Brevet FR2345000A1 — publié le 19771014

la présente invention concerne un convertisseur de tension continue en tension alternative pour l'alimentation de moteurs à induction. Dans de nombreux cas, se pressante la nécessité de convertir la tension continue en tension alternative pour alimenter des moteurs à induction. Par exemple, dans les caravanes, les coches d'eau, les canots et analogues se pose le problème de pouvoir actionner le moteur à induction d'un compresseur frigorifique en recourant à la conversion d'une tension continue d'alimentation fournie par une batterie. Les convertisseurs connus prôvoient en général un montage oscillateur par exemple du tZpe en opposition de phases ou osoillateur symétrique (connu dans la littérature anglo-saronne sous les noms de pusb-pull ou Gegentaktschaltung), comprenant une paire de transistors dont les émetteurs sont reliés entre eux et les collecteurs sont reliés aux bornes opposées de l'enroulement primaire à prise intermédiaire d'un transformateur. La prise intermédiaire et le point commun des émetteurs sont reliés à une batterie et les bases des transistors sont reliées aux bornes opposées d'un enroulement de pilotage bobiné sur le noyan dudit transformateur et muni d'une prise intermédiaire reliée i un pôle de la tension continue. Avec ledit circuit, l'enroulement primaire se trouve parcouru par un courant d'onde carrée qui induit dans 1 t enroulement secondaire du transformateur une tension alternative utilisée pour l'alimentation du moteur k induction. Les prinoipaux désavantages des convertisseurs connus peuvent se résumer comme suit : a) la présence d'un transformateur coûteux, encombrant et pesant; b) le faible rendement du convertisseur, en particulier pour des faibles puissances, en tenant compte du fait que le transformateur seul entraine, par exemple, pour une puissance de 300-400 watts, des pertes d'une valeur d'environ 20%; o) la présence de nombreux harmoniques dans le secondaire du transformateur et, par suite, d'un bruit élevé dans ledit transformateur; a) un faible couple de démarrage du moteur alimenté. Le but de l'invention consiste par suite à proposer un convertisseur de tension pour l'alimentation de moteurs b induction procurant une amélioration fonctionnelle notable, accompagne d'une économie considérable de matière. Conformément å l'invention on atteint le but précité avec un convertisseur comprenant une paire de transistors dont les bases sont reliées aux bornes opposées d'un premier enroulement de pilotage et les jonctions collecteur-émetteur sont reliées, d'un côté, à un pôle de la tension continue et, de l'autre côté, aux bornes respectives d'un second enroulement, lesdits enroulements étant pourvus d'une prise intermédiaire reliée à l'autre p81e de la tension continue, et caractérisé par le fait que l'on utilise comme seoond enroulement l'enroulement statorique du moteur et que l'enroulement de pilotage est bobiné sur ledit enroulement statorique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plua clairement dans la description suivante de plusieurs formes de réalisation du convertisseur ainsi défini, données à titre d'exemples indicatifs, mais nullement limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente un schéma électrique de principe d'un convertisseur de tension pour l'alimentation d'un moteur à induction monophasé à deux pôles à spire en court-oircuit; La figure 2 représente une vue schématique dea enroulements statorique et dé pilotage sur le moteur de la figure 1; et La figure 3 représente le schéma électrique d'un convertisseur de tension pour l'alimentation d'un moteur à induction à quatre pôles. En se référant à la figure 1, on peut voir que l'on a indiqué respectivement par les repbrea i; 2 deux transistors du type PNP dont les émetteurs sont reliés entre eux en un point commun 3. Les collecteurs des transistors sont reliés aux bornes opposées 4a, 4b d'un enroulement 4 doté d'une prise intermédiaire 4c qui constitue l'enroulement statorique d'un moteur électrique à induction monophasé bipolaire à spire en court-circuit représenté dans la figure 2. La prise intermédiaire 40 et le point 3 sont reliés au pSle négatif (-) et au p81e positif (+) d'une batterie.Le moteur 5 comprend un rotor 6 supporté de façon à pouvoir tourner dans un siège cylindrique ménagé dans la branche 7 d'un noyau lamellaire, a. forme rectangulaire qui comprend aussi la branche 8 reliée à la colonne 7 par des culasses 9, 10. Les bases des transistors 1, 2 sont reliées aux bornes lia, 11b d'un enroulement il de pilotage pourvu d'une prise intermédiaire lic qui est reliée au point intermédiaire 12 d'un diviseur de tension constitué par les résistances 13. 14 en série entre elles et reliées aux pôles (-) et (+) de la batterie. Les enroulements 4 et il sont bobinés, le second sur le premier, sur la branche 8 du noyau lamellaire. Avantageusement, en vue d'obtenir une prise intermédiaire exacte 4 et lic et par suite des odrcuits équilibrés sûrement, les enroulements sont réalisés en bobinant sur la branche 8 deux conducteurs bifilaires respectifs dont les quatre extrémités sont connectées de façon que le flux induit ait une direction alternée. On a enfin indiqué par 15 un condensateur pouvant absorber d'éventuels à-coups de tension provenant de la batterie et pouvant ainsi protéger les transistors. Le fonctionnement du convertisseur ainsi décrit est le suivant. On admettra qu'une fois le montage relié à la batterie, par suite des différences de construotion toujours présentes, le transistor 2 est en conduction et l'autre interdit. Dans la partie 4b-40 de l'enroulement 4 circule tm courant qui induit dans l'enroulement il une impulsion de tension propre à amener le transistor 2 en interdiotion et le transistor i en conduction. n se produit par suite un passage du courant dans la parti. 4a-4c de l'enroulement 4 qui induit dans l'enroulement de pilotage 11 une tension propre à déterminer l'interdiction du transistor i et la conduction du transistor 2. On a ainsi obtenu un circuit auto oscillant qui fournit a l'enroulement statorique an moteur la tension alternative de fonctionnement. D'après les essais effectués, on a constaté que la fréquence du circuit auto-oscillant s'adapte avantageusement au démarrage du moteur en déterminant un accroissement sensible du couple de démarrage et en éliminant l'un des inconvénients les plus évidents desdits moteurs qui, ainsi qu'il est connu, réside précisément dans la valeur réduite du couple de démarrage. la la forme de réalisation de la figure 2, on illustre l'application de l'invention à un moteur à induction monophasé à quatre pôles dans lequel les mêmes composants que ceux de la figure i sont affectés des mêmes numéros de référence majorés de 100. Dans ledit montage est également prévu un troisième enroulement de démarrage 116 qui est relié, par une borne 116a, à la borne 104a, Q savoir au collecteur du transistor 1 et, par l'autre borne 116b, à travers un condensateur 117, à la borne 1O4b, Q savoir an collecteur du transistor 2. Parallèlement au condensateur 117, peut être inséré, par l'intermédiaire du contact 118 d'un relais, un autre condensateur 119. La bobine 120 d'excitation du relais est reliée entre la borne 116b de l'enroulement de démarrage 116 et la borne 104a de l'enroulement 104 statorique.Les condensateurs 117 et il, déterminent un accroissement du oouple de démarrage. Lorsque le moteur est lancé, sous l'effet de la tension générée entre les bornes 104 et 116b, l'excitation de la bobine 120 détermine l'ouverture du contact 1t8 et la désinsertion du condensateur 119, le moteur tournant alors avec le aeul condensateur 117 en circuit. Le condensateur 121 inséré entre les collecteurs des transistors 1, 2 détermine la fréquence opératoire, sinon stabilisée essentiellement par la seule inductance de i'enroulement statorique. Selon une variante de l'invention, on prévoit l'exclusion du convertisseur et l'emploi d'une tension alternative pour l'alimentation du moteur. À cet effet, il est prévu un enroulement statorique supplémentaire dimensionné pour la tension du réseau. n est entendu que l'invention peut atre mise en oeuvre aviso toutes modifications et variantes désirées sans s'écarter de son cadre et son esprit. REVENDICATIONS 1) Convertisseur de tension continue en tension alternative pour l'alimentation de moteurs à induction, comprenant une paire de transistors dont les bases sont reliées aux bornes opposées d'un premier enroulement de pilotage et les Jonctions collecteur-émetteur sont reliées, d'un c8té, L un pôle de la tension continue et, du conté opposé, aux bornee respectives d'un second enroulement, lesdits enroulements étant pourvue d'une prise intermédiaire reliée à l'autre pSle de la tension continue, ledit convertisseur étant caractérisé par le fait que le bobinage statorique du moteur est utilisé en tant que second enroulement et que l'enroulement de pilotage est lui-même bobiné sur ledit bobinage statorique. 2) Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque enroulement est réalisé par un conducteur bifilaire, la borne terminale dlun fil étant reliée b la borne initiale de l'autre fil pour réaliser la prise intermédiaire, tandis que les bornes libres représentent les bornes opposées de l'enroulement. 3) Convertisseur selon la revendication t ou 2 caractérisé par le fait qu'il est prévu un troisième enroulemént dé démarrage, bobiné sur le second enroulement statorique, et dont les bornes terminales sont reliées aux bornes opposées dudit enroulement statorique b travers un condensateur. 4) Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que parallèlement au condensateur, peut être inséré par l'intermédiaire du contact d'un relais, un second condensateur, la bobine d'excitation dudit relais Citant commandée dans le sens de l'ouverture dudit contact une fois le démarrage produit. 5) Convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'entre les bornes de l'enroulement statorique est inséré un condensateur pouvant stabiliser la fréquence opératoire du convertisseur.