Brevet FR2472533A1 — publié le 19810703

"Système de commande du fonctionnement d'une machine d'ascenseur ou de monte-charge" La présente invention concerne un système de commande du fonctionnement d'une machine d'ascenseur ou de monte-charge, et elle porte plus particulièrement sur un système de commande de fonctionnement pour le freinage électrodynamique, conçu de façon à être connecté à la machine d'un ascenseur oud'un monte-charge existant. Le système de commande de fonctionnement correspondant à l'invention est destiné à être utilisé en association avec un moteur asynchro- ne à courant alternatif à une seule vitesse, du-type à rotor en courtcircuit, faisant partie d'une machine équipée d'un simple frein mécanique. Dans les ascenseurs et les monte-charge anciens, équipés d'une machine du type à une seule vitesse comprenant un frein mécanique, le freinage est effectué directement à partir de la pleine vitesse par freinage mécanique, ce qui signifie que l'usure des garnitures de frein est relative- ment grande, en particulier pour des vitesses de freinage allant jusqu'à 0,7 m/s. Dans ce type de freinage mécanique, la précision du niveau d'arrêt est faible et est par exemple de 35 mm ou davantage. Une différence de niveau de cet ordre de grandeur entre le plancher de la cabine d'ascenseur et le palier est-gênante pour les usagers qui utilisent des voitures d'infirme. Depuis quelque temps, les autorités et les institutions accordent un intérêt croissant aux problè- mes rencontrés par les infirmes. A cet égard, les normes de construction suédoises recommandent un écart par rapport au palier ne dépassant pas 10 mm. La réglementation suédoise en matière de construction impose que la hauteur de seuil ne dépasse pas 25 mm. Pour améliorer la précision de niveau d'arrêt et pour réduire l'usure, il est possible d'utiliser les propriétés de freinage électrodynamique d'un moteur à deux vitesses. On arrête l'ascenseur en commutant l'alimen- tation en courant du moteur de l'enroulement à grande vitesse versl'enroulement à petite vitesse. On effectue ceci à une certaine distance du palier. L'alimentation du moteur est coupée lorsque la vitesse de l'ascenseur a atteint environ 2 2472533 0,2 m/s et, à cette vitesse, c'est le frein mécanique qui entre en action. Si on utilise la solution mentionnée ci-dessus pour faire disparaître l'inconvénient d'un freina- ge exclusivement mécanique, il faut soit adjoindre un dispo- sitif supplémentaire de réglage fin au moteur existant à une seule vitesse, soit remplacer ce dernier par un moteur à deux vitesses, ce qu'on ne peut pas considérer comme étant acceptable du point de vue économique. Un but de l'invention est de réaliser un système de commande de fonctionnement pour des ascenseurs ou des monte-charge (ayant une vitesse de 0,6 à 0,7 m/s) qui sont équipés de moteurs asynchrones à courant alternatif à une seule vitesse, avec freinage mécanique, ce nouveau système étant de structure simple et assurant une grande exactitude du niveau d'arrêt. L'invention a également pour but d'utili- ser le frein existant de l'ascenseur pour augmenter en outre l'effet de freinage, si l'effet de freinage électrodynamique disponible est trop faible, du fait de la puissance nominale du moteur ou d'une surcharge accidentelle. L'invention a également pour but de produire une décélération qui ne soit pas désagréable pour les utilisa- teurs tout en maintenant l'usure du frein mécanique à un niveau faible, ce qui réduit le nombre d'interventions d'entretien. - Conformément à l'invention, tous les buts ci-dessus sont atteints grâce à l'emploi d'un élément destiné à détec- ter la vitesse de l'ascenseur, le signal de sortie de l'élé- ment de détection étant comparé à un signal de sortie de référence obtenu à partir du même signal de sortie de vitesse, afin de commander un changement de vitesse linéaire au cours du temps, pendant le freinage de l'ascenseur qui s'approche d'un palier, le freinage comprenant à'la fois un freinage électrodynamique et un freinage mécanique. Un aspect de l'invention porte sur un système de commande de fonctionnement pour le freinage électrodynamique d'une machine d'ascenseur ou de monte-charge, cette machine comprenant un moteur asynchrone à courant alternatif du type à rotor en court-circuit équipé d'un frein mécanique, carac- térisé en ce qu'il comporte un élément destiné à détecter la vitesse de l'ascenseur, une source de courant continu desti- née à alimenter les enroulements du moteur asynchrone à cou- rant alternatif afin de faire circuler dans le rotor de ce moteur asynchrone un courant redressé destiné au freinage magnétique, pour produire un freinage électrodynamique, des moyens d'intégration qui intègrent le signal de sortie de l'élément destiné à détecter le nombre de tours pour produi- re un signal de référence pour la distance de décélération, des moyens de conversion ayant une fonction d'extraction de racine, destinés à linéariser le signal de référence pour la distance de décélération, des premiers moyens de comparaison destinés à comparer le signal de sortie indiquant le nombre de tours avec le signal linéarisé pour la distance de décé- lération, pour produire un signal d'erreur pour commander un signal de commande électrique pour la source de courant continu, et dés seconds moyens de comparaison destinés à comparer le signal d' erreur avec un niveau de référence correspondant au freinage électrodynamique maximal disponi- ble, pour produire un signal destiné à actionner le frein mécanique existant dans la machine. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre non limitatif et dans laquelle on se réfère aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un schéma synoptique montrant le circuit électronique de commande du système de freinage correspondant à un mode de réalisation préféré de l'inven- tion Les figures 2a, 2b et 2c représentent des diagram- mes des temps d'une opération de freinage idéale et la figure 2a montre la distance de décélération en fonction du temps au cours d'un freinage de 0,7 m/s jusqu'à l'arrêt, avec une décélération de 0,5 m/s2; la figure 2b montre la tension de sortie d'un intégrateur donnant un signal de sortie électri- que proportionnel à la distance de décélération parcourue; et la figure 2c montre, dans la partie supérieure du graphi- que, la tension de sortie du dispositif détectant le nombre de tours et dans la partie inférieure du graphique le signal de sortie du dispositif qui produit le signal de référence et qui consiste en un circuit analogique d'extraction de racine; La figure 3a montre le signal de sortie du compa- rateur de signal d'erreur en fonction du temps La figure 3b montre le signal de sortie d'un oscillateur pilote relatif à la commande par thyristor du courant de freinage dans le moteur asynchrone à courant alternatif; et La figure 3c représente, en fonction du temps, des impulsions de commande étroites qui résultent de la compa- raison entre la tension de l'oscillateur pilote et le signal de sortie d'erreur. On va maintenant décrire un mode de réalisation du système de freinage correspondant à l'invention, en se réfé- rant au schéma synoptique de la figure 1. Un contact S qui est actionné à partir du clavier placé dans la cabine d'ascenseur est fermé à une certaine distance du palier désiré. Les transistors à effet de champ F1 et F2, faisant fonction d'interrupteurs, passent à l'état bloqué et la tension de sortie de l'intégrateur 2 qui est déterminée par les résistances R1 et R2 commence à décroître à partir de la valeur de tension de sortie de départ (10 volts), confor- mément à la formule de l'intégrateur e = _ Si e dt S RC J tach dans laquelle etach est la tension de sortie d'un tachymètre 1 qui est accouplé à l'arbre du moteur de l'ascenseur et RC est la constante de temps de l'intégrateur. La tension de sortie de l'intégrateur correspond à la distance que par- courra l'ascenseur pendant la décélération, du fait qu'on a t r s - v(t) dt Jo en désignant par s la distance de freinage et par t la r durée de décélération, v(t> correspondant ainsi à e tach (> 2472533 Une décélération constante est souhaitable et la figure 2a montre une distance de décélération avec une décélération constante. Lorsque la décélération est constante, c'est-à- dire lorsque la force de freinage est constante, l'intégra- teur fournit un signal de sortie es conforme à celui de la figure 2b, ayant une valeur initiale de 10 V. Le signal es correspond à une fonction du second degré par rapport au temps et pour qu'on puisse l'utiliser en tant que référence de vitesse, on convertit e s(t) en une fonction linéaire eR(t) dans le circuit d'extraction de racine 3 (voir la figure 1) , conformément à la figure 2c. Le signal eR(t) est appliqué par l'intermédiaire d'un filtre R3 C1 R4à l'entrée d'un amplificateur de commande A1, qui comporte un circuit de réaction R6, C3, 04. Le signal de sortie du tachymètre 1 est appliqué sur la même entrée par l'intermédiaire d'un diviseur de tension P1 et d'un filtre R7C2R8, et le signal du tachymètre est réglé de façon que sa valeur au moment du freinage soit du même ordre de grandeur que le signal de sortie du circuit d'extraction de racine 3. Si ev = -er et si la somme des résistances R3 et R4 est égale à la somme des résistances R7 et R8, le courant résultant dans l'amplificateur opérationnel A1 est égal à 0 et le signal de sortie de l'amplificateur de commande A1 est déterminé par R5 et par le réglage du potentiomètre P2. Lorsque le freinage commence, er et ev ont la même valeur. Si au bout de quelques millisecondes le signal du tachymètre a une valeur légèrement supérieure à celle de la vitesse intégrée, une tension d'intégration correspondant à une différence positive apparaît sur l'amplificateur A1, de type PI (proportionnel-intégral). Ceci fait diminuer la ten- sion de sortie eE (voir la figure 3a), ce qui signifie qu'on obtient un nombre croissant d'impulsions étroites (voir la figure 3c) pour commander le thyristor Th qui est branché en série avec l'enroulement L du moteur d'entra;ne- ment. Une augmentation du nombre d'impulsions de commande du thyristor entra;ne une augmentation du courant de freinage appliqué à l'enroulement L du moteur, et donc une décéléra- tion accrue. D'autre part, une décélération excessive fait 6 2472533 apparaître un signal négatif à l'entrée de l'amplificateur A1, ce qui entraîne une diminution du courant de freinage qui-est appliqué à l'enroulement L du moteur. La décéléra- tion est maintenue, de la manière décrite ci-dessus, à une valeur très constante, indépendamment de la charge de l'ascenseur. Dans certains types de machines d'ascenseur, du fait de la puissance nominale du moteur d'entraînement, le freinage par courant continu n'est pas suffisant en pré- sence d'une charge supérieure à la charge nominale. Confor- mément à l'invention, on résout ce problème en effectuant une comparaison au moyen d'un amplificateur A2 dont une entrée est connectée à la sortie de l'amplificateur de commande A1 et dont l'autre entrée est connectée de façon à recevoir un niveau de tension qui est fourni par un poten- tiomètre P4 et qui correspond au maximum disponible de l'effet de freinage par courant continu. On peut ainsi obtenir la courbe de décélération désirée par un freinage mécanique et un freinage électrodynamique simultanés. On met en oeuvre le freinage mécanique en actionnant le con- tact Sl. Lorsque l'ascenseur s'approche du palier, selon la séquence idéale qui correspond à la figure 2a, le thyris- tor est de préférence bloqué au moment o l'ascenseur a atteint une vitesse faible qui est déterminée par l'amplifi- cateur de comparaison A4, dont la sortie est connectée par l'intermédiaire d'une diode D4 et d'une résistance R 1 à la sortie du générateur de signal en dents de scie 4. Une entrée de l'amplificateur A est connectée à la génératrice tachymétrique tandis que son autre entrée est connectée à un diviseur de tension R11, R12. Lorsque le signal de sortie de l'amplificateur A4 s'inverse, le moteur est mis hors ten- sion par l'intermédiaire du contact S2, ce qui fait égale- ment disparaître le signal qui est appliqué à l'entrée de l'amplificateur A3. Le blocage de l'ascenseur est effectué à une distance de 5 mm du palier, à condition que l'amplifi- cateur de comparaison A5 détecte une valeur faible pour es Une entrée de l'amplificateur A5 est connectée à la sortie de l'intégrateur 2 et son autre entrée est connectée à un diviseur de tension R13, R14. Le signal de sortie de ce diviseur de tension détermine-le point de blocage. Lorsque le signal de sortie du comparateur A5 s'inverse, le contact S3 est actionné de façon à serrer le frein de blocage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de commande de fonctionnement pour le freinage électrodynamique d'une machine d'ascenseur ou de, monte-charge, cette machine comprenant un moteur asynchrone à courant alternatif du type à rotor en court-circuit équipé d'un frein mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte un -élément destiné à détecter la vitesse de l'ascenseur, une source de courant continu destinée à alimenter les enroule- ments du moteur asynchrone à courant alternatif afin de faire circuler dans le rotor de ce moteur asynchrone un courant redressé destiné au freinage magnétique, pour produire un freinage électrodynamique, des moyens d'intégration qui intè- grent le signal de sortie de l'élément destiné à détecter le nombre de tours pour produire un signal de référence pour la distance de décélération, des moyens de conversion ayant une fonction d'extraction de racine, destinés à linéariser le signal de référence pour la distance de décélération, des premiers moyens de comparaison destinés à comparer le signal de sortie indiquant le nombre de tours avec le signal linéa- risé pour la distance de décélération, pour produire un signal d 'erreur pour commander un signal de commande élec- trique pour la source de courant continu, et des seconds moyens de comparaison destinés à comparer le signal d'erreur avec un niveau de référence correspondant au freinage électro- dynamique maximal disponible, pour produire un signal destiné à actionner le frein mécanique existant dans la machine. 2. Système de commande de fonctionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de détection de vitesse est un tachymètre qui est accouplé à l'arbre du moteur d'entraînement de l'ascenseur.