Brevet FR2620279A1 — publié le 19890310

DISPOSITION DE BRANCHEMENT D'UN MOTEUR SHUNT ALIMENTE EN COURANT ALTERNATIF. La présente invention concerne des moteurs électriques du type moteur shunt susceptibles d'être alimentés en courant alternatif. Les moteurs électriques fonctionnant directement en courant alternatif sont habituellement soit du type synchrone ou asynchrone. soit du type universel. Par construction, les moteurs du type synchrone ou asynchrone tournent à vitesse sensiblement constante et cette vitesse dépend de la fréquence du réseau d'alimentation. Leur vitesse maximum est donc limitée à 3000 ou 3600 tours par minute lorsqu'ils sont alimentés sur les réseaux à 50 ou 60 Hz. Les moteurs universels comportent genoralement un bobina; e inducteur fixe et un induit tournant, branches en sorite. Leur vitesse peut etre très élevée à vide et décroit très rapidement en fonction de la charge qui leur est appliquée. Pour obtenir des vltesses variant peu avec la charge et supérieures à celles autorisées par le roseau, il faut utiliser des moteurs du type shunt alimentés en courant continu par un pont de redresseurs. L'inducteur de ces moteurs peut comporter un aimant permanent, mais si l'on veut pouvoir aJuster la vitesse, ledit inducteur est réalisé à l'aide d'un bobinage branché directement sur la source de tension. Dans le cas de l'utilisation de tensions relativement elevées, telles que 220 volts par exemple, il faut réaliser, pour cet inducteur, un bobinage en fil très fin et a grand nombre de spires afin d'obtenir l'induction recherchée tout en limitant la puissance dissipée, et ceci d'autant plus que la taille du moteur est réduite. Pour les moteurs de petite taille, de tels bobinages sont très délicats à réaliser et très coûteux, d'une part parce que le fil est très fin et donc fragile et d'autre part parce que le nombre de spires est très élevé. La présente invention propose une solution de branchement d'un moteur shunt qui permet de réduire le nombre de spires et d'augmenter le diamétre du fil dans une proportion telle que l'emploi de petits moteurs shunt alimentés en 220 volts redresses soit possible et intéressant. L'invention concerne donc une disposition d'alimentation en courant alternatif double alternance redressé, d'un moteur shunt du type susdit, caractérisé en ce que l'inducteur est branché en parallèle avec l'un quelconque des éléments de redressement. Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une représentation classique d'un moteur shunt alimenté en courant alternatif et auquel s'applique l'invention; La figure 2 illustre le branchement d'un moteur shunt alimenté en courant alternatif redressé selon l'invention; La figure 3 illustre une variante du branchement d'un moteur shunt alimenté en courant alternatif redressé selon l'invention et ayant deux sens de rotation; La figure 4 illustre une autre variante du branchement d'un moteur shunt alimenté en courant alternatif redressé selon l'invention et ayant deux vitesses de rotation prédéterminées; et La figure 5 illustre une dernière variante du branchement d'un moteur shunt alimenté en courant alternatif redressé selon l'invention et ayant un redressement séparé de l'alimentation du bobinage inducteur. Tel que representé sur la figure 1, un moteur shunt alimenté en courant alternatif redressé, selon l'art antérieur, comprend genéralement - un induit 1 alimenté par au moins deux balais 2 et 3, - un inducteur 4 comportant au moins un bobinage 4 et au moins deux fils ou bornes d'alimentation 5 et 6, et ayant une résistance R et une self-inductance t, - un pont redresseur 7 comportant lui-même au moins quatre éléments de redressement, par exemple des diodes 8, 9, 10 et 11, deux entrées 12 et 13 pour la tension alternative d'alimentation, et deux sorties 14 et 15 pour la tension redresse de sortie, respectivement 14 pour la tension positive et 15 pour la tension négative, les éléments de redressement étant reliés aux entrées et sorties dudit pont redresseur suivant un schéma bien connu de l'homme de l'art. Chacun des éléments de redressement, appelés également diodes dans la suite de la description, peut comporter luimeme plusieurs éléments de redressement en série ou en parallèle, en fonction des courants et des tensions å supporter. Ces éléments de redressement sont de préférence des semi-conducteurs. Ainsi que dé3a mentionné, l'induit 1 et l'inducteur 4 sont branchés en parallèle entre les sorties 14 et l5 du pont redresseur 7, et reçoivent tous les deux une tension redresse en double alternance L'inducteur 4 doit donc avoir une grande résistance pour que le courant et la puissance dissipée dans ledit inducteur ne soient pas excessifs. Ainsi que le montre la figure 2, et selon l'invention, le branchement de l'inducteur 4 est modifié. L'une de ses bornes, la borne 6 par exemple, est branchée directement sur l'une des deux entrées alternatives du pont redresseur 7, sur l'entrée 13 par exemple. L'autre borne de l'inducteur 4, la borne 5 dans ce cas, est branchée sur l'une des deux sorties positive 14 ou négative 15 du pont redresseur 7, sur la sortie 14 par exemple, si bien que ledit inducteur 4 est branché en parallèle avec l'une quelconque des quatre diodes 8, 9, 10 ou 11 du pont redresseur 7, avec la diode 11 dans le cas de la figure 2. Le branchement de l'induit entre les bornes 14 et 15 est inchangé. te système ainsi décrit fonctionne de la façon suivante L'induit reçoit comme auparavant une tension redressée en double alternance. Pendant les demi-périodes ou la tension d'alimentation alternative est positive sur la borne d'entrée 12, par exemple, les diodes 9 et 10 sont conductrices et les diodes 8 et 11 sont bloquées; la tension est appliquée à l'induit 1 au travers desdites diodes 9 et 10 et à l'inducteur 4 au travers de la diode 9. Un courant s'établit dans l'inducteur 4 avec une constante de temps t. R Pendant les demi-périodes où la tension d'alimentation alternative est négative sur la borne d'entrée 12, les diodes 9 et 10 sont bloquées et les diodes 8 et 11 sont conductrices. A ce moment l'induit continue à être alimenté avec une tension de meme signe que précédemment au travers des diodes 8 et 11, mais l'inducteur n'est plus alimenté puisqu'il est en parallèle avec la diode 11 qui le courtcircuite. Du fait de l'énergie emmagasinée par la self L dudit inducteur, le courant qui le traversait à la fin de la demi-alternance précédente ne peut s'annuler instantanément et continue d'exister au travers de la diode 11, en décroissant avec la meme constante de temps L. R il en résulte que l'inducteur 4, alimenté pendant la moitié du temps, est en permanence traversé par un courant variable certes, mais qui est suffisant pour engendrer un champ magnétique permanent au travers de l'induit 1. La self L de l'inducteur 4 Joue un rôle de limiteur de courant ou'elle ne Joue pas dans la solution antérieure et la résistance du bobinage dudit inducteur peut être réduite dans de grandes proportions. La présente invention est aussi très avantageuse pour inverser le sens de rotation car elle ne nécessite plus qu'un simple inverseur au lieu d'un double inverseur. En effet, dans l'art antérieur, l'inversion du sens de rotation nécessitait d'intervertir le branchement de l'induit par rapport å celui de l'inducteur et nécessitait donc un double inverseur. Avec un branchement selon l'invention, et ainsi que le montre la figure 3, il suffit, pour inverser le sens de rotation du moteur, de relier, par exemple; la borne 6 de l'inducteur 4, à l'aide d'un simple inverseur 16, à l'une ou à l'autre des entrées 12 ou 13 du pont redresseur. Bien entendu, toutes les variantes de branchement de l'inducteur en parallèle avec l'une des 4 diodes 8, 9, 10 ou 11 sont possibles, pour déterminer le sens de rotation du moteur sans sortir du cadre de l'invention. Le mode de changement de sens préféré consistant à brancher l'inducteur avec l'une ou l'autre de deux diodes adjacentes prises parmi les quatre diodes du pont redresseur. La présente invention permet egalement de réaliser des moteurs à deux vitesses prédéterminées a l'aide d'un simple inverseur, ains que le montre la figure 4, et ceci dans le cas ou l'inducteur peut être bobine avec suffisamment de fil pour supporter la tension en double alternance redressée. Dans cette application, un inverseur 17 reçoit sur ses contacts fixes 18 et 19 des fils branchés respectivement au point 13 et 15 du pont redresseur et son contact mobile 20 est relié à la borne 6 de l'inducteur 4. Si le contact mobile 20 touche le contact fixe 19, l'inducteur 4 reçoit la tension en double alternance redressée, et est donc traversé par un courant important qui crée un champ magnétique fort dans l'induit 1 et celuici tourne à une vitesse lente. Si le contact mobile 20 touche le contact fixe 18, l'inducteur est branché en parallèle avec une diode du pont redresseur, ie courant qui le traverse est réduit selon l'invention et le moteur tourne a une vitesse plus rapide. La aussi, toutes les combinaisons de branchement de l'inducteur en pleine tension ou en parallèle avec l'une des diodes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il va de soi également que l'inducteur 4 peut être alimenté par deux diodes 21 et 22 distinctes du pont redresseur 7, ainsi que le montre la figure 5, ou meme par un second pont redresseur, sans sortir du cadre de l'invention et avec les memes possibilités d'inversion du sens de rotation ou de changement de vltesses en utilisant un simple inverseur ainsi que l'homme de l'art le comprendra aisément. Dans le cas de la figure 5, la diode 21, branchée en série avec l'inducteur 4, l'alimente pendant la demi-période où la tension au point 12 est positive, tandis que la diode 22, branchée en parallèle avec ledit inducteur, est bloquée. Pendant l'autre demi-période, la diode 21 est bloquée à son tour et la diode 22 laisse passer le courant qui s'était établi dans ledit inducteur 4, courant qui ne peut disparaitre instantanément. REVENDICATIONS 1. Disposition d'alimentation en courant alternatif double alternance redressé, d'un moteur shunt du type comportant: - un induit (1), - un inducteur (4), - un pont redresseur (7) composé d'au moins quatre éléments de redressement, préférentiellement des diodes, caractérisée en ce que l'inducteur est branché en parallèle avec l'un quelconque des élements de redressement. 2. Disposition d'alimentation en courant alternatif double alternance redressé, d'un moteur shunt selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'inversion du sens de rotation dudit moteur est obtenue en branchant l'inducteur (4) en parallèle avec l'un ou l'autre de deux éléments de redressement adjacents, pris parmi les quatre éléments de redressement du pont redresseur (7), et ceci suivant le sens de rotation désiré. 3. Disposition d'alimentation en courant alternatif double alternance redressé, d'un moteur shunt selon l'une des revendications 1 ou 2 précédentes, caractérisée en ce que la vitesse de rotation dudit moteur peut prendre deux valeurs prédéterminées en commutant, à l'aide d'un simple inverseur, l'inducteur (4), soit en parallèle avec un quelconque des éléments de redressement du pont redresseur (7) pour obtenir une vitesse rapide, soit directement sur la sortie dudit pont redresseur pour obtenir une vitesse lente. 4. Disposition d'alimentation en courant alternatif double alternance redressé, d'un moteur shunt du type comportant: - un induit (1), - un inducteur (4), - un pont redresseur (7) composé d'au moins quatre eléments de redressement, préférentiellement des diodes, caractérisée en ce que l'inducteur est branché en parallèle avec au moins un premier élément de redressement (22) et en série avec au moins un second élement de redressement (2). 5. Disposition d'alimentation en courant alternatif double alternance redressé, d'un moteur shunt selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments de redressement sont des diodes a semi-conducteurs. 6. Disposition d'alimentation en courant alternatif double alternance redressé, d'un moteur shunt selon l'une des revendications précédentes, caracterisée en ce que les élements de redressement sont des semi-conducteurs. 7. Moteur shunt du type comportant un inducteur et un induit, caractérisé en ce que l'inducteur est réalisé pour être alimenté suivant une disposition de lune des revendications précédentes.