Brevet FR2336824A1 — publié le 19770722

La présente invention est relative aux dispositifs de commande pour moteurs électriques série. Les moteurs électriques série ont des caractéristiques telles qutils peuvent être amenés à s'emballeur lorsqu'ils fonctionnent sous des charges faibles. Ce problème peut être résolu par l'adjonction d'un bobinage de champ monté en shunt pour réaliser un moteur compound. On a mis au point des dispositifs de commande de moteurs, dans lesquels un thyristor est alternativement rendu conducteur et bloqué de façon à appliquer des impulsions de courant continu au moteur, l'énergie fournie au moteur étant commandée par un réglage de la fréquence et/ou de la durée, c'est-à-dire du rapport tout ou rien des impulsions. Les moteurs série sont particulièrement bien adaptés pour être commandés par des dispositifs de commande à impulsions de courant continu, mais si l'on adjoint un bobinage shunt à un moteur série pour éviter un emballement aux faibles charges, il se produit des effets de transformateur entre les bobinages de champ pendant la production des impulsions. Une force contre-électromotrice engendrée par suite de la présence du bobinage shunt peut également commuter le thyristor principal. Un but de l'invention est de supprimer ou de réduire les problèmes précités posés par les moteurs serie. Suivant l'invention, il est prévu un dispositif de commande pour un moteur électrique série, comprenant des moyens pour appliquer au moteur des impulsions de courant continu, des moyens pour commander le rapport tout ou rien des impulsions appliquées au moteur, des moyens pour capter le courant traversant le moteur et des moyens pour réduire la valeur maximale du rapport tout ou rien qui peut être appliquée au moteur lorsque le courant de celui-ci est inférieur à une limite prédéterminee. De préférence, le dispositif de réduction de la valeur maximale du rapport tout ou rien agit pour rendre ce rapport proportionnel au courant du moteur lorsque le courant est inférieur à ladite limite prédéterminée. Le dispositif de réduction peut comprendre un transistor commandé par un signal sensible au courant du moteur, le transistor commandant le courant par l'intermédiaire dtune résistance, la dif férence de potentiel aux bornes de cette résistance étant utilisée comme entrée pour le dispositif de commande de la valeur du rapport tout ou rien. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la résistance est constituée par la piste d'un potentiomètre dont le curseur est relié au dispositif de commande du rapport tout ou rien. Dans un second mode de réalisation de l'invention, la ré- sistance est une résistance ohmique fixe, et un potentiomètre est prévu avec sa piste reliée à un potentiel fixe, le potentiel apparaissant aux bornes de ladite résistance et le potentiel sur le curseur du potentiomètre étant appliqués alternativement par l'intermédiaire de diodes respectives a' l'entrée du dispositif de commande du rapport tout ou rien. Le courant du moteur peut être capté en déterminant le potentiel développé aux bornes d'une résistance de faible valeur ohmique montée en série avec le moteur. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels - la Fig. 1 est un diagramme montrant le fonctionnement d'un moteur électrique série lorsqu'il est commandé de façon classique, et lorsqu'il est commandé suivant l'invention; - la Fig. 2 est un schéma d'un dispositif de commande suivant l'invention; - les Fig. 3 et 4 sont des diagrammes montrant le fonctionnement du dispositif de commande représenté à la Fig. 2; - la Fig. 5 est un schéma d'une variante pouvant être apportée au dispositif de commande représenté à la Fig.2; - les Fig. 6 et 7 sont des diagrammes montrant le fonctionnement du dispositif de commande modifié de la façon représentée aux Fig. 2 et 5. Le diagramme de la Fig. 1, montre la relation entre le courant dans un moteur série et la vitesse (courbe 1) et le couple (courbe 2). Comme on peut le voir, la vitesse du moteur peut augmenter d'une façon brusque dans des conditions de faible charge et de faible courant du moteur. Pour éviter un emballement possible, il est souhaitable de modifier la caractéristique cou rant/vitesse pour quelle suive la courbe 3, pour les courants inférieurs à un courant Io prédéterminé, plutôt que de suivre la courbe I, et le dispositif de commande représenté à la Fig. 2 apporte cette sodification. En se référant à la Fig. 2, le dispositif de commande représenté est divisé en une première section 1 comprenant une batterie, un moteur série et un commutateur de courant continu à thyristor, une seconde section II pour commander le commutateur de courant continu, une troisième section III pour fournir un signal de consigne à la section II, et une quatrième section IV pour modifier le signal de demande dans les conditions de faible courant du moteur. La section I fonctionne de la façon décrite au brevet britannique NO 1 328 800, et applique de façon efficace des impulsions de courant continu à un moteur série ayant un bobinage de champ 4 et un induit 5. La production des impulsions est commandée par un thyristor principal 6 et par un thyristor 7 de commutation , les électrodes de commandes de ces thyristors recevant des trains d'im- pulsions d'ondes carrées déphasées provenant de la section Il. Une résistance 8 de faible valeur ohmique est branchée en série avec le moteur et le thyristor 6. La section II fonctionne pour alimenter les thyristors 6 et 7 avec des trains d'impulsions de façon à fournir au moteur des impulsions de courant continu dont le rapport tout ou rien est fonction d'un signal de consigne provenant de la section III. La section II limite également le courant maximum à travers le moteur d'une façon décrite au brevet britannique nO 1 330 131. Dans la section III, le signal de consigne est pris sur le curseur 9 d'un potentiomètre ayant une piste 10. Le potentiomètre peut être commandé par exemple par une pédale d'un véhicule entrainé par le moteur. Le signal maximal de consigne est limité au potentiel développé aux bornes de la piste 10, et qui a' son tour dépend du courant en provenance de la section IV circulant dans la piste 10. La section IV comprend deux transistors 11, 12 équilibrés, un transistor intermédiaire 13 et un transistor de sortie 14. Chacun des transistoisest branché au moyen de résistances de polarisation appropriées entre un conducteur positif 15 et un conducteur 16 qui est relié au point de jonction du thyristor 6 et de la résistance 8 dans la section I, l'émetteur du transistor 14 étant relié au conducteur 1.6 par l'intermédiaire de la piste 10 du potentiomè tre. Ta base du transistor 11 est reliée par l'intermédiaire d'une résistance 17 à la jonction de la résistance 8 et de la borne négative de la batterie dans la section I. Lorsqu'aucun courant ne traverse la résistance 8 la polarisation de la base du transistor 12 par les résistances 18, 19 rend celui-ci conducteur tandis que le transistor 11 est maintenu bloqué du fait qu'aucun potentiel n'est développé aux bornes de la résistance 8 de la section I. La conduction du transistor 12, rend conducteur le transistor 13 de sorte qu'un courant passe dans le transistor 13 et dans les résistances 20, 21. La valeur ohmique de la résistance 20 est beaucoup plus faible que celle de la résistance 21 et par conséquent la tension apparaissant aux bornes de la résistance 20 qui est appliquée entre le collecteur et la base du transistor 14 est faible. Le transistor 14 est ainsi rendu conducteur mais présente une impédance au courant qui le traverse ainsi qu'une résistance 22 vers la piste 10.La tension apparaissant aux bornes de la piste 10 est ainsi inférieure à celle qui apparaîtrait si le transistor 14 était saturé. Lorsque le courant traverse le moteur, une tension est engendrée aux bornes de la résistance 8. Lorsque cette tension augmente, le transistor 11 est rendu conducteur, ce qui réduit le courant traversant le transistor 12 et augmente ainsi le potentiel sur la base du transistor 13. L'impédance présentée par le transistor 13 augmente donc avec le courant du moteur et, par un courant prédéterminé lo du moteur, le transistor 13 ne conduit plus. Lorsque le transistor 13 est entièrement ou partiellement bloqué, la tension appliquée à la base du transistor 14 est fonc- tion des valeurs de résistance du diviseur de tension formé par les résistances 23, 24, 20 et 21. Le transistor 14 est agencé pour être rendu progressivement conducteur lorsque le transistor 13 devient non conducteur, et ainsi le potentiel apparaissant aux bornes de la résistance 10 du potentiomètre augmente à partir d'une valeur minimale lorsque le courant du moteur est nul jusqu'à une valeur maximale lorsque le courant du moteur est égal ou supérieur à Io Une résistance 25 peut être branchée en parallèle avec la résistance 18 et sa valeur est déterminée par des essais pour ré- gler la polarisation du transistor 12 afin d'obtenir un point désiré de passage à l'état non conducteur pour ce transistor. La valeur de Io peut ainsi être réglée. Des condensateurs 26, 27 effectuent un lissage afin d'assurer que le potentiel apparaissant aux bornes de la résistance 10 ne varie pas lorsque le thyristor 6 est commuté pour être conducteur et non conducteur. Les Fig. 3 et 4 montrent les courbes 28, 29 et 30 représenté tant le rapport tout ou rien et la vitesse en fonction du courant, pour trois réglages différents du curseur 9 du potentiomètre, la courbe 28 représentant le réglage maximal possible. Les courbes qui seraient suivies pour des courants inférieurs à Io si le circuit était classique sont indiquées en 28', 29' et 30'. En se référant maintenant à la Fig. 5, on a représenté une variante d'agencement du potentiomètre représenté à la Fig.2, les composants équivalents étant désignés par les mêmes références. La piste 10 est branchée entre les conducteurs positifs et négatifs et un autre signal est pris sur l'émetteur du transistor 14 qui est relié au conducteur négatif par une résistance 31. La sortie vers la section II est sélectionnée par les diodes 32 qui choisissent automatiquement le signal de tension le moins positif qui leur est appliqué. Les courbes pour le rapport tout ou rien et de la vitesse en fonction du courant qui sont obtenues avec la variante représentée à la Fig. 5 sont représentées aux Fig. 6 et 7. Les courbes 28, 29 et 30 montrent dans ce cas encore trois réglages différents du curseur 9 du potentiomètre. On voit que les courbes 29 et 30 s'étendent jusqu'à la courbe 28 etsuivent ensuite celle-ci pour des courants inférieurs à Io, contrairement aux courbes des Fig. 3 et 4. On remarquera que l'action du signal qui est fonction du courant sur la valeur maximale du rapport tout ou rien peut être limitée si on le désire. Par exemple, le choix par un opérateur d'une opération quelconque pourrait automatiquement agir sur l'action limitatrice du rapport tout ou rien, tandis que d'autres opérations n'auraient pas cet effet. La limitation du rapport tout ou rien peut être appliquée pendant des périodes prédéterminées, et/ou pour des températures supérieures à une valeur prédéterminée. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de commande pour moteur électrique série, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour appliquer des impulsions de courant continu au moteur, des moyens pour commander le rapport tout ou rien des impulsions appliquées au moteur, des moyens pour capter le courant traversant le moteur, et des moyens pour réduire la valeur maximale du rapport tout ou rien qui peut être appliquée au moteur lorsque le courant de celui-ci est inférieur à une limite prédéterminée. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de réduction de la valeur maximale du rapport tout ou rien agit pour rendre ce rapport maximum proportionnel au courant du moteur lorsque le courant est inférieur à ladite limite prédéterminée. 3 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de réduction de la valeur maximale du rapport tout ou rien comprend un transistor commandé par un signal sensible au courant du moteur, le transistor commandant le courant par l'intermédiaire d'une résistance et la différence de potentiel aux bornes de cette résistance étant utilisée comme entrée pour le dispositif de commande du rapport tout ou rien. 4 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite résistance est constituée par la piste d'un potentiomètre dont le curseur est relié au dispositif de commande du rapport tout ou rien. 5 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite résistance a une valeur ohmique fixe, un potentiomètre étant prévu avec sa piste branchée à un potentiel fixe, le potentiel apparaissant aux bornes de ladite résistance et le potentiel apparaissant au curseur du potentiomètre étant appliqués alternativement par l'intermédiaire de diodes respectives à l'entrée du dispositif de commande du rapport tout ou rien. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif captant le courant du moteur comprend une résistance de faible valeur ohmique en série avec le moteur.