Brevet FR2496968A1 — publié le 19820625

L'invention concerne un montage pour commander le comportement d'inductances, comme par exemple des électro- aimants ou analogues, à la mise en circuit et hors circuit, et en particulier le courant de démarrage et de coupure d'une bobine, excitée par un courant continu, d'un frein électromagnétique d'un moteur électrique. Dans le domaine des inductances, en particulier des électro-aimants, il existe souvent le besoin d'influencer le comportement à la mise en circuit et hors circuit pour tenir compte du fait que le courant ne croit que lentement lors de la mise en circuit et ne décroît également que lentement lors de la mise hors circuit, et cela en raison de la loi exponentielle. Pour des freins électromagnétiques de moteurs électri- ques, ce besoin existe d'autant plus que le frein doit être rapidement libéré, lors du démarrage, en raison de la mise en vitesse rapide désirée et également entrer en action rapidement, lors de la coupure,en raison du freinage immé- diat désiré. Pour des raisons de sécurité, de tels moteurs freinés par voie électromagnétique sont freinés mécaniquement dans la condition de mise hors circuit afin que l'action de freinage soit toujours assurée, même en cas de panne du sec- teur. C'est seulement au moment de la mise en circuit que le frein est mis hors d'action, par la bobine de frein agissant comme électro-aimant, du.fait que l'organe de freinage proprement dit agissant mécaniquement, le plus souvent un disque, est attiré par voie magnétique de sorte que le frein se trouve desserré. Lors de la mise en marche, le moteur, qui démarre plus rapidement que le frein ne se desserre, se trouve surchargé. car dans cette,.phase il est bloqué ou du moins ralenti, lors de la montée en vitesse, par le frein. Des moteurs dont le frein électromagnétique, à défaut d'un réseau à courant continu séparé, est alimenté à partir d'un redresseur formant un bras de roue libre et redressant la tension alternative appliquée aux enrou- lements de champ du moteur électrique, présentent un compor- tement analogue. En outre, le moteur continue, dans ces conditions, après la mise hors circuit, à tourner un court laps de temps librement jusqu'à ce que le frein entre en action. Ce comportement de freinage est extrêmement indési- rable et, lorsqu'un moteur électrique ainsi freiné est utilisé, par exemple, pour des engins de levage, est en outre dangereux en raison de la chute de la charge levée. Un moteur électrique à freinage électromagnétique du type décrit, équipé d'un dispositif du genre indiqué plus haut, est connu (voir la Demande de Brevet allemand mise à l'inspection publique NO 2 257 290). Dans ce cas, la bobine de frein est reliée à un redresseur servant en Io même temps dediode de roue libre et est alimentée par voie inductive par l'intermédiaire d'un enroulement auxiliaire monté en série avec un enroulement de champ du moteur. Il se produit ainsi une transformation du courant de moteur et un redressement subséquent du courant transformé, et la bobine de frein est alimentée avec le courant du moteur transformé et redressé. Lorsque le moteur est mis hors circuit du côté de la tension alternative, le courant passant par la bobine de frein qui maintient le frein hors d'action est interrompu, de sorte que le frein entre en action. Dans ce dispositif connu, le temps d'attraction lors du dégagement du frein est certes relativement court, par suite de l'intensité élevée du courant initial lors du démarrage du moteur. Toutefois, il faut pour cela accepter le coût relativement important de l'enroulement auxiliaire spécial, qui doit en outre être agencé de façon qu'une tension soit induite dans la bobine de frein. Un autre inconvénient de ce dispositif connu réside en ce que, lors du démarrage, il risque de se produire des pointes-de courant excessivement élevées, alors que du point de vue d'un fonctionnement optimal du frein, un accroissement de courant à forte pente est certes souhaitable mais des pointes de courant excessives et incontrôlées ne doivent pas être atteintes. A cela s'ajoute que le courant parcourant la bobine de frein dépend de façon indésirable du courant de moteur. En outre, des difficultés peuvent se produire dans le cas de moteurs à commutation de polarité, à savoir lorsque la commutation sur différents systèmes d'enroulements conduit à des intensités du courant d'utilisation différentes. Afin de remédier à ces inconvénients, il est prévu pour le dispositif connu que la bobine de frein soit additionnelle- ment alimentée par l'intermédiaire d'un redresseur à partir du secteur alimentant le moteur, c'est-à-dire pour une certaine part également par la tension alternative redressée alimentant l'enroulement de champ. Cela nécessite encore des dépenses supplémentaires. La présente invention a pour but de fournir un montage électrique qui soit à la fois simple, d'un fonctionnement sar et, du point de vue de sa construction, indépendant du moteur, et permette d'améliorer la vitesse d'accroisse- ment et de décroissement d'un courant dé bobine, en parti- culier du courant passant par la bobine de frein d'un moteur électrique. Ce but est atteint suivant la présente invention en ce que l'inductance est précédée d'un double circuit redres- seur demi-onde fonctionnant comme doubleur de tension, éga- lement appelé "circuit Delon", dans lequel sont montés, en parallèle avec l'inductance et en série l'un par rapport à l'autre, deux condensateurs dont la prise médiane est reliée directement à l'une des phases et dont les bornes extérieures sont reliées chacune par l'intermédiaire d'une diode à l'autre phase d'une source de tension alternative, des électrodes différentes de chaque diode, c'est-à-dire l'anode de l'une des diodes et la cathode de l'autre diode et vice versa, étant connectées entre elles. Ceci a pour effet, lors de la mise en circuit, que le courant de démarrage passant par l'inductance croît, en raison de la forte constante de temps dans ce circuit, d'abord seulement de manière exponentielle habituelle. Le faible courant parcourant ce circuit a cependant pour effet que les condensateurs peuvent au début de la phase de mise en circuit se charger jusqu'à une tension très élevée. Ceci accélère à son tour, suivant l'invention, fortement l'accroissement de courant de la façon désirée, de sorte qu'à l'accroissement exponentiel habituel du courant passant par l'inductance se trouve superposé le courant de décharge des condensateurs chargés entre-temps. Lors de la mise hors circuit, les deux diodes forment de manière connue en soi un bras de roue libre pour le courant de charge. L'invention a pour avantage de fournir un dispositif électrique simple et séparé permettant d'influencer le courant de démarrage parcourant l'inductance, ce dispositif étant en outre indépendant du point de vue de sa construc- tion, ce qui offre l'avantage additionnel que des installa- tions connues, par exemple des moteurs, peuvent être rapide- ment et facilement équipés ultérieurement du dispositif suivant l'invention de sorte que, par exemple, lors de la mise en marche du moteur électrique, le frein de celui-ci est rapidement desserré de la façon décrite plus haut. En outre, le dispositif suivant l'invention se distingue par une construction simple et une grande sûreté de fonctionne- ment puisqu'il est résistant aux courts-circuits. Dans le cas o l'inductance doit être court-circuitée, les deux condensateurs sont directement soumis à la tention d'attaque; de ce fait, il s'établit un courant limité par la résistance capacitive des deux condensateurs. En outre, le courant passant par l'inductance est, contrairement au dispositif connu du genre concerné, indépendant de la charge mécanique du moteur et donc du courant du moteur, et dépend plutôt exclusivement de la tension d'alimentation et de la résistance de la bobine de frein. A cet égard, un autre avantage essen- tiel du dispositif suivant l'invention réside dans sa faible dépendance vis-à-vis des variations de la résistance de la bobine de frein, qui peuvent être provoquées par exemple par des variations de température. S'il se produit par exemple un échauffement de la bobine de frein avec un accroissement correspondant de la résistance, alors la den- sité de courant se trouvant de ce fait réduite conduit à un accroissement de la tension de freinage de sorte que la diminution du courant de freinage due à l'accroissement de la résistance est partiellement compensée. Afin d'améliorer les caractéristiques de mise hors circuit, il est en outre proposé suivant l'invention de monter, dans le circuit reliant les deux bornes extérieures des condensateurs par l'intermédiaire des diodes, un interrup- teur qui est de préférence monté entre les deux diodes et relié par une borne à la phase de la source de tension. Au moyen de cet interrupteur, qui est avantageusement actionné au moment de la mise hors circuit du moteur du côté du courant alternatif, le courant de coupure peut en outre encore être influencé du côté du courant continu du fait que le bras de roue libre est interrompu. Dans ce cas, le courant de coupure décharge les condensateurs ou bien il les charge avec inversion de polarité et décroît rapide- ment par suite de la contre-tension. Etant donné que les deux condensateurs forment avec l'inductance un circuit oscillant fortement amorti par la résistance ohmique, on obtient comme avantage supplé- mentaire que les oscillations fortement amorties de mise hors circuit réduisent la rémanence dans le noyau de fer de l'inductance. Afin d'améliorer le comportement de mise hors circuit décrit ci-dessus du courant de coupure décroissant sous la forme d'une oscillation de mise hors circuit amortie, il est en outre prévu suivant l'invention que chaque diode soit reliée par l'intermédiaire d'un interrupteur à l'une des phases de la source de tension, et que les bornes des deux interrupteurs reliées aux diodes soient shuntées au moyen d'une résistance. Cet agencement offre l'avantage que le facteur de surtension du circuit oscillant se trouve réduit de façon à éviter des tensions excessivement élevées au niveau des condensateurs. En outre, l'amortissement accru conduit avantageusement à des amplitudes plus faibles des oscillations de mise hors circuit du courant de coupure. A cet égard, il est essentiel que les deux interrupteurs servent à la mise hors d'action de la bobine de frein tant du côté du courant continu que du côté du courant alternatif. Les interrupteurs sont avantageusement réalisés sous forme de contacteurs et sont couplés entre eux par voie mécanique et/ou électromécanique. D'autres caractéristiques, particularités et avantages de l'invention ressortent de la description suivante de quel- ques formes de réalisation illustrées au dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 représente un montage électrique connecté en amont de l'inductance; - la figure 2 représente un montage suivant la figure 1 muni d'un interrupteur; et - la figure 3 représente un montage de la figure 1 muni de deux interrupteurs et d'une résistance additionnelle. En amont de la bobine de frein de la figure 1, désignée dans son ensemble par 2, est connecté un montage électrique 1. Les bornes d'entrée 3 de ce dernier sont reliées à une source de tension alternative (non représentée sur le dessin) qui alimente par exemple également l'enroulement de champ d'un moteur électrique. Les sorties 4 du montage 1 sont reliées aux deux bornes de la bobine de frein désignée dans son ensemble par 2. Celle-ci est représentée en tant qu'inductance proprement dite comportant un noyau de fer et une résistance 6 montée en série avec ce dernier. Lors de la mise en marche du moteur, la bobine de frein 2 attire un organe de freinage (non représenté sur le dessin), le plus souvent un disque, en vertu de sa force magnétique, de sorte que le frein agissant d'une manière purement mécanique est dégagé, c'est-à- dire mis hors d'action. Le montage 1 constitue ce qu'il est convenu d'appeler un circuit doubleur de tension ou également un double circuit redresseur demi-onde ou encore un "circuit Delon". Il est constitué par deux condensateurs 7 montés en série l'un par rapport à l'autre et en parallèle avec la sortie 4, la prise médiane 8 des condensateurs 7 étant reliée à l'une 3a des phases d'une source de tension alternative. Les deux bornes extérieures 9 des condensateurs 7 sont reliées chacune par l'intermédiaire d'une diode 10, 11 à l'autre phase 3b de la source de tension alternative, la diode 10 étant connectée par sa cathode et la.diode Il par son anode à la phase 3b. Le montage de la figure 2 correspond au dispositif 1 de la figure 1 à ceci près que dans le circuit de courant de roue libre formé par les diodes 10, Il est monté un interrup- teur 12 qui est disposé entre les deux diodes 10 et 11. Afin d'améliorer encore les caractéristiques de mise hors circuit par rapport au montage de la figure 2, la figure-3 montre encore un autre montage dans lequel, outre l'interrupteur 12, un interrupteur additionnel 13 est monté dans le circuit de courant de roue libre. Ainsi, chaque diode 10, 11 est reliée par l'intermédiaire d'un interrupteur respectif 12, 13 à l'une 3b des phases de la source de tension alternative. De plus, les deux bornes des interrupteurs 12, 13 situées du côté des diodes sont shuntées au moyen d'une résistance 14. REVENDICATIONS 1. Montage pour commander le comportement d'inductances, comme par exemple des électro-aimants ou analogues, à la mise en circuit et hors circuit, et en particulier le courant de démarrage et de coupure d'une bobine, excitée par un courant continu, d'un frein électromagnétique d'un moteur électrique, caractérisé en ce qu'en amont de l'inductance (5, 6) est connecté un double circuit redresseur demi-onde (1) agissant en tant que doubleur de tension. 2. Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'en parallèle à l'inductance (5, 6) sont montés en série l'un par rapport à l'autre deux condensateurs (7) dont la prise médiane (8) est reliée directement à l'une (3a) des phases et dont les bornes extérieures (9) sont reliées chacune par l'intermédiaire d'une diode (10, 11) à l'autre phase (3b) d'une source de tension alternative (3) et en ce que des électrodes différentes de chaque diode (10, 11) sont connectées entre elles. 3. Montage suivant la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce que dans le circuit (9, 10, 11) reliant les deux bornes extérieures (9) des condensateurs (7) par l'intermédiaire des diodes (10, 11) est monté un interrup- teur (12). 4. Montage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'interrupteur (12) est disposé entre les deux diodes (10 et 11) et est relié par une borne à l'une (3b) des phases de la source de tension. 5. Montage suivant la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce que chaque diode (10, 11) est reliée respectivement par l'intermédiaire d'un interrupteur (12, 13) à l'une (3b) des phases de la source de tension, et en ce que les bornes des deux interrupteurs (12, 13) reliées aux diodes (10, 11) sont shuntées au moyen d'une résistance (14). 6. Montage suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les interrupteurs (12, 13) sont réalisés sous forme de contacteurs. 7. Montage suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les interrupteurs (12, 13) sont couplés par voie mécanique et/ou électromécanique.