Brevet FR2581134A1 — publié le 19861031

L'invention se rapporte à un procédé de travail pour la conduite d'une machine électrique d'une puissance nominale donnée, destinée à entraîner une pluralité de pompes hydrauliques d'une puissance nominale totale supérieure, dans un circuit hydraulique d'un engin de chantier mobile. On connaît déjà un dispositif régulateur de pression pour un mécanisme hydrostatique, qui comprend une pompe hydraulique étudiée pour des débits variables qui est entraîné par une machine motrice ; un organe de réglage hydraulique qui règle une charge ; un dispositif de réglage du débit de la pompe hydraulique, la pompe- hydraulique et l'organe de réglage étant reliés l'un à l'autre en circuit fermé ou semi-fermé, et le dispositif de réglage du débit étant positionné par un signal qui indique la position variable d'un levier de manoeuvre et par un signal qui indique le débit réel de la pompe hydraulique, pour commander la vitesse de l'organe de réglage hydraulique ; un capteur de pression qui capte une pression de puissance du mécanisme hydrostatique et produit un signal qui représente la pression de puissance captée ; un dispositif calculateur qui calcule un débit sur la base du signal produit par le levier de manoeuvre et du signal de pression de puissance pour faire varier le débit de la pompe hydraulique ; et un dispositif comparateur qui compare le débit guide au débit réel de la pompe hydraulique et produit un signal de sortie pour réduire la différence entre le signal de débit guide et le signal de débit réel et transmet le signal de sortie au dispositif de réglage du débit, le dispositif calculateur présentant des disoositifs qui déterminent le débit guide de manière que le débit de la pompe hydraulique soit modifié avec la vitesse la plus grande possible lorsque la pression de puissance est inférieure à une valeur prédéterminée, et qui réduit la vitesse de variation du débit lorsque la valeur prédéterminée est dépassée (brevet européen EP-0041273). Le dispositif décrit plus haut a pour Doint de départ le cas simple d'une pompe hydraulique unique, en tramée par un moteur à combustion interne, et qui entraîne un seul utilisateur, à savoir un moteur hydraulique. Malheureusement, pour fixer le débit guide de la pompe hydraulique avec assistance par ordinateur on doit exécuter un grand nombre de mesures de la valeur réelle. Le but de l'invention consiste à indiquer un procédé de travail pour la conduite d'une machine électrique qui garantisse que la puissance absorbée sur le côté charge ne deviendra en aucun cas supérieure à la puissance- nominale de la machine motrice électrique. Le problème ci-dessus est résolu par le procédé de travail selon L'invention, caractérisé en ce que la régulation de la puissance électrique effective s'effectue par le réglage du débit d'huile d'au moins une pompe hydraulique. ~Ce procédé présente, comparativement aux dispositifs connus, l'avantage de n'avoir à exécuter qu'un seul captage des valeurs de mesure de la machine motrice et de- parvenir cependant à ce que la puissance hydraulique absorbée d'une pluralité de pompes hydrauliques n'excède pas une valeur limite qui peut être présé lectionnée. De cette façon, il est possible en particulier d'utiliser une machine motrice électrique dont la puissance nominale est inférieure à la puissance absorbée de l'ensemble des pompes hydrauliques qui y sont raccordées, ce qui conduit à une réduction notable de la dépense de moyens techniques. En même temps, on évite que la machine motrice électrique ne soit sollicitée au-delà de sa puissance nominale et qu'il ne se produise une chute éventuellement rapide du couple développé. Il en résulte qu'il devient possible d'utiliser comme machine motrice électrique des moteurs asynchrones robustes, absolument sans entretien, ce qui apporte encore d'autres avantages d'économie. Selon une autre caractéristique de l'invention, il se produit une régulation limitative de l'absorption de puissance électrique effective par diminution du débit d'huile d'au moins une pompe hydraulique. Selon une autre caractéristique de l'invention, un régulateur PID reçoit l'absorption de puissance effective de la machine électrique en tant que valeur réelle et la puissance nominale de cette machine en tant que valeur de consigne, et règle l'écart de régulation d'au moins l'une, présélectionnée, des pompes hydrauliques. Selon une autre caractéristique de l'invention, une diminution du débit de refoulemnet d'huile d'au moins une pompe hydraulique est commandée par le régula-. teur PID, à la fois en fonction du dépassement de l'absorption de puissance effective au-delà d'une puissance fixée présélectionnée de la machine électrique et en fonction d'une raideur présélectionnée d'un accroissement de l'absorption de puissance effective. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'accroissement d'absorption de puissance effective ne conduit à une diminution du débit de refoulement d'huile d'au moins une pompe hydraulique qu'au-dessus d'une valeur présélectionnée de la puissance effective. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif pour la mise en oeuvre de ltinvention comprend un régulateur PID qui reçoit comme valeur réelle, la puissance effective absorbée, par l'intermédiaire d'un convertisseur de puissance effective, et comme valeur de consigne, la puissance nominale de la machine électrique. Selon une autre caractéristique de l'invention, la sortie de régulation du régulateur PID est transmise à une valve hydraulique à commande électrique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le courant de commande hydraulique de la valve hydraulique est envoyé à l'entrée de commande de la pompe hydrau- lique réglable. Selon une autre caractéristique de l'invention, a valve hydraulique présente une caractéristique de commande proportionnelle à la pression en fonction de la sortie du régulateur PID. Selon une autre caractéristique de l'invention, le débit de refoulement d'huile de la pompe hydraulique peut être réglé en fonction de la pression d'entrée de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, la machine électrique est constituée par un moteur asynchrone. Si plusieurs pompes hydrauliques sont entraf- nées par une machine électrique motrice, on dispose en principe de la possibilité de commander tous les utilisateurs de la même façon dans des régions partielles, ou encore un seul utilisateur sur une région élargie. La solution selon l'invention utilise la dernière des possibilités précitées et évite avantageusement le risque d'influences mutuelles des différents utilisateurs, qui pourraient conduire à des absorptions de charge fluctuantes des différents utilisateurs. L'absorption de charge des différentes pompes hydrauliques est donc réglée (c'est-àdire progressivement réduite) l'une après l'autre, jusqu'à ce qu'il s'établisse un état d'équilibre de l'ordre de grandeur de la puissance nominale de la machine électrique. En pratique, il suffit de soumettre à cette régulation l'absorption de charge d'une seule pompe. La puissance effective de la machine motrice électrique est mesurée d'une façon connue à l'aide d'un convertisseur qui forme le produit instantané de l'intensité et de la tension. On impose comme valeur de consigne la puissance nominale du moteur et on forme égal.ement d'une façon connue un écart de régulation à l'aide d'un régulateur PID. ta sortie du régulateur, c'est-àdire l'écart de régulation commande directement une valve hydraulique proportionnelle d'une façon connue, selon le procédé de modulation de la largeur des impulsions. Dans cette construction, la partie intégratrice du régu lateur élimine totalement en quelques fractions d'une seconde l'écart de régulation constant qui résulte de la partie proportionnelle. En présence de variations rapides de la charge, du type saut de charge, la partie proportionnelle est en mesure de déceler la tendance avant même qu'on atteigne la valeur de consigne, et d'intervenir ainsi en temps voulu. Au-dessous de la valeur de consigne, la pompe hydraulique réglée débite son débit maximum, c'est-à-dire que le régulateur PID est inactif. Les utilisateurs, ou pompes hydrauliques, non réglés débitent à la demandeoun débit constant, éventuellement maximum, sans être influencés par les éléments amont. Le dessin annexé, qui représente schématiquement un exemple de réalisation, fera bien comprendre comment l'invention pourra être réalisée. La machine électrique motrice 1 entraîne, par l'intermédiaire d'un mécanisme 2, des pompes de commande hydrauliques 3a, 3b, 3c et 3d, ainsi que des servo-pompes 4a et 4b. Le liquide travaillant des pompes de commande est refoulé dans les conduites 6a et 6b des utilisateurs par l'intermédiaire d'une rampe 5 de répartition des pompes. Les servo-pompes 4a et 4b qui produisent la pression de commande auxiliaire alimentent la servo-conduite 7. Les grandeurs électriques caractéristiques, intensité et tension, de la machine motrice électrique 1, sont transmises par une ligne de mesure 8 à un convertisseur 9 qui, à partir de ces caractéristiques, forme un signal correspondant à la puissance effective de la machine motrice électrique et transmet ce signal au régula- teur PID en qualité de valeur réelle. Le régulateur PID 10 précité reçoit par ailleurs, en qualité de valeur de consigne, la puissance nominale électrique de la machine électrique motrice 1. Un écart de régulation qui se manifeste entre la valeur de consigne et la valeur réelle, est transmis par l'intermédiaire d'une ligne 11, à une valve proportionnelle de pression 12, par exemple, à une valve Monsun dont la conduite de départ 13 règle l'une des pompes de commande, par exemple, la pompe de commande 3a.Les autres pompes de commande 3b, 3c, 3d peuvent éventuellement être commandées en fonction d'une conduite de sortie secondaire 14 de la valve proportionnelle de pression 12, par l'intermédiaire de valves hydrauliques 15. Avec le procédé d'exploitation d'une régulation de puissance effective commandée par processeur qui est décrit, on a développé une installation qui permet d'utiliser dans des engins de chantiers mobiles, en particulier des excavatrices électriques, des machines motrices électriques dont la puissance nominale est inférieure à la puissance hydraulique de toutes les pompes, y compris les puissances auxiliaires. Ceci permet une exploitation plus optimale de la puissance du qroupe moteur, en particulier, on peut prévoir un groupe plus petit, de coût plus avantageux. Le dispositif d'entratnement selon l'invention, réglé par la puissance effective, est en outre en mesure de commander directement la valve proportionnelle sans électronique intermédiaire, ce qui apporte la possibilité de l'utiliser dans la commande par levier à main. C'est ainsi que des potentiomètres de fonction relativement coûteux peuvent être remplacés par des potentiomètres linéaires, mécaniquement équivalents et nettement moins coûteux. Les courbes de fonction nécessaires sont produites par un processeur. Dans cette construction, on peut même présélectionner, pour les différents mouvements de travail, des caractéristiques différentes, qui sont spécialement nécessaires pour ces mouvements. I1 va de soi que diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, au procédé et au dispositif qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I o N S 1 - Procédé de travail pour la conduite d'une machine électrique possédant une puissance nominale donnée destinée à entraîner une pluralité de pompes hydrauliques d'une puissance nominale totale supérieure, dans un circuit hydraulique d'un engin de chantier mobile, caractérisé en ce que la régulation de la puissance électrique effective s'effectue par le réglage du débit d'huile d'au moins une pompe hydraulique (3). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé sé en ce qu'il se produit une régulation limitative de l'absorption de puissance électrique effective par diminution du débit d'huile d'au moins une pompe hydraulique (3a). 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un régulateur PID (10) reçoit l'absorption de puissance effective de la machine électrique (1) en tant que valeur réelle et la puissance nominale de cette machine en tant que valeur de consigne, et règle l'écart de régulation d'au moins l'une, présélectionnée, (3a) des pompes hydrauliques. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une diminution du débit de refoulement d'huile d'au moins une pompe hydraulique (3a) est commandée par le régulateur PID (10), à la fois en fonction du dépassement de l'absorption de puissance effective au-delà d'une puissance fixée présélectionnée de la machine électrique (1) et en fonction d'une raideur présélectionnée d'un accroissement de l'absorption de puissance effective. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'accroissement d'absorption de puissance effective ne conduit à une diminution du débit de refoulement d'huile d'au moins une pompe hydraulique (3a) qu'au-dessus d'une valeur présélectionnée de la puissance effective. 6 - Procédé selon i3 roven tton 3, caractéri- s en ce que l'écart de réqulation constituant la sortie du régulateur PID (10) commande directement une valve hydraulique proportionnelle (12) selon le procédé de modulation de largeur des impulsions. 7 - Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé de travail selon les revendications 1 à 6, avec utilisation d'une machine électrique d'une puissance nominale donnée utilisée pour entraîner une pluralité de pompes hydrauliques d'une puissance nominale totale supérieure, dans un circuit hydraulique appartenant à un engin de chantier mobile, caractérisé en ce qu'il comprend un régulateur PID (10) qui reçoit comme valeur réelle, la puissance effective absorbée, par l'intermédiaire d'un convertisseur de puissance effective (9), et comme valeur de consigne, la puissance nominale de la machine électrique. 8 - Dispositif selon revendication 7, caractérisé en ce que, dans le régulateur PID (10), est formée une sortie qui est fonction, à la fois de l'écart de régulation entre la valeur de consigne et la valeur réelle, et, en supplément, de la vitesse de croissance de la puissance effective, au-dessus d'une valeur de puissance effective présélectionnée. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la sortie de régulation du régulateur PID (10) est transmise à une valve hydraulique (12) à commande électrique. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le courant de commande hydraulique de la valve hydraulique (12) est envoyé à ltentrée de commande de la pompe hydraulique réglable (3a). 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la valve hydraulique (12) présente une caractéristique de commande proportionnelle à la pression en fonction de la ' sortie du régulateur PID (10) 12 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le débit de refoulement d'huile de la pompe hydraulique peut être réglé en fonction de la pression d'entrée de commande. 13 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la machine électrique (1) est constituée par un moteur asynchrone.