Brevet FR2522449A1 — publié le 19830902

Montage de commande de la vitesse de rotation d'un moteur de ventilateur, notamment dans une hotte aspirante. L'invention concerne un montage de commande de la vitesse de rotation d'un moteur de ventilateur, notamment dans une hotte aspirante, comportant une résistance avec une ou plusieurs prises de réglage montée dans le circuit de charge permettant de régler le courant de charge du moteur de ventilateur. Pour régler la vitesse de rotation de moteurs de ventilateurs, on connatt les commandes par coupe et les commandes par groupes d'impulsions. Le courant de charge ainsi réglé arrivant au moteur du ventilateur est commuté périodiquement. Ces variations brusques ont pour conséquence, en raison d'inversions d'aimantation dans le moteur, des courants de commutation élevés qui produisent de forts champs magnétiques. De ce fait, l'enroulement ou le stator du moteur peut être mis en vibrations par l'alternance des champs magnétiques, vibrations dont la fréquence est émise par le moteur sous forme de bruit de structure. L'arbre du moteur subit également l'effet des forces des champs magnétiques alternatifs, de sorte qu'il se produit des bruits de paliers en raison du jeu radial indispensable dans les paliers, étant donné que, dans ce cas, il n'est possible que théoriquement de produire un champ magnétique absolument homogène. Du fait du puissant champ magnétique lors de l'inversion d'aimantation, de très grandes forces radiales s'exercent sur l'arbre du moteur de sorte que les paliers s'usent ou se détériorent plus vite.Au fur et à mesure qu'augmente le nombre d'heures d'utilisation, les bruits de fonctionnement augmentent également, étant donné que les jeu radial des paliers augmente. Dans les hottes aspirantes notamment, les bruits de fonctionnement sont amplifiés par les effets de résonance qui se manifestent dans les volumes creux ou du fait du guidage de l'air. Il en est de même pour le bruit de structure du moteur, dont la fréquence est transmise à ltenvironnement par le carter de la hotte aspirante qui agit comme une membrane. Dans le cas notamment de mauvaises conditions de montage qui provoquent une amplification acoustique des bruits de fonctionnement, des mesures d'isolation phonique sont indispensables. Par suite des opérations de mise en marche et d'arrêt avec des tensions et des courants de grande amplitude, il se produit des impulsions parasites haute fréquence qui provoquent des parasites dans les installations de réception telles qu'appareils de radio et de télévision. A l'intérieur de la zone de fonctionnement d'une telle commande, qui n'est pas limitée au local de fonctionnement de la commande, on ne peut avoir de réception sans parasites sans prendre d'importantes dispositions supplémentaires. On connaît, d'après la Demande de Brevet DE-OS 30 14 946, un montage de commande pour régler la vitesse de rotation des ventilateurs dans des hottes aspirantes, dans lequel les difficultés mentionnées ci-dessus ont été résolues; toutefois, ce montage de commande de la vitesse de rotation nécessite encore des circuits relativement coûteux. Le but de l'invention est de procurer un montage de commande de la vitesse de rotation d'un moteur de ventilateur du type précité permettant d'assurer un fonctionnement silencieux, que les tensions de service soient faibles ou élevées, et de réduire autant qu'il est possible le coût des circuits. Ce but est atteint selon l'invention par le fait que chaque prise de réglage de la résistance est reliée par une paire de dérivations à une paire de contacts d'un commutateur d'addition (ou additionneur), placé dans le circuit de charge, et que dans chaque paire de dérivations, la dérivation reliée au contact le plus près de la position d'arrêt de l'additionneur comporte un redresseur. Le montage de commande de la vitesse de rotation peut être monté à partir d'éléments modulaires simples. Il fonctionne sans les ondes harmoniques et sans les effets de vibrations parasites, qui apparaissaient avec les commandes par coupe ou les commandes par groupes d'impulsions, étant donné que le courant de charge n'est jamais coupé. Les composants nécessaires au montage de commande ainsi que ceux de l'additionneur avec son curseur d'addition peuvent être facilement placés sur une carte de circuits imprimés. Le commutateur principal peut également être intégré. On obtient une commande strictement sinusoldale, pratiquement progressive, du moteur de ventilateur. Lors du déplacement du curseur d'addition de l'additionneur, selon la position de ce curseur, la demi-onde positive ou la demi-onde négative du courant de charge de base sinusoi- dal, déterminé par la résistance se trouvant dans le circuit de charge ou par celle des prises de réglage montées dans le circuit de charge, Est amplifiée. Ceci influe sur la demionde sinusoldale. Ainsi, le montage de commande peut également être considéré comme régulateur de vitesse de rotation sinusoldal. Le courant alternatif dissymétrique apparaissant alors conduit pratiquement à une augmentation d'amplitude et, de ce fait, à un accroissement de la valeur efficace du courant de charge, et ainsi à une augmentation de la vi tesse de rotation du moteur.Afin de pouvoir agir graduellement sur les deux demi-ondes sinusoldales, les redresseurs peuvent être montés dans les paires de dérivation se faisant suite, avec le même sens de passage ou un sens de passage alterné. De cette façon, on peut obtenir par exemple avec une prise de réglage fixe sur la résistance, par exemple avec une prise centrale, en partant d'un courant de charge de base déterminé par la résistance existant dans le circuit de charge, un échelonnement à cinq paliers du courant de charge. Au moteur est fourni un courant de charge de base, comportant toujours une demi-onde positive et une demi-onde négative qui, toutefois, si un redresseur est raccordé au circuit de charge par le curseur d'addition, est dissymétrique. On obtient de cette façon pour ainsi dire une connexion en cascade avec chaque fois une nouvelle valeur efficace moyenne du courant de charge. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'exemples de réalisation représentés shcématiquement sur le dessin, sur lequel la figure 1 représente un premier exemple de réalisation; la figure 2 représente une forme de réalisation du commutateur d'addition; la figure 3 représente un deuxième exemple de réalisation; et les figures 4 et 5 sont des courbes destinées à expliquer le mode de fonctionnement du montage de commande des vitesses de rotation. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, il y a, dans le circuit de charge d'un moteur de ventilateur à courant alternatif M une résistance R comportant plusieurs prises de réglage A1 à An La commande du courant de charge lors du réglage de la vitesse de rotation s'effectue par cette résistance R. Chacune des prises de réglage A1 - An est reliée par une paire de conducteurs ou une paire de dérivations ZP1 - ZPn respectivement à une paire de contacts KP1 à KPn d'un additionneur AS. Chaque paire de dérivations ZP1 - ZPn est cons tituée de deux dérivations Z11 - Z12' Znî - Zn2 La totalité de la résistance R est shuntée par une paire de conducteurs de pontage ZS1 - ZS2t Cette paire de conducteurs de pontage est constituée par les conducteurs de pontage ZS1 et ZS2 qui sont raccordés aux contacts KS1 et KS2 de l'additionneur AS. Les dérivations Z11 - Zon1' qui sont reliées respectivement aux contacts K11 - Knî situés les plus près de la position arrêt de l'additionneur AS, comportent des redresseurs G. Comme on le voit sur la figure 1, les sens de passage des redresseurs G sont respectivement en sens inverse l'un de l'autre dans les paires de dérivations ZP1 - ZPn se faisant suite, c'est-à-dire jusqu'd la paire de conducteurs de pongage ZS1 ZS2. L'additionneur AS est représenté sur la figure 1 dans sa position d'arrêt. Un curseur S bute ici contre une butée ST. Dans cette position d'arrêt, le curseur S réalisé en matériau conducteur peut encore être en contact avec un contact relié à la phase principale HP du réseau; toutefois, dans la position d'arrêt, le curseur peut également être séparé de ce contact. Dans cette position d'arrêt, le curseur se trouve toutefois séparé des contacts de l'additionneur AS. A l'aide d'un organe d'actionnement B, le curseur S peut être déplacé dans le sens d'une flèche SR.Ce faisant, le curseur peut être amené dans une première position dans laquelle il est en contact avec le contact K1 qui est relié par une canalisation L avec l'une des extrémités de la résistance Rt Ce faisant, le circuit de charge est fermé et le moteur de ventilation M est alimenté avec un courant de charge de base qui est limité par la valeur totale de résistance de la résistance R. Le curseur S peut être déplacé dans le sens de la flèche SR à l'aide de la poignée d'actionnement B fixée dessus jusqu'à ce qu'il vienne toucher tous les contacts K1 - KS2 de l'additionneur AS. Dans l'exemple de la figure 1, ceux-ci sont disposés dans une rangée et le curseur S a une forme rectiligne et il a une longueur minimale qui correspond à la longueur de la rangée à l'intérieur de laquelle sont disposés les contacts de l'additionneur AS. La figure 2 représente l'exemple de réalisation d'un additionneur AS dans lequel les contacts K1 - KS2 sont disposés sur un cercle. Le long de ce cercle, l'additionneur AS, qui est raccordé à la phase principale HP du réseau, peut être déplacé de la position d'arrêt dans laquelle il appuie contre la butée ST. Le déplacement du curseur S correspond, du point de vue d'un utilisateur, au déplacement d'un potentiomètre, c'est-à-dire qu'on peut obtenir en utilisation un réglage pratiquement progressif de la vitesse de rotation, mais toutefois, les possibilités de réglage des vitesses de rotation sont échelonnées. Le nombre de ces paliers de réglage de vitesse dépend du nombre des prises de réglage fixes Af - An sur la résistance R; en utilisant des redresseurs G, on double le nombre des paliers de vitesses. Ceci est illustré sur l'exemple de la figure 3, dans lequel la résistance R est munie d'une seule prise centrale de réglage AM. Pour des raisons de simplification, on n'a pas représenté les autres composants du montage qui coincident avec ceux de la figure 1. Lorsque le curseur touche le contact K1 dans l'exemple de la figure 3, il passe dans le circuit de charge un courant de charge de base I1 sinusoldal, comme représentésur la figure 4(a). Si, en continuant à se déplacer, le curseur S vient au contact du contact K11, la résistance R dans le circuit de charge est shuntée pendant l'une des demi-ondes sinusoldales, par exemple pendant la demi-onde positive, par l'effet du redresseur G dans la dérivation Z11 La demionde sinusoldale dans le sens de passage du redresseur G a une amplitude accrue et il passe, comme représenté sur la figure 4'b), un courant 12. La demi-onde sinusoidale est encore influencée par la grandeur de la valeur totale de résistance de la résistance R. Elle correspond pour cette raison à l'amplitude du courant de charge de base I1. Si le curseur est poussé plus loin, il vient au contact du contact K12. Dans cette position de connexion, la moitié de la résistance R est shuntée de sorte qu'il passe pour les deux demi-ondes sinusoldales un courant plus élevé I2 comme il est représenté sur la figure 4(c). Si le curseur atteint le contact KS1, pour l'une des demi-ondes sinusoidales dans l'exemple représenté, la demi-onde inférieure de l'amplitude du circuit de charge est accrue et prend une valeur I3, comme représenté sur la figure 4(d), du fait que le sens de passage du redresseur G est inversé.La totalité de la résistance R n'est shuntée que pour la zone de cette demi-onde négative, tandis que, pour la demi-cnde positive, la moitié de la valeur de la résistance influe sur le circuit de charge. Lorsque le curseur a atteint sa position terminale et touche le contact KS2, la totalité de la résistance R est shuntée pendant les deux demi-ondes et on obtient un courant de charge accru pour les deux demi-ondes sinusoldales, comme représenté en I3 sur la figure 4(e). Comme expliqué en détail ci-dessus, l'invention permet d'obtenir, en montant un redresseur G dans un conducteur de chaque paire de dérivation,une augmentation graduelle de la valeur efficace du courant de charge, en agissant respec tivement sur l'une des deux demi-ondes sinusoidales. On obtient sans difficultés de cette façon un réglage de la vitesse de rotation comportant dix paliers. Comme il a été expliqué ci-dessus, on obtient déjà avec une seule prise de réglage centrale AM un réglage à cinq paliers de la vitesse de rotation, comme il a ëté expliqué à l'aide des figures 3 et 4.La commande purement sinusordale du moteur est conservée ici, de sorte que le montage fonctionne sans ondes harmoniques ni effets de vibrations para;sites-qui se produisent avec les commandes par coupe ou les commandes par groupes d'impulsions, car le courant de charge n'est jamais arrêté. La figure 5 représente schématiquement la tension du moteur se réglant graduellement sur les paliers correspondants a à e, qui est égale à la tension du réseau au palier e. Le montage représenté, comme on le voit sur la figure 3, peut être logé sans difficultés comme unité de connexions SE sur une carte de circuits imprimés, ce-qui simplifie le montage du circuit de commande de la vitesse de rotation. Le moteur M, le condensateur C et la résistance R peuvent également être logés dans une unité modulaire ME qui est reliée par un câble approprié et une liaison d'enfichage à l'unité de connexions. On peut utiliser, pour les redresseurs G, des diodes comme représenté dans l'exemple de la figure 1. Il est en outre possible d'utiliser des redresseurs commandés comme dans l'exemple de la figure 3 et, dans ce cas, ces redresseurs commandés peuvent être des transistors ou des triacs, qui deviennent conducteurs pour une position correspondante du curseur S. On obtient avec l'invention pratiquement un accroissement d'aplitude qui provoque l'accroissement des valeurs efficaces des courants de charge donnés pour chaque palier de connexion. Etant donné qu avec l'invention on conserve constamment une commande sinusoidale du moteur, le montage de réglage de la vitesse de rotation de l'-invention peut également être considéré comme régulateur de vitesse de rotation sinusoidal. Dans les exemples représentés, les redresseurs G dans les paires de dérivations ZP1 - ZPn se faisant suite, ou dans la paire de conducteurs de pontage ZS1, ZS2, sont montés avec chaque fois un sens de passage alterné. Il est naturellement également possible de prévoir pour les redresseurs dans chacune des paires de dérivations le même sens de passage. Revendications. 1. Montage de commande de la vitesse de rotation d'un moteur de ventilateur, notamment dans une hotte aspirante, comportant une résistance avec une ou plusieurs prises de réglage montée dans le circuit de charge, permettant de régler le courant de charge du moteur de ventilateur, caractérisé en ce que chaque prise de réglage (A1 ... An) de la résistance (R) est reliée par l'intermédiaire d'une paire de dérivations (ZP1 .. ZPn) à une paire de contacts (KP1 ... KPn) d'un commutateur d'addition (ou additionneur) (AS) situé dans le circuit de charge, et que, dans chaque paire de dérivations (ZP1 ...ZPn) la dérivation (Z11 ... Zon1) qui est reliée au contact (K11 ... Kni) situé le plus près de la position d'arrêt de l'additionneur (AS), comporte un redresseur (G). 2. Montage de commande de la vitesse de rotation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance est shuntée par une paire de conducteurs de pontage (ZS1, ZS2), qui est raccordée à une paire de contacts (KS1, KS2) de l'additionneur (AS), qui se trouve dans la succession des paires de contacts, le plus loin de la position arrêt de l'additionneur (AS). 3. Montage de commande de la vitesse de rotation selon la revendication 1 ourla revendication 2, caractérisé en ce que l'additionneur (AS) comporte un curseur (S) qui, en fonction de la position, connecte dans le circuit de charge les contacts ou paires de contacts mis en contact par lui et les dérivations ou les paires de dérivations. 4. Montage de commande de la vitesse de rotation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le curseur (S) appuie contre une butée (ST) dans la position d'arrêt, 5. Montage de commande de la vitesse de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les redresseurs (G) sont des diodes. 6. Montage de commande de la vitesse de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en coque les redresseurs (G) sont des redresseurs commandés qui, lorsque le contact correspondant est contacté par le curseur (S), deviennent conducteurs. 7. Montage de commande de vitesse de rotation selon la revendications 6, caractérisé en ce que les redresseurs commandés (G) sont réalisés en tant que triacs ou transistors. 8. Montage de commande de la vitesse de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la résistance (R) comporte une prise de réglage (AM) fixe. 9. Montage de commande de la vitesse de rotation selon la revendication 8, caractérisé en ce que la prise de réglage (AM) est une prise de réglage centrale. 10. Montage de commande de vitesse de rotation selon l'une quelconque des revendicatiosn 1 à 9, caractérisé en ce que les redresseurs (G) dans les paires de dérivations (ZP1 ... ZPn) se faisant suite ont un sens de passage alterné. 11. Montage de commande de vitesse de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les redresseurs (G) dans les paires de dérivations (ZP1 ... ZPn) se faisant suite ont le même sens de passage.