Brevet FR2616283A1 — publié le 19881209

1.. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la commande d'un moteur de levage, le moteur de levage étant dans ce procédé un moteur à cou- rant alternatif qui comporte deux enroulements et qui peut tourner à deux vitesses différentes lorsqu'on l'a- limente par une tension à fréquence constante. Actuellement, les grues sont équipées de méca- nismes séparés de réglage fin pour permettre au moteur de levage principal de tourner à des vitesses de rotation faibles qui sont nécessaires pour un positionnement pré- cis. Un embrayage, un réducteur, par exemple à engrenages, et un moteur séparé sont accouplés à l'arbre du moteur principal. L'utilisation d'un réducteur mécanique, d'un - embrayage et d'un moteur séparé présente l'inconvénient d'être très coûteuse. En outre, le mécanisme de réglage fin doit être entretenu à intervalles réguliers et son rapport de transmission est difficilte à modifier. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients ci-dessus. Le procédé de commande d'un moteur de levage suivant l'invention est caractérisé en ce que, afin de produire au moins une vitesse de rota- tion qui diffère des deux vitesses de rotation mention- nées, au moins l'un des enroulements du moteur est com- mandé par un convertisseur de fréquence séparé qui gé- nère une tension d'alimentation de moteur ayant une fré- quence fixe pendant le fonctionnement. Un avantage de ce système de commande de mo- teur électrique utilisant un convertisseur de fréquence est la simplicité de la construction mécanique. En outre, on peut utiliser un moteur de type standard et ni partie mécanique supplémentaire ni moteur auxiliaire sé- paré ne sont nécessaires. De plus, le convertisseur de fréquence requis est simple et peu coûteux et il permet d'utiliser une basse tension intermédiaire, de sorte qu'on peut employer des composants de puissance à basse W 16283 tension. Un mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé en ce que, afin de pro- duire une vitesse de rotation qui est plus faible que l'une ou l'autre des deux vitesses de rotation mention- nées, l'enroulement de petite vitesse du moteur est commandé par un convertisseur de fréquence séparé qui génère une tension d'alimentation de moteur ayant une fréquence fixe pendant le fonctionnement. Un autre mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé en ce que la tension ayant une fréquence fixe pendant le fonctionne- ment est générée par commande des commutateurs à semi- conducteurs dans la section d'ondulation du convertis- seur de fréquence, au moyen de signaux de tension de commande stockés dans une mémoire. Un autre mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé en ce que la fréquence peut &tre fixée à l'avance, par sélection des signaux de tension de commande correspondant à la fréquence désirée, stockés en mémoire. Le dispositif pour la mise en oeuvre du pro- cédé de commande d'un moteur de levage suivant l'inven- tion, ledit moteur de levage étant un moteur à courant alternatif qui peut tourner à deux vitesses différentes lorsqu'il est alimenté par une tension à fréquence cons- tante,est caractérisé en ce que, pour produire au moins une vitesse de rotation qui diffère des deux vitesses mentionnées, le dispositif comporte un convertisseur de fréquence séparé afin de commander au moins l'un des '' enroulements du moteur et de générer une tension d'ali- mentation de moteur ayant une fréquence fixe pendant le fonctionnement, et un commutateur de sélection de vites- se. Un mode préféré de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est caractérisé en ce que, pour produire une vitesse de ro- tation inférieure aux deux vitesses mentionnées, le dispositif comporte un convertisseur de fréquence sépa- ré, afin de commander l'enroulement de petite vitesse du moteur et de générer une tension d'alimentation de moteur ayant une fréquence fixe pendant l'opération. Un autre mode préféré de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'inven- tion est caractérisé en ce que le convertisseur de fré- quence comporte une mémoire permettant d'engendrer la tension à fréquence fixe pendant le fonctionnement, par commande des commutateurs à semi-conducteurs dans la sec- tion d'onduleur du convertisseur de fréquence au moyen de signaux de tension de commande stockés dans la mémoire. Un autre mode préféré de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'inven- tion est caractérisé en ce que le dispositif comporte un oscillateur, pour la commande des commutateurs à semi- conducteurs dans la section d'onduleur du convertisseur de fréquence, un diviseur pour diviser le signal fourni par l'oscillateur,et un compteur pour le comptage des adresses de mémoire. Encore un autre mode préféré de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'inven- tion est caractérisé en ce que le convertisseur de fré- quence comporte un sélecteur de vitesse, pour la sélec- tion préalable de la vitesse du moteur. Encore un autre mode préféré de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'inven- tion est caractérisé en ce que le..convertisseur de fré-. quence comporte un commutateur pour changer le sens de rotation du moteur. Outre les dispositions qui précèdent, l'inven- tion comprend encore d'autres dispositions qui ressorti- ront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexes dans lesquels: la figure 1 illustre un mécanisme de levage utilisant un convertisseur de fréquence séparé pour produire une faible vitesse de rotation; et la figure 2 est un schéma du circuit électri- que utilisé avec le mécanisme de levage ci-dessus. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. La figure 1 représente le mécanisme. de levage utilisé dans une grue, employant un moteur triphasé 3 à cage d'écureuil qui entraîne le réducteur de transmis- sion 4a qui fait lui-même tourner le tambour de cAble 4b de manière à déplacer le câble 5. Le moteur est du type à changement de pôles,c'est-àdire que le moteur comporte deux enroulements. Ainsi, lorsque le moteur est alimenté directement à partir de la tension d'un ré- seau triphasé de fréquence constante, par exemple 50 Hz, le moteur peut fonctionner à deux vitesses différentes, à savoir une petite vitesse et une grande vitesse. Pour permettre au moteur de fonctionner à une vitesse de ro- tation inférieure à ces deux vitesses, le moteur 3 est commandé par un convertisseur de fréquence séparé 2, par l'intermédiaire d'un commutateur de sélection tri- phasé 1. Des vitesses de rotation inférieures sont né- cessaires, par exemple dans des opérations de réglage fin. La figure 2 représente un schéma du circuit électrique utilisé avec l'équipement de la figure 1. En fonctionnement normal, les enroulements du moteur sont alimentés directement à partir des tensions triphasées UR, US et UT du réseau, par l'intermédiaire du commuta- teur 1 qui peut connecter la tension d'alimentation à l'enroulement de grande vitesse 15 ou à l'enroulement de petite vitesse 16. Pour obtenir une vitesse de rota- tion inférieure à la petite vitesse, le moteur est ali- menté par le convertisseur de fréquence 2 comportant un onduleur qui fournit une tension alternative de fréquence constante, qui peut être choisie avant le fonctionnement. Des vitesses de rotation appropriées peuvent être par exemple dans les rapports de 1:6:20. L'alimentation du moteur est commutée,entre le réseau et le convertisseur de fréquence, par le commutateur 1. On ne décrit pas la commande de ce commutateur dans le présent contexte, car le sujet est connu des hommes de l'art et ne constitue pas une partie de la présente invention. Dans le convertisseur de fréquence 2 représenté sur la figure 2, les tensions des trois phases UR, US et- UT sont redressées par un pont redresseur 6 qui est cons- titué de diodes D1 à D6. La tension continue obtenue est envoyée, par l'intermédiaire d'un condensateur de lissage Cl, à l'onduleur qui est composé de transistors Q1 à Q6 et de diodes zéro D7 à D13 constituant l'étage de puissan- ce 7, et de circuits électroniques de commande des tran- sistors. L'onduleur fournit une tension triphasée au moteur 3. Pendant le fonctionnement, une tension de fré- quence fixe est fournie par le convertisseur de fréquence,. par commande des transistors Q1 à Q6 au moyen de signaux de tension de commande stockés dans une mémoire morte programmable (PROM) 11 située dans les circuits électro- niques de commande de l'onduleur. Un oscillateur (OSC) 8 est connecté au circuit de commande des transistors et son signal de sortie est divisé par un diviseur (:N) 9. On utilise le signal fourni par le diviseur pour comman- der un compteur (C) 10 qui compte les adresses de mémoire des formes d'onde de tension pour les deux transistors de chaque phase, ces formes d'onde étant stockées dans la mémoire (PROM) 11. On utilise les signaux de tension de commande fournis par la mémoire 11 pour commander les transistors, par l'intermédiaire d'une unité de com- mande 12, de sorte que l'étage de puissance 7 fournit une tension triphasée pour alimenter le moteur. L'unité de commande 12 comporte un dispositif de commande pourvu d'un opto-isolateur pour chaque transistor. Dans la mé- moire 11, les tensions de commande de différentes fré- quences sont stockées sur des pages différentes. Le si- gnal de commande désiré est choisi au moyen du commuta- teur 13 de sélection de vitesse, avant l'utilisation du convertisseur de fréquence pour commander le moteur. Le sélecteur de vitesse commande le diviseur 9 et la mé- moire 11. Le sens de rotation du moteur est déterminé par un commutateur 14 commandant le compteur 10. Aucune réaction en retour n'est appliquée dans la commande des transistors. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre et d'application qui viennent d'être dé- crits de façon plus explicite; elle en embrasse au con- traire toutes les variantes qui peuvent venir à l'es- prit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention. Revendications 1. Procédé pour la commande d'un moteur de levage, ledit moteur de levage étant dans ce procédé un moteur à courant alternatif (3) qui comporte deux enroulements (15,16) et qui peut tourner à deux vites- ses différentes lorsqu'il est alimenté avec une tension de fréquence constante, caractérisé en ce que, pour produire une vitesse de rotation qui est inférieure à l'une quelconque des deux vitesses de rotation mention- nées, l'enroulement de petite vitesse (1-6) du moteur (3) est commandé par un convertisseur de fréquence séparé (2) qui génère une tension d'alimentation de moteur ayant une fréquence fixe pendant le fonctionnement. 2. Procédé suivant la revendication. 1, carac- térisé en ce que la tension de fréquence fixe pendant le fonctionnement est produite par commande des commutateurs â- semi-conducteurs(Q1 à Q6)de fa section d'onduleur (7) du convertisseur de fréquence, au moyen de signaux de ten- sion de commande stockés dans une mémoire (11). - 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fréquence peutêtre choisie avant le fonctionnement, par sélection des signaux de tension de commande correspondant à la fréquence désirée, stockés dans la mémoire (11). 4. Dispositif pour la commande d'un moteur de levage par mise en oeuvre du procédé suivant la revendi- cation 1, ledit moteur de levage étant un moteur à cou- rant alternatif (3) qui comporte deux enroulements (15, 16) et qui peut tourner à deux vitesses différentes lors- qu'il est alimenté par une tension de.fréquence constante, caractérisé en ce que, pour produire une vitesse de rota- tion inférieure aux deux vitesses de rotation mentionnées, le dispositif comporte un convertisseur de fréquence sépa- ré (2) qui peut être utilisé pour commander l'enroulement de petite vitesse (16) du moteur et générer une tension Z616283 d'alimentation de moteur ayant une fréquence fixe-pendant le fonctionnement. 5. Dispositif suivant la revendication 4, carac- térisé en ce que le convertisseur de fréquence comporte une mémoire (11) pour permettre de générer la tension de. fréquence fixe pendant le fonctionnement, par commande des commutateurs à semi-conducteurs (Q1 à Q6) de la sec- tion d'onduleur (7) du convertisseur de fréquence au moyen de signaux de tension de commande stockés dans la mémoire.