Brevet FR2568735A1 — publié le 19860207

La présente invention concerne un aispositif a'alimentation a'un moteur électrique monophasé ou polyphasé. On connait oéjà des dispositifs a'alimentation ae moteurs électriques monophasés ou polyphasés qui comportent, en série avec le moteur, un interrupteur électronique par phase, constitué, par exemple, par oes thyristors, aes moyens pour capter l'intensité ou courant absorbé par le moteur, et un circuit oe réaction connecté a ces moyens ae captage de l'intensité pour faire varier l'angle d'amorçage ae l'interrupteur électronique en fonction de l'intensité au courant. Un tel dispositif permet a'aaapter l'intensité au courant fourni au moteur entrainant la charge à l'intensité effectivement nécessaire pour cet entraînement, ce qui évite des gaspillages d'énergie. La présente invention vise aes perfectionnements apportés à un tel dispositif a'alimentation oens le but, notamment, d'améliorer les conoitions au aémarrage au moteur et a'augmenter la précision au réglage de l'angle d'amorçage ae l'interrupteur électronique. A cet effet ce Dispositif d'alimentation d'un moteur électrique monophasé-ou polyphasé comprenant, en série avec le moteur, un interrupteur électronique à angle d'amorçage variable, aes moyens pour capter l'intensité alimentant le moteur et oes moyens pour appliquer, a l'interrupteur électronique, oes impulsions ae déclenchement provoquant l'amor çage ae l'interrupteur à un instant variable, au cours ae chaque cycle, en fonction de l'intensité au courant absorbé par le moteur, est caractérisé en ce qu'il comporte un circuit ae détection ae passage par zéro ou courant alimentant le moteur, un circuit temporisateur h deux entrées, a savoir une première entrée b laquelle est appliqué le signal ae sortie ou circuit oe oétection ae courant zéro et une secon ae entrée à laquelle est appliquée une tension ae commande, et un générateur a'impulsion ae oéclenchement aont la sortie est connectée à l'interrupteur électronique et aont l'entrée est reliée à la sortie au circuit temporisateur, ede manière que ce circuit temporisateur émette h sa sortie un signal amont le début correspond a l'apparition au signal ae sortie au circuit ae oétection oe courant zéro et aont la fin est fonction ae la tension ae commande appliqué à la seconde entrée au circuit temporisateur. Le aispositif suivant l'invention offre l'avantage que, grâce h la prévision ou circuit de détection ae courant zéro, on obtient une très granae précision en ce qui concerne l'instant où le blocage réel de l'interrupteur élec troniqe constitué, par exemple, de thyristors, s'effectue et ce sur toutes les phases lorsque le moteur est au type polyphasé. On obtient ainsi une référence temporelle sûre sur laquelle un aéphasage éventuel n'a aucune influence. Suivant une caractéristique complémentaire ae l'invention le dispositif comporte un circuit d'aiguillage à deux entrées aont une première entrée est connectée è la sortie o' un circuit de contre-réaction lui-même connecté au capteur d'intensité et dont la seconde entrée est reliée å la sortie d'un générateur ae signal rampe appliquant au circuit a'aiguillage, pendant ia phase oe aémarrage au moteur, une tension aécroissant progressivement d'une valeur maximale jusqu'à la valeur zéro, le circuit d'aiguillage fournissant à sa sort-ie la tension de commande appliquée au circuit temporisateur, cette tension de commande provenant du générateur de signal rampe penaant le démarrage du moteur et du circuit ae contre-réaction en marche normale. Le dispositif suivant l'invention permet, grâce à la prévision du générateur ae signal rampe, ae aiminuer progressivement,penaant la période oe démarrage du moteur, la tension aux bornes ae celui-ci, afin ae limiter l'intensité au aémarrage. Si la tension de commande fournie au circuit temporisateur n'était pas obtenue, pendant la période ae démarrage au moteur, h partir du générateur ae signal rampe, l'intensité au courant alimentant le moteur serait très grande au oêpart au fait qu'b ce moment la tension est voisine ae zéro. Suivant une caractéristique complémentaire ae l'in vention le oispositif utilise oes photocoupleurs entre le générateur d'impulsion de déclenchement et l'interrupteur électronique d'une part et entre le circuit se détection ae courant zéro et le circuit temporisateur d' autre part. L'emploi ae photocoupleurs offre l'avantage que ceux-ci sont moins gros et coûtent moins cher que aes transformateurs a'impulsions et par ailleurs ils assurent une plus granoe sécurité au fait que les circuits reliés par les photocoupleurs sont physiquement séparés. On aécrira ci-après, titre a'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au aessin annexé sur lequel La figure 1 est un schéma synoptique d'un Dispositif d'alimentation d'un moteur électrique monophasé ou polyphasé. La figure 2 est un diagramme oe formes d'onde oe tension apparaissant en aifférents points au circuit du Dispositif suivant la figure 1. La figure 3 est un schéma electrique a'un interrupteur électronique branché en série avec le moteur, au circuit ae commande ae l'interrupteur et au circuit de aétec- tion ou courant zéro à travers l'interrupteur. La figure 4 est un schéma electrique au circuit temporisateur et du générateur a'impulsion de aéclenchement ae 1' interrupteur. La figure 5 est un schéma electrique au circuit d'aiguillage, du générateur de signal rampe et au circuit ae contre-réaction en fonction ae l'intensité. Le dispositif d'alimentation suivant l'invention amont le schéma synoptique est représenté sur la figure 1, comprend un interrupteur électronique 1 branché en série entre le secteur 2 a'alimentation en courant électrique alternatif et un moteur 3, monophasé ou polyphasé, entraînant une charge. L'interrupteur 1 est commandé par un générateur a'impulsion ae aéclenchement 4 recevant à son entrée un signal Tw émis par un circuit temporisateur 5. Le circuit temporisateur 5 reçoit, à une entrée, une impulsion ae aé clenchenent V3 émise par un circuit 6 ae détection ae cou rant zéro. Cette impulsion V3 est obtenue d'une maniere qui sera décrite plus en détail par la suite. Le circuit temporisateur 5 comporte également une seconde entrée a laquelle est appliquée une tension de conmanae VA qui aétermine la aurée au signal ae sortie T au circuit temporisateur 5. Cette tension de commanae VA peut être fournie h partir de deux sources, par l'intermédiaire o'un circuit d'aiguillage 7. La tension VA peut être obtenue, pendant la période ae démarrage ou moteur, h partir a'un générateur de signal rampe 8 aont la sortie est con nectéeDà une entrée du circuit d'aiguillage 7.Par contre en marche normale la tension VA est obtenue à partir a'un circuit ae contre-réaction 9 qui est connecté d'une part à une seconde entrée a'aiguillage 7 et a'autre part à un capteur d'intensité 10 mesurant l'intensité I du courant absorbé par le moteur 3. Comme il apparaît sur la figure 3, l'interrupteur électronique 1 comporte aeux thyristors 11, 12 par phase, ces thyristors étant montés tête-bêche aans le circuit d'é- limentation du moteur 3, en sérieavec le capteur d'intensité 10. Les gâchettes des deux thyristors 11, 12 sont connectées, par l'intermédiaire de diodes respectives 13, 14, à4 un thyristor 15. La gâchette de ce thyristor 15 est reliée, par l'intermédiaire d'un premier photocoupleur 16, à une sortie au générateur 4 d'impulsion ae déclenchement aont le schéma aétaillé est représenté sur la figure 4 et qui sera aécrit plus loin. Sur la figure 3 apparaît également le circuit 6 ae détection ae courant zéro à travers les thyristors 11, 12 ae l'interrupteur 1. Pour détecter ce courant zéro ou l'absence ae tension aux bornes aes thyristors 11, 12 il est prévu aeux diodes 17, 18 aont les anoaes sont connectées respectivement de part et a'autre aes oeux thyristors en parallèle 11, 12 et dont les cathoaes sont reliées, par l'intermédiai- re oe résistances 19, 21, à l'anode au thyristor 5.La tension V1 aux bornes ces thyristors 11, 12, qui est représen- tée schématiquement sur la ligne I o la figure 2, a la forme a'un créneau s'étendant sur une durée Tw égale à celle ou signal de sortie au circuit oe temporisation 5, c' est-à-dire correspondant à la période de blocage oes thyristors il, 12. A l'instant où les thyristors 11, 12 passent à l'état bloqué, il se proauit une surtension et cette crête est utilisée, a travers les diodes 17, 18, pour fournir une impulsion positive V2 correspondant exactement, à chaque cycle, h l'instant où l'intensité au courant d'alimentation au moteur 3 passe par zéro.Cotte impulsion positive V2 est transmise par un photocoupleur 22 au circuit temporisateur 5 (figure 4), cette impulsion positive V2 qui apparaît sur la ligne I; de la figure 2, étant alors transformée, par le photocoupleur 22, en une impulsion négative V3 apparaissant sur la ligne III de la figure 2. Chacun des photocoupleurs 16, 22 est constitué, d'une maniere bien connue en soi, d'une diode électro-luminescente et a'un phototransistor. L'utilisation ae photocoupleurs 16, 22 présente l'avantage d'éviter l'emploi ae transformateurs c impulsions relativement chers et d'offrir une plus grande sécurité de fonctionnement du fait ae la séparation des circuits. Le collecteur au phototransistor au photocoupleur 22 est relié à une entrée d'on circuit intégré faisant partie ou circuit temporisateur 5. Ce circuit intégré peut être au type NE555 fabriqué par la Société SYNETIGS RTC ou bien encore au type SFC555DP fabriqué par la Société THOIlSON. Plus particulièrement cette impulsion ae aéclenchement V3 est appliquée à la borne "2" au circuit intégré 23 qui re çoit, à sa borne "5", une tension oe commande VA, aéterminant la aurée Tw ou retara å l'amorçage oes thyristores 11, 12, comme on le verra plussloin. Les bornes "4" et "8" du circuit intégré 23 sont également reliées à un commutateur 24 permettant ae relier ces aeux bornes soit à la masse soit une source ae tension positive Ve.Lorsque les bornes "4" et 9 sont ainsi mises à la nasse, le circuit temporisateur 5 est bloq et e t ceci permet l'arrêt ou moteur entratnant la charge. Le signal ae sortie V4 au circuit temporisateur 5, qui apparaît sur la liqne IV ae la figure 2, est prélevé à la borne 3 au circuit intégré 23. Ce signal ae sortie V4 a une curée T qui est fonction oe la valeur de la tension ce commanae V, appliquée h la borne "5" du circuit intégré 23. Ce signal oe sortie V4 est également réappliqué, par l'intermédiaire a'une aioae 25, à la base du phototransistor ou photocoupleur 22, ae manière à bloquer ce transistor pendant toute la curée Tw ou signal ce sortie V4. Cette oisposition évite toute perturbation par des parasites transitoires. Le signal ae sortie V4 au circuit temporisateur 5 est appliqué au générateur d'impulsion de déclenchement 4 qui colporte un circuit intégré 26 analogue au circuit intégré 23. Plus particulièrement le signal V4 est appliqué à la borne "2" du circuit intégré 26 tandis que le signal ae sortie V5 du générateur a'impulsion ae déclenchement 4 est prélevé à la borne "3". Ce signal est appliqué au photocoupleur 16 pour provoquer l'amorçage des thyristors 11, 12 oe l'interrupteur électronique 1, après un retara Tw à partir ae l'instant 0. On décrira maintenant, en se référant plus particulièrement à la figure 5, les circuits permettant de produire la tension ae commande VA appliquée au circuit temporisateur 5. Le capteur 10 qui mesure l'intensité du courant alimentant le moteur 3, est constitué par un transformateur a'intensité alimentant un ensemble comprenant plusieurs résistances 27 et un potentiomètre 28 branchés en parallèle.Ces résistances 27 permettent d'effectuer un calibrage de 1 'in- tensité du courant en fonction ae la puissance au moteur 3 et le potentiomètre 28 permet de réaliser un ajustement fin au courant aétecté. Le potentiomètre est relié à un amplificateur opérationnel 29 faisant partie ou circuit ae contre-réaction 9 et aont la sortie est connectée à la base d'un premier transistor 31 aont le collecteur est relié à la base d'un secono transistor 32. Le collecteur de ce transistor 32 est 3 son tour relié à l'émetteur a'un transistor 7 constituant l'aiguillage. Le circuit ae contre-réaction 9 qui vient d'être aécrit, permet ae proauire, sur le collecteur au transistor 32, un courant de contre-réaction 9 oont l'intensité est égale à - kI, I étant l'intensité ou courant a'alimentation ou moteur 3. Ce courant est transmis h trà- vers l'aiguillage constitué par le transistor 7 pour fournir la tension ae commande VA sur le collecteur ce celui-ci. Le Dispositif suivant l'invention comporte également, comme il a été dit précédemment, un générateur ae signal rampe 8 aestiné à fournier, pendent la période oe démarrage, la tension oe commande VA, et ce à la place de celle normalement fournie, en marche normale du moteur, b partir du circuit ae contre-réaction 9. Le générateur oe signal rampe 8 comprend cieux am- plificateurs opérationnels 33, 34 en série, ainsi qu'un potentiomètre 35 connecté à l'entrée "moins" au premier amplificateur opérationnel 33, pour ajuster la pente au signal rampe. La seconae entrée "plus" de l'amplificateur opérationnel 33 est connectée h la masse par l'intermédiaire a'un potentiomètre 36 permettant ae décaler le signal rampe amans le sens d'un accroissement ou a'une diminution ae la tension, en fonction au couple de démarrage exigé.La sortie ae l'amplificateur opérationnel 34 est connectée airectement au collecteur du transistor constituant l'aiguillage 7, collecteur où apparaît ainsi la tension ae commande VA. Le générateur de signal rampe 8 comporte également un troisième amplificateur opérationnel 37 aont la seconde entrée "plus" est connectée à la seconde entrée "plus" du premier amplificateur opérationnel 33 et dont la sortie est connectée à la base a'un transistor 38. L'émetteur de ce transistor est relié, par l'intermédiaire d'une diode 39 et a'une résistance 41, à la base au transistor 7 constituant l'aiguillage.Cette liaison permet ae bloquer le transistor 7, autrement ait ce le maintenir à l'état fermé, lors ae la mise en tension ou aispositif c'est-à-dire pendant la pé rioae ae démarrage ou moteur. Penaant cette période la tension de commence VA qui est appliquée au circuit temporisateur 5 et qui est fournie, sur le collecteur au transistor 7, par le générateur ce signal rampe 8, va en décroissant progressivement, 9 partir a'une valeur maximale Vo, pendant une période ae temps variable (par exemple ae dix secondes) en fonction de la charge au moteur.La va leur maximale Vo ae la tension au signal rampe, c'est-à-dire la valeur de la tension de départ est choisie en fonction ou couple néces- saire au départ pour vaincre les frottements. La curée au signal rampe est, elle, fonction au moment a'inertie au moteur et ae la charge entraîne par celui-ci. Il résulte ae la aescription précédente que pendant la période ae démarrage la tension de commande VA va en cécroissant ae la valeur maximale Vo jusqu'à zéro. Pendant toute cette période ae temps le transistor d'aiguillage 7 aemeure bloqué. A la fin ae la période ae démarrage, le transistor d'aiguillage 7 aevient conaucteur et la tension ae commande VA qui est appliquée au circuit temporisateur 5, est alors obtenue à partir au capteur d'intensité 10, par l'intermédiaire au circuit ae contre-réaction 9. avec le circuit qui vient d'être décrit on voit que plus l'intensité au courant alimentant le moteur 3 augmente, plus la tension ae commanae VA diminue et plus la durée au signal ae retara Tw est réduite. Autrement ait l'angle d'a- morçage des thyristors 11, 12 de l'interrupteur 1 va en aiminuant. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'alimentation d'un moteur électrique monophasé ou polyphasé comprenant, en série avec le moteur, un interrupteur électronique à angle d'amorçage variable, aes moyens pour capter l'intensité alimentant le moteur et des moyens pour appliquer, à l'interrupteur électronique, aes impulsions ae déclenchement provoquant l'amor çage ae ;;'interrupteur à un instant variable, au cours de chaque cycle, en fonction ae l'intensité du courant absorbé par le moteur, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de détection (6) ae passage par zéro au courant alimentant le moteur (7), un circuit temporisateur (5) à deux entrées, a savoir une première entrée à laquelle est appliqué le signal de sortie du circuit (6) ae détection de courant zéro et une seconde entrée a laquelle est appliquée une tension de commande (VA), et un générateur (4) a'impulsion de aéclenchement dont la sortie est connectée à l'interrupteur électronique (1) et dont l'entrée est reliée à la sortie au circuit temporisateur (5), de manière que ce circuit temporisateur émette à sa sortie un signal (Tw) amont le début correspona h l'apparition du signal ae sortie (T3) au circuit (6) ae aétection de courant zéro et dont la fin est fonction ae la tension ae commande (TA) appliquée 9 la se conde entrée au circuit temporisateur (5). 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'aiguillage (7) h aeux entrées aont une première entrée est connectée à la sortie a'un circuit ae contre-réaction (9) lui-même connecté au capteur d'intensité (10) et aont la seconde entrée est reliée h la sortie d'un générateur (8) ce signal rampe appliquant au circuit d'aiguillage (7), penaant la phase ae démarrage du moteur, une tension aécroissant progressivement d'une d'une valeur maximale (Vo)jusqu'à (Vo)jusqu'à la valeur zéro, le circuit d'aiguillage (7) fournissant à sa sortie la tension ae commanae (VA) appliquée au circuit temporisateur (5), cette tension ae commande (va) provenant au générateur(8) ce signal rampe pendant le démarrage au mo teur et au circuit ae contre-réaction (9) en marche nor malte. 3.- Dispositif suivant l'une quelconque aes revenaications précédentes caractérisé en ce que des photocoupleurs (16,22) ssont prévus entre le générateur (4) a'impulsion oe aéclenchement et l'interrupteur électronique (1) a'une part et entre le circuit (6) de détection ae courant zéro et le circuit temporisateur (5) d'autre part. 4.- Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le signal ae sortie (V4) au circuit temporisateur (5) est réappliqué, par l'intérmédiaire d'une oiode (25), à la base au phototransistor au photocoupleur (22) branché entre le circuit (6) de aétection ae courant zéro et le circuit temporisateur (5), de manière à bloquer ce phototransistor pendant toute la durée (Tw) du signal de sortie (V4). 5.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que le capteur (10) qui mesure l'intensité au courant alimentant le moteur (3), est constitué par un transformateur d'intensité alimentant un ensemble comprenant plusieurs résistances (27) et un poten tionêtre (28) branchés en parallèle, ces résistances (27) permettant c'effectuer un calibrage ae l'intensité du courant en fonction de la puissance du moteur (3) et le potentiomètre (28) permettant de réaliser un ajustement fin au courant détecté, le potentiomètre (28) est relié à un amplificateur opérationnel (29) faisant partie au circuit ae contre-réaction (9) et dont la sortie est connectée h la base a'un premier transistor (31) amont le collecteur est relié à la base a'un second transistor (32), et le collecteur ae ce transistor (32) est a son tour relié à l'émetteur d'un transistor (7) constituant l'aiguitlaqe. 6.- Dispositif suivant l'une quelconque aes reven aications 2 à 5 caractérisé en ce que le générateur de signal rampe 8 comprend aeux amplificateurs opérationnels (33,34) en série, ainsi qu'un potentionètre (35) connecté a l'entrée "moins" ou premier amplificateur opérationnel ( 33), pour ajuster la pente au signal rampe, la seconae en trée "plus" ou premier amplificateur opérationnel (33) est connectée b la masse par l'intermédiaire a'un potentiomètre (36) permettant ce aécaler le signal rampe dans le sens a'un accroissement ou a'une diminution de la tension, en fonction au couple ae cémarrage exigé, et la sortie au deuxième amplificateur opérationnel (34) est connectée airectement au collecteur au transistor constituant l'aiguillage (7), collecteur où apparaît ainsi la tension de commande VA, le générateur ae signal rampe.8 comporte également un troisibme amplificateur opérationnel (37) dont la seconue entrée "plus" est connectée A la seconae entrée plus du premier amplificateur opérationnel (33) et aont la sortie est connectée à la base a'un transistor (38),l'émetteur de ce transistor étant relié, par l'intermédiaire a'une diode (39) et d'une résistance (41), à la base au transistor (7) consti tuant l'aiguillage.