Brevet FR2527396A1 — publié le 19831125

I présente invention concerne un montage de circuit pour la modification de la vitesse de rotation de moteurs (à induction) g courant alternatif monophasé comportant un enroulement principal et un enroulement secondaire, ainsi qu'un condensateur de service monté entre l'enroulement principal et l'enroulement secondaire, en particulier ffi faible puissance électrique, pour ventilateurs et soufflantes, le montage de circuit comportant en outre, monté en parallèle avec l'enroulement secondaire, un diviseur de tension monté en série avec une diode. I1 existe déjà un montage de circuit du genre indiqué dans le préambule de ce mémoire, qui est connu par la demande de brevet allemand DE-AS 12 23 033. L'inconvénient que présente ce montage de circuit connu réside toutefois en ce que le diviseur de tension qui sert à la modification de la vitesse de rotation doit être prévu sous la forme d'une résistance de puissance, laquelle est soumise à un considérable dégagement de chaleur et doit, pour cette raison, être, en vue de ltévitement d'-u.n-c?zoc- de chaleur électrique, d'une dimension telle qu'elle puisse assurer à tout moment un écoulement suffisamment important de la chaleur. Abstraction faite de ce que les montages de circuits qui comportent des diviseurs de tension de ce genre, prévus sous la forme de résistances de puissance, ne peuvent, en raison de leur dimension, être intégrés directement à des moteurs (a induction) à courant alternatif monophasé de faible puissance électrique, tels que ceux qui sont nécessaires dans le cas de ventilateurs qui sont destinés à l'aération-ventilation de locaux, ces montages de circuits sont également relativement onéreux, en ordre principal à c2use de l'importante dépense qutil faut supporter pour les munir de diviseurs de tension se présentant sous la forme de résistances de puissance. En ce qui concerne l'aération-ventilation de locaux au moyen de ventilateurs, il ne s'agit pas seulement que les moteurs (à induction) à courant alternatif monophasé à faible puissance électrique qui sont utilisés comme commandes puissent faire l'objet d'une modification de la vitesse de rotation pour exercer une influence sur le-rendement d'air (m3/h). Bien plus, il est éwa- lement important que, par la modification de la vitesse de rotation, il puisse encore être obterLu un effet sur le niveau de bruit propre (niveau LA dB (A), et ce, de telle façon qu'avec la diminution du rendement d'air, il se produise aussi un con sidérable abaissement du niveau de bruit propre. Etant donné que cet effet ne pouvait pas être obtenu au moyen d'un montage de circuit tel que celui qui fait l'objet de la demande de brevet allemand DE-AS 12 23 033, le montage de circuit indiqué plus haut a été prévu, selon une autre proposition antérieure de réalisation, de telle sorte que le montage en série de la diode et de la résistance puisse facultativement être mis en circuit et mis hors circuit, que, lorsque le montage en série a été mis en circuit, l'enroulement secondaire et l'enroulement principal soient en commun reliés au réseau par l'intermédiaire d'un condensateur auxiliaire, et que, par la mise hors circuit du montage en série, une liaison directe de l'enroulement secondaire et de l'enroulement principal au reseau puisse en même temps être obtenue.Selon cette proposition, il est important que le condensateur auxiliaire soit prévu de telle sorte qu'a l'état de mise en circuit, il produise, non seulement à l'enroulement secondaire, mais, en êe temps, à l'enroulement principal, une chute de tension externe qui ait pour conséquence, en ordre principal, outre une certaine diminution de la vitesse de rotation, la diminution du bruit de marche du moteur, tandis que la diminution complémentaire de la vitesse de rotation de l'induit est provoquée par le montage en série comportant la diode et la résistance ohmique qui est uniquement relié à l'enroule- ment@second@ire. Ce montage de circuit permet bien, du feit de la mise en circuit et de la mise hors circuit du montage en série comportant la diode et la résistance ohmique, ou bien la marche à une vitesse de rotation déterminée par la résistance, ou bien la marche à la vitesse de rotation nominale qui résulte de la conception du moteur, de même qu'il permet également d'obtenir une dimi- nution du bruit de marche du moteur. Allais, abstraction faite de ce que, dans ce cas également, la résistance ohmique, qui est éventuellement prévue sousla forme d'un potentiomètre et qui est montée en série avec la diode, doit être prévue sous la forme d'une résistance de puissance et que ia prévision de cette résistance ohmique entraîne par conséquent les inconvénients déjà décrits plus haut, il est encore nécessaire de prévoir deux interrupteurs supplémentaires pour la commande convenable, répondant au but à atteindre, du montage de circuit en question. Le but de la présente invention est d'apporter un perfectionnement à un montage de circuit du genre qui est indiqué dans le préambule de ce mémoire, de telle façon qu'il puisse être réalisé sous une forme telle qu'il n'occupe qu'un espace réduit et que sa réalisation soit d'un prix avantageux, et qu'il puisse éventuellement être monté directement dans le moteur (à induction) à courant alternatif monophasé. En même temps, il sera cependant conservé l'avantage que le montage du circuit fonctionnera avec peu de pertes lors du réglage d'une vitesse de travail s'écartant de la vitesse de rotation nominale pour le moteur (à induction) à courant alternatif monophasé et que ce montage de circuit déterminera une diminution du bruit de marche du moteur et évitera un échauffement excessif. Le but de la présente invention qui vient d'être énoncé est atteint grâce à la caractéristique de réalisation du montage de circuit ici proposé qui est énoncée dans la première des revendications formulées en fin de ce mémoire, caractéristique qui réside en ce que l'enrounement secondaire et l'enroulement principal sont reliés -ou peuvent être reliés en commun au réseau par l'intermé aviaire d'un condensateur auxiliaire et en ce que le circuitcom- porte un transistor qui, par l'intermédiaire de son émetteur et de son collecteur, est monté en parallèle avec l'enroulement secondaire et en série avec la diode, tandis que la base du transistor est reliée à la sortie diviseur de tension, qui est monté en parallèle avec l'enroulem.ent secondaire. L'avantage particulier que présente ce montage de circuit réside en ce que le transistor fonctionne comme interrupteur de puissance et qu'il peut par conséquent être utilisé une résistance ohmique d'un genre de construction simple, comme diviseur de tension, au lieu d'une résistance de puissance résistant à la chaleur. La miniaturisation du montage du circuit qui découle de ceci permet d'adjoindre ce montage de circuit au moteur (à induction) à courant alternatif monophasé en économisant de l'espace, ou même, éventuellement, d'incorporer directement le montage de circuit au moteur. Dans de nombreux cas, il peut en outre s'avérer avantageux que, suivant une autre caractéristique de réalisation du montage de circuit qui fait l'objet de la présente invention, le diviseur de tension -soit un potentiomètre, pour la raison que, de cette manière, il pourra être obtenu une modification progressive, c'est-à-dire sans paliers, de la vitesse de rotation du moteur dans des limites données. Pour des raisons de sécurité de fonctionnement permanente et durable du montage du circuit, il est en outre prévu, suivant une autre caractéristique encore de réalisation de ce montage de circuit, qu'une résistance de protection soit montée entre la base du transistor et la sortie du diviseur de tension. D'autres particularités de réalisation et avantages que présente le montage de circuit qui.fait l'objet de l'invention apparaîtront à la lecture de la description de ce montage de circuit que lton donnera ci-après, de façon plus amplement détaillée. en se réfé- rant a des exemples de réalisation qui sont illustré par 1 @s des- sins annexés i ce mémoire. Dans ces dessins, la figure 1 est une vue d'un montage de circuit complet qui est destiné à la modification de la vitesse de rotation de moteurs (à induction) à courant alternatif monophasé; la figure 2 est une vue d'une partie du montage de circuit représenté sur la figure 1 qui est réalisée selon une variante d'exécution de la présente invention, et la figure 3 est un diagramme qui représente les bruits propres, calculés par des essais, d'un ventilateur fonctionnant à l'intervention d'un montage de circuit réalisé selon la présente invention pour l'aération-ventilation de locaux, comparativement aux bruits propres produits par un ventilateur de mode de fonctionnement classique et courant, à la vitesse de rotation nominale. Sur la figure 1 des dessins ci-annexés, on a représenté, comme moteur de commande d'un ventilateur 1 qui est destiné à--l'aéra- tion-ventilation de locaux, un moteur (à induction) à courant alternatif monophasé 2 qui comporte un enroulement principal 3 et un enroulement secondaire 4. A l'avant de l'enroulement secondaire 4, -il est en outre prévu un condensateur de service 5. Le moteur (à induction) à courant alternatif monophasé 2 est par conséquent prévu sous la forme d'un moteur à condensateur, et ce, de telle sorte que ltenroulement secondaire 4 reste de façon permanente en circuit avec le condensateur 5.De cette manière, il se forme dans l'entrefer du moteur 2 un champ tournant qui est plus régulier que ce ne serait le cas si seule la charge de courant de l'enroulement principal 3 et celle de l'enroulement d'induit provoquaient l'excitation du chanp. En ce qui concerne les ventilateurs destinés à l'aération et / ou à la ventilation de locaux, les moteurs (à induction) à courant alternatif monophasé tels que le moteur 2 sont conçus pour une faible puissance électrique, pour la raison que la mise en circulatno- de l1air n'exi@e qu'une puis sance utile minimale., Dans ce cas, il s'est toujours avéré difficile, jusqu'à présent, d'obtenir des modifications de vitesse de rotation souhaitables, par-exemple en vue de la diminution de la puissance de mise en circulation de l'air, pour la raison que l'on ne disposait que d'appareils de réglage réalisés de façon compliquée au point de vue de la technique et fonctionnant avec beaucoup de pertes, c'est-à-dire d'appareils de réglage onéreux.Ces appareils de réglage, a mettre en circuit entre le réseau et l'enroulement principal 3 du moteur 2, ont en outre pour inconvénient particulier ou bien outils amplifient le bruit de marche du moteur 2 dans le cas d'une diminution de la vitesse de travail par rapport à la vitesse de rotation nominale, ou bien qu'ils s'échauffent fortement en cas de fonctionnement continu et qu'ils exigent par conséquent, dans ce cas, un refroidissement complémentaire. Le montage de circuit qui est représenté sur la figure 1 des dessins ci-annexés est en revanche conçu de telle sorte qu'il puisse être réalisé sans complication appréciable en ce qui concerne la technique du montage et, pmr conséquent, moyennant une faible dé; pense, qu'il fonctionne avec peu de pertes et quasi sans échauffement, et qu'il réduise dans une mesure considérable le bruit de marche du moteur 2 en cas de diminution de la vitesse de travail. Le montage de circuit en question se caractérise par le fait que l'enroulement principal 3 et l'enroulement secondaire 4 qu'il comporte peuvent être reliés au réseau ou sont reliés au réseau, désigné par le nombre de référence 7, par l'intermédiaire d'un condensateur auxiliaire ô. De plus, il est prévu, monté en parallèle avec l'enroulement secondaire 4, un diviseur de tension 11, qui est monté en série avec une diode 10. Le circuit comporte en outre un transistor 6 qui, par son collecteur et par son émetteur, est relié en série à la diode 10 et, par conséquent, en parallèle avec l'enroulement secondaire 4, de même qu?en parallèle avec le diviseur de tension 11, tandis que la borne de base du transistor 6 est reliée à la sortie du divi seur de tension 11. Il s'est en outre avéré avantageux de monter une résistance de protection 12 en parallèle avec le condensateur auxiliaire a, pour la raison qu'une telle résistance de protection empeche les chocs de tension en retour à partir du condensateur auxiliaire d, lesquels, lorsque les appareils sont installés de façon à être prêts à être branchés pourraient faire ressentir de désagréables secousses électriques àla personne qui se charge d'établir le contact en emboîtant les fiches de prise de courant. Une résistance de protection 13 peut-également être prévue entre la borne de base du transistor 6 et la sortie du diviseur de tension 11, afin que tout endommagement soit évité en cet endroit. I1 peut également Qtre prévu dans le circuit un interrupteur 14 destiné à rendre facultativement actif ou inactif le montage en série du transistor 6 et de la diode 10 par rapport à l'enroulement secondaire 4. Lorsque l'interrupteur 14 est ouvert et que, par conséquent, le montage en série qui comporte le transistor 6 et la diode 10 a été rendu inactif, le moteur (à induction) à coùrant alternatif monophasé 2 est alimenté par l'intermédiaire du condensateur auxiliaire 8. La résistance externe du circuit principal est de cette manière accrue et il s'y manifeste une chute de tension, qui a pour effet de réduire dans une certaine mesure, mesure qui n'est, il est vrai, que relativement faible, la vitesse de rotation du moteur 2 par rapport à la vitesse nominale de celui-ci, qui est déterminée par la fréquence du réseau et par le nombre de poles. Déjè de cette manière, toutefois, il se présente au moteur 2 une dir,irution du niveau de bruit propre. Lorsque l'interrupteur 14 est fermé et quei par conséquent, dans le circuit en court-circuit pour l'enroulement secondaire 4, le montage en série comportant le transistor 6 et la diode 10, qui peut être influencé à 11 intervention du diviseur de tension 11, a été rendu inactif, il est induit par l'enroulement secondaire 4 une perturbation du champ magnétique dont la mesure est déterminée par le diviseur de tension 11.Par l'intermédiaire du montage en série comportant le transistor 6 et la diode 10, qui est rendu actif dans le circuit en court-circuit, il est alors induit dans l'enroulement secondaire 4 un courant continu pulsant qui provoque la perturbation du champ magnétique et qui, -de cette manierez influence le champ tournant dans l'entrefer du moteur, de telle sorte qu'il se présente une diminution supplémentaire de la vitesse de rotation de l'induit, et ce, en meme temps que s'établit une diminution du bruit de marche du moteur. La mesure de la modification de la vitesse de rotation du moteur est essentiellement fonction de la conception du diviseur de tension il, ctest-à-dire que la mesure dans laquelle le transistor 6 peut laisser passer le courant est- déterminée par la tension de sortie du diviseur de tension il, qui est reliée à la base du transistor. Dans le cas du montage de circuit qui est représenté sur la figure 1 des dessins ci-annexés, cette tension de sortie peut à son tour stétablir, dans des limites déterminées, en fonction de la conception des deux résistances du diviseur de tension 11 montées en série et, par conséquent, par le choix convenable de ces résistances. Dans le cas où il s'agit cependant de faire fonctionner le moteur 2 i une vitesse de rotation rég3aMle progressivenent, -c'est-8-dire sans paliers, il est recommandable de modifier le montage de circuit qui est représenté sur la figure 1 des dessins- ci-annexés de telle façon qu'il se présente sous la forme de celui qui est représenté sur la figure 2. Selon cette variante de réalisation, il est utilisé, comme divise@r de tension, un potentiomètre dont la sortie, réglable sans paliers, permet, par conséquent, dans des licites données, une modification sans paliers de la tension de sortie au potentiomètre. Etant donné que, de cette manière, la tension d'alimentation pour la base du transistor 6 peut etreréglée entre 0 et la valeur maximum, l'interrupteur 14 ntest pas nécessaire dans ce cas, pour la raison-que sa fonction peut entre assurée par la coopération du diviseur de tension 11 pouvant être modifié et du transistor 6. Les montages de circuits qui sont représentés dans les dessins ci-annexés et qui ont été décrits plus haut ont été soumis à essai pour des moteurs (à induction)- à courant alternatif monophasé 2 dont l'enroulement de travail 3 avait une résistance interne de 672# et dont l'enroulement secondaire avait une résistance interne de 250#, alors que le condensateur -de service avait une capacité de 1,5 F. Pour effectuer l'essai, on -a utilisé dans le montage de circuit un condensateur auxiliaire b qui avait également une capacité de 1,5 F, et l'on a utilisé un diviseur de tension de 10 k z . De plus, on a utilisé une diode du type 1 N 4007 et un transistor 6 du type BDY @0 A.Comme résistance de protection 12, on a utilisé une résistance de protection de 100 ksL et comme résistance de protection 13, on a utilisé une résistance de protection de 1,5 kfl L'essai visait à établir, en fonction de la vitesse de rotation du moteur, tant le niveau de bruit propre que le rendement d'air d'un ventilateur 1. Les résultats de la mesure du bruit propre et du rendement d'air dans le cas de. la vitesse de rotation réglable ont été comparés aux résultats correspondants qui avaient été obtenus dans le cas du fonctionnement du même ventilateurl à la vitesse de rotation nominale. Les résultats de l'essai, d'une part, peur le fonctionnement du ventilateur l pour l'aération et, d'autre part, pour le fonctionnement du ventilateur 1 pour la ventilation sont reunis dans le tableau donné ci-après: Vitesse Rendement Niveau de bruitLA tours/min. d'air m3/h dB(A) aér. vent. aér. vent. aér. vent. Ventilateurs à vitesse 2830 2840 39,0 29,4 34,5 36,2 nominale Ventilateur à vitesse 2770 2780 39,6 30,0 33,7 35,4 réglable 1800 1800 27,6 18,0 24,3 25,5 1300 1300 18,0 14,4 21,3 21,5 920 940 16,2 13,2 18,0 18,7 Le diagramme qui est donné sur la figure 3 des dessins ci-annexés est une représentation graphique des bruits propres qui ont été relevés lors de cet essai. ItEVìfDICATI0NS. 1. Montage de circuit pour la modification de la vitesse de rotation de moteurs (à induction) à courant alternatif monophasé co- portant un enroulement principal et un enroulement secondaire, ainsi qu'un condensateur de service monté entre l'enroulement principal et l'enroulement secondaire, en particulier à faible puissance électrique, pour ventilateurs et soufflantes, le montage de circuit comportant en outre, monté en parallèle avec l'enroulement secondaire, un diviseur de tension monté en série avec une diode, le montage de circuit étant caractérisé en ce que l'enroulement secondaire (4) et l'enroulement principal (3) sont reliés ou peuvent être reliés en commun au réseau (7) par l'intermédiaire d'un condensateur auxiliaire (a) et en ce qu'un transistor (6) est, par l'intermédiaire de son émetteur et de son collecteur, monté en parallèle avec l'enroulement secondaire (4) et en série avec la diode (10), tandis que la base du transistor est reliée à la sortie du diviseur de tension (11), qui est monté en parallèle avec l'enroulement secondaire (4). 2. Montage de circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diviseur de tension (11) est un potentiomètre (figure 2). 3. Montage de circuit suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 22 caractérisé en ce qu'une résistance de protection (13) est montée entre la base du transistor (6) et la sortie du diviseur de tension (11). 4. Montage de circuit suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur sectionneur (14) qui est monté dans le circuit en court-circuit (6, 10, 11) se trouvant en parallèle avec l'enroulement secondaire (4).