Brevet FR2468849A1 — publié le 19810508

La présente invention concerne un procedé de régulation en fonction de la température ambiante d'un moteur électrique de ventilateur utilisé dans des installations de chauffage de locaux ou de climatisation et dont l'alimentation est proportionnelle aux fluctuations de la température ambiante, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. L'invention vise a améliorer le procédé de façon a éviter un ronflement gênant du moteur dans le bas de l'étendue de régulation proportionnelle de la puissance, qui ne garantit plus un régime constant du moteur, ainsi que l'échauffement et la destruction éventuelle du moteur à l'arrêt. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'alimentation du moteur de ventilateur est interrompue dans le bas de l'éten- due de régulation proportionnelle de la puissance, qui ne garantit plus un régime constant du moteur; l'alimentation est coupée quand la puissance tombe au-dessous d'un seuil d'ouverture ajustable; l'alimentation est hranchée quand la puissance dépasse un seuil de fermeture ajustable; et le seuil de fermeture est supérieur au seuil d'ouverture. La caractéristique essentielle de l'invention permet de supprimer totalement le ronflement caractéristique du moteur dans le bas de l'étendue de régulation proportionnelle de la puissance, et gênant en particulier dans le cas des appareils de chauffage et de climatisation qui demeurent en service la nuit, tels que les radiateurs à accumulation. La faible puissance fournie au moteur dans le bas de l'étendue proportionnelle ne peut souvent plus être convertie en energie cinétique par le frottement interne du moteur et est donc cedée sous forme de chaleur par effet Joule a l'environnement, et notamment aux pièces du moteur. Il en résulte un échauffement qui risque d'entrainer à la longue la destruction du moteur. L'alimentation du moteur est par suite coupée quand la puissance tonbe au-dessous d'un seuil d'ouverture ajustable et rétablie quand la puissance dépasse un seuil de fermeture ajustable. Les deux seuils coupent le bas de l'étendue proportionnelle de puissance, qui n'agit d'ailleurs pratiquement pas pour la régulation de la température ambiante, par suite des problèmes de régime du moiteur. La régulation proportionnelle n'intervient que pour une puissance légèrement supérieure, permettant un fonctionnement sûr du moteur. Le seuil de fermeture est supérieur au seuil d'ouverture afin de garantir une coupure et un branchement définis du moteur. I1 en résulte une extension particulièrement avantageuse de l'étendue de regulation proportionnelle vers les faibles puissances, lors de la régulation décroissante de la puissance du moteur. Ce dernier se trouve alors dans un etat de frottement de glissement. Un mouvement constant de son rotor est maintenu même quand la puissance fournie est legèrement réduite par rapport au seuil de fermeture. Afin de vaincre le frottement statique du moteur à l'arrêt, il est toutefois avantageux de fixér le seuil de fermeture à une puissance plus élevée de l'étendue de regulation proportionnelle, pour fournir la puissance supplémentaire nécessaire au moteur pour passer du frottement statique au frottement de glissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, une puissance de démarrage supérieure à la puissance réglée proportionnellement à la température est fournie brièvement au moteur lors de son branchement. On evite ainsi qu'une position trop élevée du seuil de fermeture ne découpe trop fortement l'étendue proportionnelle de régulation croissante de la puissance du moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la puissance de démarrage augmentée est fournie au moteur électrique du ventilateur sous forme d'une impulsion. Des circuits appropriés permettent une commande facile d'impulsions de puissance. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'amplitude et la durée de l'impulsion de puissance dépendent de la température.Cette caractéristique permet de fournir au moteur, lors du démarrage de l'installation, des impulsions de démarrage dosées en fonction de la température ambiante instantanee. Selon une autre caractéristique de l'invention, la puissance de démarrage augmentée est fournie au moteur sous forme de plusieurs impulsions, d'une "salve d'impulsions" par exemple. Une variation du nombre des impulsions de puissance en fonction de la temperature ambiante permet avantageusement dans ce cas le dosage de la puissance de démarrage. ta régulation de la puissance de démarrage augmentee par la résistance au démarrage du moteur électrique de ventilateur est par ticulièrement favorable. Cette résistance au démarrage depend de l'âge ou du degré d'encrassement d'un tel moteur. Des impulsions de puissance d'amplitude ou durée supérieure, ou plusieurs impulsions de puissance sont ainsi fournies à un moteur ancien ou encrassé, qui ne démarre que sous une puissance relativement élevée. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procedé selon l'invention comprend une sonde de température, un ajusteur de consigne, un amplificateur différentiel dont l'entrée est connectée à la sonde de température et à l'ajusteur de consigne, et un régulateur de puissance relié à la sortie de l'amplificateur differentiel et alimentant le moteur de ventilateur.Selon une autre caractéristique de l'invention, un élément de couplage est inséré dans la ligne de commande reliant la sortie de l'amplificateur différentiel à l'entrée du régulateur de puissance; sur une première position de travail de l'élément de couplage, fonction de la température, la sortie de l'amplificateur differentiel est connectée à l'entrée du régulateur de puissance; sur la position de travail de l'élément de couplage, l'entrée du régulateur de puissance est alimentée par la tension proportionnelle à la température, appliquee à la sortie de l'amplificateur différentiel; et sur une seconde position de repos de l'élément de couplage, fonction de la température, la ligne de commande est interrompue entre la sortie de l'amplificateur différentiel et l'entrée du régulateur de puissance. Selon une autre caractéristique de l'invention, un interrupteur a bilame, dont la position dépend de la température ambiante, est inséré dans la ligne de commande entre la sortie de l'amplificateur différentiel et l'entrée du régulateur de puissance; et le contact de l'interrupteur a bilame est ouvert sur une première plage de température et fermé sur une seconde plage de température recouvrant partiellement la première. Selon une autre caractéristique de l'invention, la sortie de l'amplificateur différentiel est reliée à une bascule de Schmitt, dont la sortie est connectée à un élement de couplage; l'élément de couplage permet d'établir, en fonction de la position de la bascule de Schmitt, un circuit entre l'entrée du régulateur de puissance et la masse du montage; et le circuit est connecté sur une première plage de température et interrompu sur une seconde plage de température recouvrant partiellement la première. Afin de fournir la puissance de démarrage augmentéeau moteur, et selon une autre caractéristique de l'invention, la sortie de la bascule de Schmitt est reliée a l'entrée de déclenchement d'un géné- rateur d'impulsions; la sortie du générateur d'impulsions est reliée a l'entrée du régulateur de puissance et l'alimente brièvement lors du passage de la position de repos de la bascule de Schmitt, interdisant la commande de l'entrée du régulateur de puissance par la tension de réglage, a la position de travail, appliquant la tension de réglage proportionnelle à l'entrée du régulateur de puissance. Selon une autre caractéristique de l'invention, la sortie de l'amplificateur différentiel est reliée a l'entrée de commande de la durée d'impulsion, de l'amplitude d'impulsion ou du nombre d'impulsions du générateur d'impulsions. Cette caractéristique permet de doser la puissance de démarrage impulsionnelle fournie au moteur électrique de ventilateur. Selon une autre caracteristique de l'invention, une au moins des entrées de commande du générateur d'impulsions est reliée à un capteur de puissance inséré entre la sortie du régulateur de puissance et les contacts de branchement du moteur électrique de ventilateur. Ce capteur permet une adaptation particulièrement avantageuse de la puissance de démarrage à l'état du moteur electrique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et du dessin annexé sur lequel la figure t représente la puissance (L) fournie au moteur en fonction de la température ambiante (T); la figure 2 représente le schéma de principe du dispositif selon I'invention, avec un interrupteur à bilame inséré entre un amplificateur différentiel et un régulateur de puissance; et la figure 3 représente le schéma de principe du dispositif selon l'invention, avec un élément de couplage, commande par une bascule de Schmitt, et une commande des impulsions de démarrage. Le diagramme puissance-température ambiante de la figure 1, correspondant à un moteur de ventilateur de chauffage, montre que la puissance L fournie au moteur sur une première étendue proportionnelle P1 croît linéairement jusqu'à une valeur maximale quand la température ambiante T diminue. Lorsque la puissance fournie au moteur de ventilateur croit, le radiateur cède de la chaleur et la température ambiante T augmente. La puissance L fournie au moteur décroît par suite lineairement sur les étendues proportionnelles P1 et P2. Lorsque le seuil i de coupure, qui sépare les étendues proportionnelles P2 et P3, est atteint, la puissance fournie au moteur est coupée. Un regime constant est garanti sur l'étendue P2, mais non sur l'étendue P3.Le moteur électrique du ventilateur demeure coupé quand la température ambiante continue a s'élever dans l'étendue P3. Le seuil de fermeture 2 est atteint quand la température ambiante T diminue de nouveau; la puissance LE correspondant à la température ambiante de fermeture TE est alors fournie au moteur et une puissance de démarrage augmentée t est en outre superposée à cette puissance p LE sous forme d'une brève impulsion. La superposition de cette impulsion de puissance permet, dans le cas représenté, d'éviter une réduction excessive de l'étendue proportionnelle Pi. La température de fermeture TE est inférieure a la température d'ouverture TA sur le diagramme représenté. Cette hystérésis de température assure un branchement et unie coupure définis de la puissance fournie. Dans l'exemple représente à la figure 2, l'entrée d'un amplificateur différentiel 3 est reliée à une sonde de température 4 et à un ajusteur de consigne 5. Sa sortie 6 est reliée par une ligne de commande 7 à un premier contact de travail 8 d'un élément de couplage 9, dont le second contact de travail 10 est relié à l'entrée 11 d'un régulateur de puissance 12, tel qu'une commande par déphasage. La sortie 13 alimente les contacts 14 du moteur électrique 15 de ventilateur. L'élément de couplage 9 est relié mécaniquement à une bilame 16, qui ouvre l'interrupteur 9 sur unepremière plage de température T1 et le ferme sur une seconde plage de température T2.La liaison entre la sortie 6 de l'amplificateur différentiel 3 et l'entrée du régulateur de puissance 12 est ainsi interrompue sur la plage de tem pérature T1. La puissance délivrée par la sortie 13 du régulateur de puissance 12 est réglée proportionnellement à la tension différentielle délivrée par la sortie 6 de l'amplificateur différentiel 3, sur la plage de température T2. Dans l'exemple selon figure 3, une résistance 17 relie la sortie 6 de l'amplificateur différentiel 3 à l'entrée il du régulateur de puissance 12. La sortie 6 alimente en outre l'entrée 18 d'une bascule de Schmitt 19. La sortie 20 de la bascule de Schmitt 19 commande un élément de couplage electronique 21 qui, sur la première plage de température T1, connecte l'entrée il du régulateur de puissance 12 à la masse 23 par le circuit 22 et, sur la plage de température T2, interdit le passage d'un courant dans le circuit 22. Aucune tension de commande n'est ainsi appliquee a l'entrée du régulateur de puissance 12 sur la plage de température Ti; la puissance délivrée par la sortie 13 est réglée proportionnellement à la tension de commande délivrée par la sortie 6 de l'amplificateur différentiel 3, sur la plage de température T2. La sortie 20 déclenche en outre l'entrée de déclenchement 24 d'un générateur d'impulsions 25, dont la sortie 26 est également reliée par une diode 27 à l'entrée il du régulateur de puissance 12. Lorsque l'interruption du circuit 22 connecte la tension de commande délivrée par la sortie 6 de l'amplificateur différentiel 3 à l'entrée 11 du régulateur de puissance 12, la sortie 26 du générateur d'impulsions 25 délivre une brève impulsion supplémentaire de tension de commande a l'entrée 11 du régulateur de puissance 12. La figure 3 montre en outre qu'une entrée-de commande de la durée d'impulsion 28, de l'amplitude d'impulsion 29 ou du nombre d'impulsions 30 du générateur d'impulsions 25 est reliee électriquement à la sortie 6 de l'amplificateur différentiel 3. il est ainsi possible, à l'aide de la tension de commande proportionnelle à la température délivrée par la sortie 6 de l'amplificateur différentiel 3, d'influer sur la forme ou le nombre d'impulsions à la sortie 26 du générateur d'impulsions 25 et par suite de doser les impulsions de puissance supplémentaires fournies au moteur électrique 15. Un capteur de puissance 31 est enfin prévu entre la sortie 13 du régulateur de puissance 12 et les contacts 14 du moteur. Le signal proportionnel à la puissance de démarrage du moteur électrique et délivre par la sortie 32 du capteur 31 peut également être transmis à une des entrées de commande d'impulsion 28 à 30 et fournir au moteur une impulsion de demarrage supplémentaire dosée. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé de régulation en fonction de la température ambiante d'un moteur electrique de ventilateur utilisé dans des installations de chauffage de locaux ou de climatisation et dont l'alimentation est proportionnelle aux fluctuations de la température ambiante, ledit procédé étant caractérisé en ce que - l'alimentation du moteur électrique de ventilateur est interrom pue dans le bas de l'étendue de regulation proportionnelle de la puissance, qui ne garantit plus un régime constant du moteur; - l'alimentation est coupe quand la puissance tombe au-dessous d'un seuil d'ouverture ajustable; - l'alimentation -est branchee quand la puissance dépasse un seuil de fermeture ajustable; et - le seuil de fermeture est supérieur au seuil d'ouverture. 2. Procéde selon revendication 1, caractérisé en ce qu'une puissance de démarrage supérieure à la puissance-réglée proportionnellement à la temperature est fournie brièvement au moteur lors de son branchement. 3. Procédé selon revendication 2, caractérisé en ce que la puissance de démarrage augmentée est fournie au moteur sous forme d'une impulsion. 4. Procédé selon revendication 3, caractérisé en ce que l'amplitude et la durée de l'impulsion de puissance dependent de la température ambiante. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la puissance de démarrage augmentée est fournie sous forme de plusieurs impulsions; et le nombre des impulsions de puissance depend de la température ambiante. 6 Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la durée et l'amplitude de l'impulsion de puissance ou le nombre des impulsions de puissance dépendent de la résistance au démarrage du moteur électrique de ventilateur. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une sonde de température, un ajusteur de consigne, un anplificateur différentiel dont l'entrée est connectee à la sonde de température et à l'ajusteur de consigne, et un régulateur de plissance relié à la sortie de l'amplificateur différentiel et alimentant le moteur électrique de ventilateur, et caractérisé en ce que - un élement de couplage (9) est inséré dans la ligne de commande (7) reliant la sortie (6) de l'amplificateur différentiel (3) à l'entrée (11) du régulateur de puissance (12); - sur une première position de travail de l'élément de couplage (9), fonction de la température, la sortie (6) de l'amplificateur différentiel (3) est reliée à l'entrée (11) du régulateur de puissance (12);; - sur la position de travail de l'élément de couplage (9), l'entrée (11) du régulateur de puissance (12) est alimentee par-la ten sion proportionnelle à la température, appliquee à la sortie (6) de l'amplificateur différentiel; et - sur une seconde position de repos de l'élément de couplage (9), fonction de la température, la ligne de commande (7) est inter rompue entre la sortie (6) de l'amplificateur differentiel (3) et l'entrée (11) du régulateur de puissance (12). 8. Dispositif selon revendication 7, caractérisé en ce que - un interrupteur à bilame, dont la position dépend de la tempera- ture ambiante, est inséré dans la ligne de commande (7), entre la sortie (6) de l'amplificateur différentiel (3) et l'entrée (11) du régulateur de puissance (12); et - le contact (8, 10) de l'interrupteur à bilame est ouvert sur une première plage de température et fermée sur une seconde plage de température recouvrant partiellement la première. 9. Dispositif selon revendication 7, caractérise en ce que - la sortie (6) d'un amplificateur différentiel (3) est reliée à une bascule de Schmitt (19), dont la sortie (20) est connectée à un élément de couplage (21); - l'élément de couplage (21) permet d'établir, en fonction de la position de la bascule de Schmitt (19) un circuit (22) entre l'entrée (11) du régulateur de puissance (12) et la masse (23) du montage; et - le circuit (22) est établi sur une première plage de température et interrompu- sur une seconde plage de température recouvrant partiellement la première. 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 7 à 9, carac terisé en ce que - la sortie (20) de la bascule de Schmitt (19) est reliée à l'en trée de déclenchement (24) d'un générateur d'impulsions (25); - la sortie (26) du générateur d'impulsions (25) est reliée à l'entrée (11) du régulateur de puissance (12)j et - la sortie (26) du générateur d'impulsions (25) alimente brièvement l'entrée (11) du régulateur de puissance (12) lors du passage de la position de repos de la bascule de Schmitt (19), interdisant la commande de l'entrée (11) du régulateur de puissance (12) par la tension de reglage, à la position de travail, appliquant la tension de reglage proportionnelle à l'entrée (11) du régulateur de puissance (12). 11. Dispositif selon une quelconque des revendications 7 à 10, carac terse en ce que la sortie (6) de l'amplificateur différentiel (3) est reliée à l'entrée de commande de la durée d'impulsion (28), de l'amplitude d'impulsion (29) ou du nombre d'impulsions (30) du générateur d'impulsions (25). 12. Dispositif selon une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'une au moins des entrées de commande (28, 29, 30) du générateur d'impulsions (25) est reliee-à un capteur de puissance (31) inséré entre la sortie (13) du régulateur de puissance (12) et contacts (14) de branchement du moteur électrique (15) de ventilateur.