Brevet FR2455389A1 — publié le 19801121

La présente invention concerne un dispositif de régulation de la vitesse de rotation de moteurs série et, en particulier, de moteurs d'entrainement d'appareils électroménagers et d'outils électriques. On connait déaà un grand nombre de montages de régulation de la vitesse de rotation de moteurs série. Dans les solutions connues, on utilise pour la régulation de la vitesse de rotation une force contre-électromotrice, tandis que le courant de charge du condensateur d'amorçage est contrôlé en fonction de la vitesse de rotation de telle manière que, lors d'une réduction de celle-ci, un accroissement du couple de rotation augmente le courant de charge, ce qui produit un décalage de l'angle d'amorçage qui provoque l'application d'une tension plus élevée au moteur. L'inconvénient de cette disposition réside en ce que pour le découplage de la force contre-électromotrice, il est nécessaire de prévoir une connexion supplémentaire au moteur, ce qui limite l'universalité du montage de régulation. Dans d'autres solutions connues, on utilise pour la régulation de la vitesse de rotation le courant du moteur, tandis que, par une chute de tension à travers une résistance montée en série avec le moteur, est engendré un courant qui charge un condensateur. La charge du condensateur est utilisée, soit pour influer sur le courant de charge du condensateur d'amorçage, soit pour influer sur le niveau du potentiel d'amorçage du circuit d'amorçage. les inconvénients de cette solution résident en ce qu'outre le condensateur d'amorçage, il est nécessaire de prévoir un second condensateur de plus grande capacité et en ce que, ou bien la dynamique du système est affectée par ce second condensateur, ou bien il faut prévoir un circuit supplémentaire de décharge de celui-ci, ce qui entraine la nécessité d'utiliser un plus grand nombre de composants. L'invention a pour objet un dispositif de régulation de la vitesse de rotation de moteurs série, d'un montage plus simple que les dispositifs connus, fonctionnant d'une manière store avec un petit nombre de composants de faible encombrement et d'une utilisation universelle. l'invention vise à résoudre le problème technique consistant à commander un moteur série, qui peut hêtre un moteur universel ou un moteur série à courrant continu, de telle manière que, lors d'un accroissement du couple de rotation chargeant le moteur, la vitesse de rotation de celui-ci soit maintenue constante, sans qu'il soit nécessaire de modifier la valeur de réglage de la résistance ohmique variable et de telle manière que le moteur choisi, quel qu'il soit, puisse être raccordé sans modification technique au montage de régulation électronique.A cet effet suivant l'invention, un thyristor est connecté, en série avec un moteur, à une source de tension continue pulsatoire et une tension fonction du couple de rotation de charge du moteur est appliquée à un condensateur d'amorçage pendant les phases de conduction de courant du thyristor, de telle manière que les variations de vitesse de rotation du moteur soient compensées, sans que la valeur de réglage de la résistance ohmique variable soit modifiée. La caractéristique la plus importante de l'invention réside en ce que, pendant les phases de con- duction de courant du ou des thyristors, une tension fonction du couple de rotation de charge du moteur fait passer, par l'intermédiaire dlune diode et d'une résistance, un courant dans le condensateur d1 amorçage et charge celui-ci partiellement et en ce que le condensateur d'amorçage est connecté, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs résistances, å la borne négative du moteur. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, un transistor est incorporé, par son chemin collecteur-émetteur, à un diviseur de tension de base et ce transistor est conducteur pendant la phase de blo- cage du ou des thyristors et bloqué pendant leur phase de conduction de courant, la base du transistor étant en outre connectée, par l'intermédiaire dune résistance, à l'anode d'une diode. Une autre caractéristique de l'invention réside en ce que la prise réglable (curseur) du diviseur de tension de base est connectée, par l'intermédiaire d'un condensateur, à l'anode d'une diode, dont la cathode est reliée à la cathode d'une diode Zenner et au diviseur de tension de base. L'invention sera mieux comprise å la lecture de la description détaillée qui suit et à ltexamen des dessins joints qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution. Sur ces dessins : - la figure 1 représente des courbes de tension relatives à différents points du montage suivant l'invention - la figure 2 est un schéma de principe du dispositif suivant l'invention, et - la figure 3 est un schéma de montage d'une forme d'exécution possible du dispositif suivant l'invention. Par l'intermédiaire de bornes R et R-et le courant alternatif parvient à l'entrée d'un redresseur en pont 7, dont le pole plus est relié, d'une part, à l'anode d'un thyristor 5 et, d'autre part, par l'intermédiaire d'une résistance variable 27, à un condensateur d'amorçage 25 et à un circuit d'amorçage 26. le circuit d'amorçage 26 est connecté à la gâchette du thyristor 5 et la cathode du thyristor 5 est reliée, par l'intermédiaire d'un moteur 28, au p8le moins du redresseur en pont 7. Ce pôle moons est en outre relié, par l'intermédiaire d'une résistance 30, au condensateur d'amorçage 25.La tension fonction du couple de ro talion de charge du moteur est appliquée, par l'intermédiaire d'une diode 23 et d'une résistance 24, au condensateur d'amorçage 25. Sur la figure 1 sont représentées les allures respectives des courbes de tension les plus importai tes du dispositifs suivant l'invention. Sur cette figure, on a U = allure de la tension au p81e plus du redresseur en pont = - = allure de la tension aux bornes du condensa teur d'amorçage pour une charge normale Uz --- = allure de la tension aux bornes du condensa teur d'amorçage pour une charge supérieure à la normale UM - = allure de la tension aux bornes de connexion du moteur pour une charge normale UM ----- = allure de la tension aux bornes de connexion du moteur pour une charge supérieure à la normale. te condensateur d'amorçage 25 est chargé par un courant correspondant à la valeur de réglage de la résistance variable 27. Lorsque la tension aux bornes du condensateur d'amorçage 25 atteint le potentiel d'amorçage du circuit d'amorçage 26 (instant t1), ce dernier devient faiblement ohmique pendant un court laps de temps et le condensateur d'amorçage 25 se décharge par l'intermédiaire du chemin gâchette-cathode du thyristor 5. le circuit d'amorçage 26 redevient fortement ohmique à partir de l'instant t2 et le condensateur d'amorçage 25 se charge partiellement jusqu'à l'instant t3 sous l'action d'une tension fonction du couple de rotation de charge du moteur 28, qui fait passer un courant correspondant, à travers la diode 23 et la résistance 24, jusqu'aux bornes dudit condensateur 25.Cette charge partielle du condensateur d'amorçage est contrô- lée par une résistance 30, connectée au pale moins du redresseur en pont 7, de telle manière que le condensateur d'amorçage 25, entre les instants tl et t2, est chargé à un faible potentiel négatif fonction de la chute de tension aux bornes de connexion du moteur. le thyristor 5 se bloque à l'instant t3 et le condensateur d'amorçage 25 continue d'être chargé, jusqu'au niveau du potentiel d'amorçage, par un courant qui traverse la résistance variable 27. A l'instant t4, le circuit d'amorçage 26 assure un amorçage du thyristor 5 et une tension correspondant à l'angle d'amorçage est appliquée aux bornes 9 et 10 de connexion du moteur. Si la charge du moteur 28 augmente, alors le condensateur d'amorçage 25 est chargé, pendant le laps de temps compris entre les instants t2 et t3, à un potentiel plus élevé et, sans changement du réglage de la résistance 27,le potentiel d'amorçage est atteint plus tôt aux bornes du condensateur d'amorçage 25, de sorte que l'instant d'amorçage du thyristor 5 est décalé de l'instant t4 à l'instant t50 L'élévation de tension aux bornes 9 et 10 de connexion du moteur compense la chute de tension, conditionnée par le courant, dans le bobinage d'inducteur et d'induit da moteur 28, de telle manière que la vitesse de rotation reste sensiblement constante.Du fait que l'élévation de tension aux bornes de connexion du moteur a également pour effet que le condensateur d'amorçage 25 se charge, entre les instants t1 et t2, à un potentiel plus négatif, on évite que l'angle d'amor çage soit décalé au-delà de l'instant t5 et, par conséquent, la stabilité de la régulation est assurée. On va maintenant décrire un exemple d'exécution possible du dispositif suivant l'invention en se référant au schéma de montage de la figure 3. tes anodes respectives des thyristors 5 et 6 et les cathodes respectives des diodes 3 et 4, ainsi que la première borne de la résistance 12 et la première borne de la résistance 13, sont connectées, par l'intermédiaire des noeuds 1 et 2, à une source de courant al ternatif. tes cathodes respectives des thyristors 5 et 6 sont connectées en commun, par l'intermédiaire de la résistance 8 et du moteur 28, aux anodes respectives des diodes 3 et 4. Une diode 29 est montée en parallèle avec le moteur 28, la cathode de la diode 29 étant reliée à la borne de connexion 9 et son anode, à la borne de connexion 10. te noeud 14 est relié à la seconde borne de la résistance 13, à la seconde borne de la résistance 12, à l'anode de la diode 17, à la résistance ohmique variable 27 et, par l'intermédiaire de la résistance 15, à la base du transistor 16.La cathode de la diode 17 est connectée à la cathode de la diode Zenner Il ainsi que, par l'intermédiaire du potentiomètre d'équilibrage 18 et du chemin collecteur-émetteur du transistor 16, à la borne de connexion 9 et à l'anode de la diode Zenner 11. Le curseur du potentiomètre d'équilibrage 18 est relié à la base du transistor 20 ainsi que, par l'intermédiaire du chemin collecteur-émetteur du transistor 21, aux gâchettes respectives des thyristors 5 et 6.La base du transistor 20 est connectée par l'intermédiaire du condensateur 19, au noeud 14. t'au- tre borne de la résistance ohmique variable 27 est reliée au condensateur d'amorçage 25 et, par llintermé- diaire de la résistance 24 et du chemin cathode-anode de la diode 23, aux cathodes respectives des thyristors 5 et 6 ainsi que, par l1 intermédiaire de la résistance 30, à la borne de connexion 10 et, par l'intermédiaire du chemin émetteur-collecteur du transistor 20, å la base du transistor 21, elle-même reliée, par l'intermédiaire de la résistance 22, a' l'autre borne du conden- aateur d'amorçage 25 et à la borne de connexion 9. La tension continue pulsatoire appliquée à la cathode de la diode 17 est limitée en anplltude par la diode Zenner 11. La tension ainsi stabilisée est transmise au diviseur de tension de base constitué par le potentiomètre d'équilibrage 18 et par le chemin collecteur-émetteur du transistor 16. Au moyen du potentio- mètre d'équilibrage 18, on peut ajuster le niveau du potentiel d'amorçage destiné au circuit d'amorçage, qui est constitué par un transistor npn au silicium 21 et par un transistor pnp au silicium 20.Par l'intermédiaire de la résistance ohmique variable 27, un courant correspondant au réglage de cette résistance parvient dans le condensateur d'amorçage 25. Dès que la tension aux bornes du condensateur d'amorçage 25 dépasse d'environ 0,6 V la tension établie sur la base du transistor 20, le circuit d'amorçage devient faiblement ohmique et le condensateur d'amorçage 25 peut se décharger par l'intermédiaire du circuit amorçage et des chemins gåchette-cathode respectifs des thyristors 5 et 6. t'ef- fet de blocage du thyristor est neutralisé jusqu'à la fin de la demi-onde, thyristor à l'anode duquel se trouve précisément appliquée la demi-onde positive du courant alternatif. Comme la résistance de mesure 8 empêche le condensateur d'amorçage 25 de se décharger complètement, celui-ci est chargé par la résistance 30 pendant le temps compris entre les instants t1 et t2 à un faible potentiel négatif, qui est fonction de la grandeur de la tension aux bornes de connexion du moteur. L'impulsion de courant qui, par suite de la neutralisation de l'effet de blocage du thyristor 5 (ou 6), traverse la résistance de mesure 8 et le moteur 28, produit une chute de tension fonction du couple de rotation de charge du moteur 28 aux bornes de la résistance de mesure 8, chute de tension qui détermine 11 intensité du courant traversant la diode 23 et la résistance 24, courant qui assure une charge partielle du condensateur d'amorçage 25. Le transistor 16, qui pendant la phase de conduction de courant des thyristors 5 et 6 est bloqué, empêche le condensateur d'amorçage 25 de se redécharger par l'intermédiaire du chemin baseémetteur du transistor 20. Le transistor 16 devient de nouveau conducteur lorsque le thyristor 5 (ou 6) se bloque à la fin de la demi-onde positive, car la tension régnant au noeud 14 redevient alors positive et fait passer à travers la résistance 15 un courant qui débloque le transistor 16. te condensateur 19 garantit, pendant la phase de transistion du transistor 16 de l'état non-conducteur à l'état conducteur, la présence sur la base du transistor 20 d'une tension plus positive que celle qui règne sur son émetteur. REVENDIGAEIONS 1) Dispositif de régulation de la vitesse de rotation de moteurs série et, en particulier, de moteurs d'entraînement d'appareils électroménagers et d'outils électriques par commande de déphasage au moyen d'un ou plusieurs thyristors disposés dans le circuit du moteur, l'amorçage du ou des thyristors s'effectuant par l'intermédiaire d'un circuit d'amorçage connu en soi et le réglage de l'angle de déphasage, par l'inter- médiaire d'une résistance ohmique variable qui fait passer dans un condensateur d'amorçage un courant correspondant à sa valeur de réglage, ce condensateur se déchargeant par l'intermédiaire du chemin gâchette- cathode du ou des thyristors lorsque le potentiel d'amorçage est atteint, ledit dispositif étant caractérisé en ce que, pendant la phase de conduction de courant des thyristors (5) et/ou (6), une tension fonction du couple de rotation de charge du moteur (28) fait passer, par l'intermédiaire d'une diode (23) et d'une résistance (24), un courant dans le condensateur d'amorçage (25) et charge partiellement celui-ci ; et en ce que cette charge partielle du condensateur d'amorçage (25) est contrôlée, en fonction de l'angle de conduction de courant du moteur (28), par une résistance (30) ou une combinaison de plusieurs résistances connectant le condensateur d'amorçage (25) au pôle moins du redresseur en pont (7). 2) Dispositif de régulation de vitesse de rotation suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un transistor (16) est incorporé par son chemin collecteur-émetteur au diviseur de tension de base constitué par un potentiomètre d'équilibrage (18) ; en ce que ce transistor (16), pendant la phase de blocage des thyristors (5) et/ou (6) est conducteur, tandis qutil est bloqué pendant la phase de conduction de courant de ces thyristors ; et en ce que la base de transistor (16) est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance (15), à l'anode d'une diode (17). 3) Dispositif de régulation de vitesse de rotation suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la base d'un autre transistor (20) est connectée, par l'intermédiaire d'un condensateur (19), à l'anode de la diode (17). 4) Dispositif de régulation de vitesse de rotation suivant l'une des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que la cathode d'une diode Zenner (11) est connectée à la cathode de la diode (17) et au potentiomètre d'équilibrage (18)!.