que le transistor 5 (figure 1) reste débloqué en cas de glissements élevés du rotor, on utilise la tension redressée U16 du pont de redresseurs 16 En cas de démarrage en asynchrone, le dispositif fonctionne de la manière suivante On démarre le moteur synchrone en injectant simultanément la tension dans son enroulement statorique (non representé sur la figure 1) et dans l'enroulement primaire du transformateur 10. Lorsque le rotor tourne au ralenti, une force électromotrice relativement faible est induite dans l'en- roulement d'excitation 2. Le circuit de comparaison est bloqué par la soupape réglable 13. Sous l'effet de la tension U16, on obtient le déblocage complet du transistor 5 et le transistor 1 est bloqué. La tension de glissement dans l'enroulement d'excitation 2 est shuntée par les résistances 22 et 23. Une fois que la tension U15 atteint une valeur suffit sante pour ladisruption du tube de tension de référence 14 (zone de glissement S2 5 S > S1) un signal est admis à l'électrode de commande de la soupape 15 pour le déblocage de celle-ci. Le circuit de comparaison est débloqué et entre en action normalement. Tout au long du démarrage du moteur en asynchrone, les conditions du déblocage du transistor 5 sont réalisées, ce qui est réalisé par une sélection appropriée des valeurs des tensions U7 et U6 ainsi que des résistances 8 et 9. Une fois que le rotor atteint une vitesse de rotation subsynchrone, la valeur de la force électromotrice induite dans l'enroulement d'excitation 2 baisse, ce qui contribue à une chute de tension aux armatures du condensateur 18 et par conséquent, à une baisse de potentiel à I'émetteur du transistor 5. Aussitôt que la vale-ur de la tension U6 atteint une valeur inférieure à la valeur critique (zone de glissement S1 5 S 5 O) il apparat à la jonction émetteur-collecteur du transistor 5 > une chute de tension qui réduit le potentiel de la base du transistor I. Aussitôt que le potentiel devient inférieur à celui de l'émetteur du transistor 1, ce dernier commence à fonctionner en régime d'amplification. Dans l'enroulement d'excitation 2, la composante continue du courant augmente et le moteur accroche. Lorsque le moteur décroche (sort de la resynehronisation) le dispositif fonctionne de la manière suivante Le décrochage du moteur s'accompagne d'une augmentation rapide du courant statorique et de la force électromotrice dans l'enroulement d'excitation, ce qui entrasse à son tour une élé- vation rapide de la tension aux armatures du condensateur 18. L'élévation de la tension U6 provoque le déblocage du transistor 5, et par conséquent le blocage du transistor 1. Le blocage de ce dernier s' accompagne d'une augmentation de la tension à sa jonction émetteur-collecteur et d'une baisse du courant d'excitation du moteur. La décroissance de la composante continue du courant dans l'enroulement d'excitation entrasse une chute de courant dans le stator du moteur et de la tension dans l'enroulement de commande. Le condensateur 18 commence à se décharger. Une composante alternative naît dans le courant d'excitation, et le dispositif commence à fonctionner en régime de démarrage asynchrone. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le démarrage en asynchrone et resynchronisation d'un moteur synchrone, comprenant dans le circuit de l'enroulement d'excitation du moteur un pont de redresseurs branché sur le secteur d'alimentation et une triode semiconductrice commandée par une autre trlode semi-conductrice dont la jonction émetteur-base est branchée sur deux ponts de redresseurs avec un circuit de comparaison, l'un desdits ponts injectant une tension proportionnelle à la force électromotrice de glissement et l'autre une tension proportionnelle à la force électromotrice du secteur d'alimentation, caractérisé en ce qu'une soupape réglable branchée sur ledit circuit de comparaison coupe, en cas de glissement élevé du rotor, le circuit de tension proportionnelle à la force électromotrice du secteur d'alimentation tandis qu'un tube de tension de référence branché à l'élec- trode de commande de ladite soupape et servant à l'enclencher à l'instant requis, est alimenté par un pont de redresseurs complémentaire qui crée une tension proportionnelle à la force électromotrice de glissement. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans le circuit de la jonction émetteur-base de la triode semi-conductrice qui commande la triode semi-conductrice dans le circuit d'excitation est branché un second pont de redresseurs complémentaire alimenté sur le secteur, et créant une tension proportionnelle à la force électromotrice du secteur d'alimentation, nécessaire au déblocage de ladite triode si, en présence de glissements élevés, le signal de commande sur cette triode ne suffisait pas à la débloquer.