Brevet FR2486614A1 — publié le 19820115

L'invention concerne un dispositif d'entraînement commandé pour gros appareils, en particulier pour moutons et engins analogues, possédant une source d'alimentation électrique, des appareils d'entraînement électriques alimentés à partir de la source par une commande de démarrage, des organes de pompage hydrauliques entraînés par les appareils d'entraînement électriques, commandés par une commande de pompage et passant à l'arrêt de celle-ci à un état de débit nul, des appareils d'entraînement hydrauliques alimentés par les organes de pompage, ainsi que des organes d'accouplement pour relier les appareils d'entraînement hydrauliquesà un arbre menant de l'engin. De tels dispositifs sont connus; ils possèdent habituellement un moteur électrique auquel est accouplée une pompe hydraulique, un moteur hydraulique alimenté par la pompe et entraînant l'engin, un mouton par exemple, en particulier avec interposition d'un engrenage, des accouplements amortissant les à-coups étant prévus habituellement entre le moteur électrique et la pompe et entre le moteur hydraulique et l'engrenage ou l'engin. De plus, le dispositif comprend généralement une commande de démarrage qui, par un montage étoile-triangle, permet d'accélérer le moteur électrique à pleine vitesse pendant que la pompe hydraulique est encore à une position où elle n'envoie pas de liquide hydraulique au moteur hydraulique, de sorte que l'accélération du moteur électrique se fait à vide. La pratique montre que, malgré ces conditions de démarrage du moteur électrique, les courants de démarrage sont très supérieurs aux courants normaux pendant le service, ce qui pose des problèmes surtout si le moteur doit être alimenté, sur un chantier isolé par exemple, par un groupe électrogène à moteur diesel ou une source d'alimentation analogue. Partant de cet état de la technique, l'invention vise à créer un dispositif d'entraînement perfectionné, avec lequel la charge de la source d'alimentation électrique pendant la phase de démarrage soit réduite davantage, de sorte qu'il devient possible d'utiliser des connexions électriques de plus faible puissance nominale et des fusibles (ou des protections analogues) plus faibles. Selon l'invention, un dispositif comme indiqué au début est essentiellement caractérisé en ce que les appareils d'entraînement électriques comprennent deux moteurs électriques, que les organes de pompage comprennent deux pompes hydrauliques, que les appareils d'entraînement hydrauliques comprennent deux moteurs hydrauliques, que chaque fois un moteur électrique, une pompe hydraulique correspondante et un moteur. hydraulique correspondant sont reliés en un montage en série, que les deux montages en série ainsi formés sont branchés en parallèle entre la source d'alimentation électrique et les dispositifs d'accouplement, que les dispositifs d'accouplement comprennent un accouplement sur chacun des arbres de sortie des deux moteurs hydrauliques et un mécanisme de jonction sur le cbté mené des accouplements et en ce que la commande de démarrage comporte un premier temporisateur, par lequel un commutateur conjoncteur pour un moteur électrique est enclenché à la fin d'une première temporisation prédéterminée à la suite de l'actionnement - en particulier manuel - d'un commutateur conjoncteur pour l'autre moteur électrique. L'avantage décisif d'un tel dispositif d'entraînement commandé selon l'invention est que la puissance d'entraînement pour l'engin est fournie par une disposition en parallèle de deux moteurs électriques, dans laquelle une commande forcée assure d'abord la mise en marche d'un moteur dans un montage en étoile, suivie par la commutation à un montage en triangle lorsqu'une vitesse de rotation prédéterminée est atteinte, et assure ensuite seulement, lorsque ce moteur a atteint sa vitesse de consigne ou vitesse nominale, la mise en marche du deuxième moteur, d'abord dans un montage en étoile puis en triangle jusqu'à sa vitesse nominale.De cette manière, la source de courant, un groupe électrogène à moteur diesel par exemple, ne doit jamais fournir une puissance supérieure à la somme de la puissance à vide d'un moteur et de la puissance maximale pendant la phase de démarrage du second moteur. Comparativement à un dispositif d'entraînement qui ne comporte qu'un seul moteur électrique, la puissance nominale du groupe électrogène à moteur diesel, ou la puissance installée à protéger par des fusibles ou des organes analogues, peut etre réduite de 40 % si les deux moteurs électriques utilisés conformément à l'invention possèdent la même puissance nominale. Il s'est avéré avantageux que la commande de démarrage comporte un second temporisateur qui, à la fin d'une seconde temporisation prédéterminée à la suite de l'enclenchement du commutateur conjoncteur pour ledit moteur électrique, enclenche un commutateur conjoncteur pour la commande de pompage commune aux pompes hydrauliques. De cette manière, la commande de pompage est seulement enclenchée ou validée après. expiration d'une seconde temporisation à la suite de la mise en marche du second moteur, ce qui assure que ce second moteur a également atteint sa vitesse nominale ou vitesse de service avant que les pompes ne puissent commencer à débiter. Si l'on ne tient pas compte des pertes inévitables, les deux moteurs électriques peuvent donc & re accélérés 8 pleine vitesse en étant pratiquement à vide. Il s'est avéré également avantageux, selon une autre caractéristique de l'invention, de prévoir un troisième temporisateur qui ne valide un ordre d'arrêt pour les deux moteurs électriques que si, à la suite d'un signal d'arrêt, les pompes hydrauliques ont été ramenées à leur position de débit nul. Cette temporisation à l'arrêt des moteurs électriques a l'avantage que ces moteurs contribuent à un freinage plus rapide de l'engin, éventuellement avec restitution d'énergie électrique au réseau. En effet, à la réduction du débit des pompes hydrauliques, l'engin, poursuivant sa marche sous l'effet de son inertie, entraîne alors les moteurs hydrauliques à une vitesse supérieure à celle correspondant au débit des pompes hydrauliques. Les moteurs hydrauliques travaillent de ce fait comme des pompes hydrauliques, tandis que les pompes hydrauliques travaillent comme des moteurs hydrauliques et ont tendance à être accélérées jusqu'à une vitesse supérieure à leur vitesse nominale. Cette tendance s'oppose auxcouplesde freinage des moteurs électriques, travaillant pendant cette phase de fonctionnement à la façon de génératriees, à condition que la puissance électrique produite par elles puisse être restituée au groupe électrogène ou au réseau par les commutateurs encore fermés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple da réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est un schéma synoptique fortement simplifié pour la phase de démarrage d'un dispositif d'entraînement commandé selon une forme de réalisation préférée de l'invention; et - la figure 2 est un schéma synoptique analogue pour la phase de freinage de ce dispositif. Le schéma de la figure 1 comporte > à gauche, une source d'alimentation électrique S, pouvant être constituée par un raccor- dement au secteur, par exemple, mais en particulier par un groupe électrogène à moteur diesel. La sortie de la source d'alimentation S, représentée par une ligne unique bien qu'il s'agisse généralement d'un raccordement triphasé à trois ou quatre conducteurs, se divise ensuite et mène d'une part - en haut sur la figure 1 - à un premier commutateur conjoncteur E 1 et d'autre part -.un peu plus bas sur la figure 1 - à un second commutateur conjoncteur E 2. En série avec le premier conjoncteur E 1 sont montés un premier moteur électrique M 1, un premier accouplement K 1, une première ompe hydraulique P 1, un premier moteur hydraulique 1114 1 et un second accouplement K 2. En série avec le second conjoncteur E 2 sont montés un second moteur électrique N 2, un troisième accouplement K 3, une seconde pompe hydraulique P 2, un second moteur hydraulique HEl 2 et un quatrième accouplement K 4. Les côtés menés du second accouplement K 2 et du quatrieme accouplement K 4 sont reliés aux deux entrées d'un mécanisme de jonction G, dont l'arbre mené est relié à l'engin R à entraîner. Dans le cas le plus simple, le mécanisme G peut être constitué dedeux roues dentées menantes et d'une roue dentée intermédiaire menée par elles, les roues menantes étant reliées aux arbres de sortie des accouplements K 2 et K 4 et la roue intermédiaire menée étant reliée à l'arbre menant de l'engin R. La figure 1 montre en outre que la sortie du premier conjoncteur E 1 est connectée à une entrée de commande du second conjoncteur E 2 par un premier temporisateur Z 1, sur lequel est ajustée une première temporisation prédéterminée. Le dispositif comprend en outre un interrupteur de pompage PS qui est connecté par un troisième commutateur conjoncteur E 3, servant de commutateur de validation, à une commande de pompage St, à la sortie de laquelle sont branchées en parallèle les deux pompes hydrauliques P 1 et P 2. Les sorties de ces dernières sont reliées entre elles par une canalisation égalisatrice Ai. Entre la sortie du second conjoncteur E 2 et une entrée de commande du troisème conjoncteur E 3 est connecté en outre un second temporisateur Z 2, sur lequel peut être ajustée ou est ajustée une seconde temporisation prédéterminée. Le mécanisme de jonction G peut être constitué aussi d'un engrenage comme décrit dans la demande de brevet français 80 17575- déposée par la demandresse le 8 août 1980 et intitulée "Mouton vibrant pour battre et/ou extraire des éléments". Dans ce cas, le mécanisme de jonction G fait partie intégrante d'un mouton vibrant et comporte deux. roues dentées entraînées en rotation dans des sens contraires et sur les arbres desquelles sont disposés deux rotors à balourd. La commande de pompage St peut être formée, par exemple, d'un appareil de réglage asservi de la société Moog, Bèblingen, RFA, du type D 062/5 par exemple, comme décrit dans la notice'boog Servoverstellgerdte für Verstellpumpen und Verstellmotoren" de cette firme. Pendant la phase de démarrage, le dispositif d'entraSne- ment commandé de la figure 1 travaille comme suit Lorsque le premier conjoncteur E 1 est fermé manuellement, la tension d'alimentation de la source d'alimentation S est appliquée au premier moteur électrique M 1; le premier temporisateur Z 1 commence à fonctionner en même temps. Le premier moteur électrique M 1 commence à tourner, en particulier dans un montage en étoile si, comme supposé dans ce qui précède, il stagit d'un moteur triphasé. Lorsqu'il a atteint une vitesse prédéterminée, son bobinage est branché de façon habituelle (non représenté) en triangle, ce qui l'accélère à sa vitesse nominale ou de service. C'est à peu près à ce moment que la première temporisation ajustée ou préfixée sur le temporisateur Z1 est presque terminée sa duree ayant été ajustée un peu plus longue pour plus de sûreté de sorte qu'un signal de commande est produit peu après cela pour le second conjoncteur E 2, lequel se ferme alors. Le second moteur électrique M 2 peut maintenant démarrer aussi de la manière décrite plus en avant, et prendre sa vitesse de service. Le second temporisateur commence également à fonctionner au démarrage du second moteur électrique N 2 ou, plus précisément, à la fermeture du second conjoncteur E 2.La deuxième temporisation, ajustée sur le second temporisateur Z 2, se termine quand - ou, pour plus de sûreté, peu après que - le second moteur électrique M 2 a atteint sa vitesse de service, de sorte que le troisième conjoncteur E 3 reçoit un signal d'enclenchement ou de fermeture pour, à condition que l'interrupteur de pompage PS ait également été fermé entre temps, enclencher ou activer la commande de pompage ST, laquelle a maintenu les pompes hydrauliques P 1, P 2 à une position de débit nul jusqu'à cet instant. La manoeuvre d'un organe de réglage de cette commande, représenté sous forme d'un levier H sur la figure 1, permet après cela de faire débiter les pompes P 1, P 2 - branchées en parallèle pour ce qui concerne la commande - comme désiré. La description qui précède montre que, dans un dispositif d'entraînement selon l'invention, primo, les deux moteurs électriques M 1, M 2 sont accélérés l'un après l'autre à leur vitesse nominale, de sorte que la pointe de charge de la source d'alimentation est maintenue aussi faible que possible, secondo, que la commande de pompage, en liaison avec le second temporisateur Z 2 et l'interrupteur de validation ou troisieme conjoncteur E 3, assurent le démarrage à vide des moteurs électriques N 1, M 2, puisque les pompes hydrauliques P 1, P 2 ne peuvent être amenées à débiter que si les deux moteurs électriques ont atteint leur vitesse nominale. Les moteurs hydrauliques HM 1, HM 2 peuvent démarrer des que les pompes P 1, P 2 ont commencé à débiter du liquide hydraulique, ce qui, par l'intermédiaire du mécanisme de jonction G, fait finalement démarrer aussi le mouton R. L'ensemble du dispositif d'entraînement a maintenant atteint son régime normal. I1 est encore à noter que les quatre accouplements K 1 à K 4 servent à accoupler les arbres reliés par eux en amortissant les vibrations et les brusques variations de vitesse de rotation. I1 s'agit de préférence d'accouplements élastiques, à griffes ou crabots par exemple. Au sujet du schéma de figure 1, il est à noter que les liaisons électriques y sont représentées par des lignes continues fines, les liaisons mécaniques (arbres) par des lignes continues grasses et les canalisations hydrauliques par des doubles lignes continues. La canalisation égalisatrice AL faisant partie de ces dernières et reliant les sorties des pompes P 1, P 2 entre elles sert à égaliser ou compenser les inévitables différences de débit de ces pompes, de sorte que les deux moteurs hydrauliques HM 1, HM 2 sont branchés parfaitement en parallèle quant à leur alimentation en liquide hydraulique. Le schéma de figure 2 se distingue uniquement de celui de figure 1 par l'adjonction d'un troisième temporisateur Z 3 et d'un interrupteur d'arrêt A. t'entrée du temporisateur Z 3 est connectée à la sortie de l'interrupteur d'arrêt A, à laquelle sont connectés en outre, en parallèle, le premier et le second conjoncteur E 1, E 2, de même qu'une entrée de commande de l'interrupteur de pompage PS. Quand l'interrupteur d'arrSt A, constitué par un contact de repos, est ouvert alors que le dispositif dssentraSnement travaille dans l'état normal décrit ci-dessus relativement à la figure 1, il en résulte un signal de commande par lequel est ouvert d'abord l'interrupteur de pompage PS, fermé jusqu'alors, ce qui a pour effet que la commande de pompage ST ramène le débit des pompes hydrauliques P 1, P 2 à zéro dans un laps de temps aussi court que possible mais néanmoins fini, de deux à trois secondes par exemple. Le signal produit par l'ouverture de l'interrupteur d'arrêt a fait démarrer en même temps le troisème temporisateur Z 3. Pendant que le débit des pompes hydrauliques P 1, P 2 est étranglé assez rapidement, l'appareil entraîné, ctest-à-dire le mouton R, continue d'abord à marcher encore relativement vite, de sorte qu'il entraîne les moteurs hydrauliques, par l'intermédiaire du mécanisme G et des accouplements K 2, K 4, à une vitesse supérieure à celle correspondant au débit des pompes P 1, P 2.De ce fait, les moteurs hydrauliques HM 1, HM 2 travaillent, pendant cette phase de fonctionnement, comme des pompes faisant tourner les pompes P 1, P 2 à la façon de moteurs hydrauliques, avec la tendance de les faire tourner au-dessus de leur vitesse nominale. I1 s'ensuit que les moteurs électriques M 1, M 2 accouplés aux pompes sont accélérés également et commencent à travailler comme des génératrices restituant de l'énergie électrique à la source d'alimentation, c'est-à-dire au secteur ou au groupe dlectrogene, par exemple, ce qui est possible parce que, malgré l'actionnement de l'interrupteur d'arrêt A, les conjoncteurs E 1, E 2 des moteurs électriques sont encore fermés. Pendant qu'ils travaiEent comme génératrices, les moteurs électriques M 1, M 2 consomment une partie de l'énergie cinétique de l'engin continuant à marcher sur sa lancée; ce qui freine l'engin plus rapidement, pendant que se poursuit la réduction du débit des pompes P 1, P 2 à miro. Quand les pompes P 1-, P 2 tournent à vide, la temporisation ajustée sur le temporisateur Z 3 est également dcoulde, de sorte que ce temporisateur délivre des ordres d'ouverture pour les conjoncteurs E 1 et E 2, ce qui arrête complètement le dispositif d' entraînement.' Des essais ont montré qu'un freinage tel que décrit ci-dessus permet effectivement de réduire le temps de freinage de 40 %. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement commandé pour gros appareils, en particulier pour moutons et engins analogues, possédant une source d'alimentation électrique, des appareils d'entraînement électriques alimentés à partir de la source par une commande de démarrage, des organes de pompage hydrauliques entraînés par les appareils d'entrat- nement électriques, commandés par une commande de pompage et passant à l'arrêt de celle-ci à un état de débit nul, des appareils d'entrat- nement hydrauliques alimentés par les organes de pompage, ainsi que des organes d'accouplement pour relier les appareils d'entraînement hydrauliques à un arbre menant de l'engin, caractérisé en ce que les appareils d'entraînement électriques comprennent deux moteurs électriques (M 1, M 2), que les organes de pompage comprennent deux pompes hydrauliques (P 1, P 2), que les appareils d'entraînement hydrauliques comprennent deux moteurs hydrauliques (HM 1, HM 2), que chaque fois un moteur électrique (M 1, M 2), une pompe hydraulique (P 1, P 2) correspondante et un moteur hydraulique (HM 1, HM 2) correspondant sont reliés en un montage en série, que les deux montages en série ainsi formés sont branchés en parallèle entre la source d'alimentation électrique (S) et les dispositifs d'accouplement (K 2, K 4, G), que les dispositifs d'accouplement.(K 2, K 4, G) comprennent un accouplement (K 2, K 4) sur chacun des arbres de sortie des deux moteurs hydrauliques (HM 1, HM 2) et un mécanisme de jonction (G) sur le côté mené des accouplements (K 2, K 4) et en ce que la commande de démarrage comporte un premier temporisateur (Z 1), par lequel un commutateur conjoncteur (E 2) pour un moteur électrique (M 2) est enclenché à la fin d'une première temporisation prédéterminée à la suite de l'actionnement - en particulier manuel - d'un commutateur conjoncteur (E 1) pour l'autre moteur électrique (M 1). 2. Dispositif d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de démarrage comporte un second temporisateur (Z 2) qui, à la fin d'une seconde temporisation prédéterminée à la suite de l'enclenchement du commutateur conjoncteur (E 2) pour ledit moteur électrique (M 2), enclenche un commutateur conjoncteur (E 3) pour la commande de pompage (St) commune aux pompes hydrauliques (P 1, P 2). 3. Dispositif d1entrainement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les sorties des deux pompes hydrauliques (P 1, P2) sont reliées l'une à l'autre par une canalisation égalisatrice (AL). 4. Dispositif d'entraînement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième temporisateur (Z 3), par lequel peut être.produite l'ouverture des commutateurs conjoncteurs (E 1, E 2) pour les deux moteurs électriques (M 1, M 2) après l'écoulement d'une troisième temporisation prédéterminée à la suite de l'ouverture du commutateur conjoncteur (E 3) pour la commande de pompage (St).