Brevet FR2612705A1 — publié le 19880923

La présente invention concerne un dispositif en tion de triangle-étoile d'entraînement électrique à quence et vitesse varisbles. il est composé de l'onduleur de tension continualternative triphasée à fréquence variable et du moteur à courant alternatif triphasé. Comme le moteur, on emploie traditionnellement le moteur triphasé universel. Son enroulement statoricue est joint en forme de triangle ou toile, comme l'indicue le schema 1 ou 2. Pour l'onduleur, on emploie traditionnellement l'onduleur de tersion à 6 é- chelons rectangulaires en commande de pleine onde. Il nro- duit la tension non-sinusoidale, qui comporte beaucoup d'harmoniques.DAns l'entrefer du moteur, il existe der espèces d'harmoniques de la force magnétomotrice : ceux de temps dûes à la tension non-sinusoidale et ceux d'espace dûes à la répartition non-sinusoidale du courant statorique du moiteur. ainsi le counle électromagnétique du moteur est ondulatoire. La vitesse est variable dans chaque tour. A la vitesse basse, le moteur tourne'en sont ou pas à pas. Et les harmoniques produisent les pertes d'énergie, augmentant les frais de fonctionnement; renforcent le courant en charge, diminuant la canacité et augmentant le coût. Lorsque les circonstances l'exigent, on emploie encore l'onduleur de tension e 17 échelons rectangulaires. Il produit la tension plus'sinusoidale, oui ne comporte pas ler harmoniques de rangs 6k-1 (k représente le nombre impaire). Le courant et la force ragnétomotrice de temps sont prescue sinusoidale. Ils ne comportent pas les harmoniques de temp des mêmes rangs. Cela améliore la performance. Mais La force magnétomotrice comporte quand même le harmoniques d'espace. Le dispositif n'est pas bien perfornant. En outre, cet onduleur est bien complexe et coûteux. D'autres onduleurs plus performants sont rarement adop- tés dans l'industrie, car ils sont très complexes et coûteux. Mais pour tous les onduleurs de tension triphasée, s cherge est traditionnellement joint en forme de triangle ou d'étoile. Ils ne peuvent tous pas éliminer les harmoniques d'espace de la force magnétomotrice. L'amélioration des performances du dispositif est limitée. Dans le dispositif selon l'invention, les jonctions traditionnelles de triangle et d'étoile sont changées. la charge de l'onduleur ou l'enroulement statorique du moteur est joint en forme de triangle-étoile, comme l'indique le echema 3 ou 4. Il comporte deux groupes triphasés de tois bobinages symétriques a,b, c et r,c,t. Le groupe abc est joint en forme de triangle L'autr groupe rst est joint en forme d'étoile. Et ils sont joints en parallèle ou en série Ici, l'onduleur de tension triphasée à 6 éche- ions rectangulaires en commande de pleine onde est encore adopté, mais sa charge est jointe en forme de triangle étoile.Le moteur à courant alternatif est encore triphasé, mais son enroulerent statorique est en jonction de triangle étoile. Cette jonction a de même trois bornes d'entre , A,B, C; il est encore triphasé de l'extérieur. Mais dedans, il compose de 6 bobinages a,b,c,r,s,t. Ils permettent d'être conçu en l'enroulement de 6 phases équilibres et presoue symétriques en alimentation triphasée symétrique. Cela peut éliminer à la fois les deux expèces d'harmoniques de la force magnétomotrice: ceux de temps et ceux d'eoprce. DAns cet enroulement, les harmoniques de rangs 6kt1 de la force magnétomotrice de temps sont aussi éliminées. La force magnétomotrice de temps est presque sinusoidale. harmoniQues des mêmes rends du courant indult rotorioue n'e xistent pas. Leur couples électromagnétiques et leurs pertes d'énergie du rotor, non plus. Mais le courant stato rique du moteur ou le courant sortant de l'onduleur, il com- porte quand même les harronique. de ces rangs ? cause de sa tension non-sinusoidale. Or ces harmoniques sont diminuée : fort, ar & e à la forte réactance d'excitation magnétique du moiteur. Ce courant s'approche aussi de la sinusoide. Par conséquent, le dispositif selon l'invention peut obtenir la qualité toute proche de celle du dispositif de tension à 12 échelons rectangulaires. De plus, dans cet enroulement les harmoniques de rangs 6k+1 de la force magnétomotrice d'espace ddes à le réparti- tion non-sinusoidale sont encore éliminées. Cela améliore encore une fois des performences. Le dispositif selon l'invention est plus performent que celui Q tension de 12 éche- lons rectangulaires, parce que celui-ci n'a pas cette qualité, ne peut pas éliminer les harmoniques de la force magnétomotrice d'espace. Ces deux points améliorent les performences du disposi- tif selon l'invention, par apport au dispositif traditionnel à tension de 6 échelons rectangulaires: pour le moteur -- diminuer l'ondulstion du couplo électrozsgnëtique et la variation de la vitesse dans chaere tour. -- élever, de o f environ, la capacité. Pour l'onduleur -- réduire le courant sortant de l'onduleur, de 5-10 % pou la charge du moteur asynchrone, de 35 % environ pour la charge du moteur à rélustance variable. -- abaisser, de 35 f environ, la crête du courant de l'ondu- leur, favoriser la commutation des élements électroniques de puissance. Ces trois points rendent moininle coût de ses élements électroniques. le dispositif selon l'invention est le moins coûteux. Pour l'économie -- renforcer, de 3 ç environ, le rendement. L'économie de frais de consommation d'électricité seule est suffisante pour acheter quelques moteurs selon l'invention. -- le moteur selon l'invention peut être connecté directe ment au réseau électrique universel, or ils sont tous triphasés. Et il a les performances milleures que les moteurs ordinaires. Cela tercet ru fabricant de pro duire en grande série le moteur selon l'invention. Par conséquent, le dispositif selon l'invention est le moins cofteux, le plus économique et le plus performant parmi les dispositifs industriels d'entraînement à courant continu-alternatif à fréquence variable. Naturellement il remplacera le dispositif traditionnel. Et le moteur selon l'invention remplacera indépendamment le moteur triphasé ordinaire dans le réseau électrique universel, certainement. Selon une variante, on pourra employer l'onduleur de tension triphasée plus simple, ronP coûteux que celui de 6 échelons rectangulaires, et la commande plus simple que celle de pleine onde. La jonction de trangle-étoile en série, comme l'indique le schema 3, est une forme de réalisation préférentielle. La technique de conception peut limiter la circulation de courent de l'harmonique de rang 3 dans le circuit de triangle composant de tois bobinages ,b,C. l'onduleur et le moteur sont fabriqués séparément, mais ils sont connectés selon l'invention chez le fabricant ou chez l'utilisateur. les dessins annexés illustrant l'invention: le schema 1 représente la jonction électrique traditionnelle en forme d'étoile Y. Le schema 2 représente la jonction électrique traditionnelle en forme de triangle # Le schems 3 représente la jonction électrique en fore de triangle-étoile en série le schema 4 repre'sente la jonction électrique en fore de triangle-étoile en parallèle Sur les dessins annexés, (1) représente l'onduleur électronique de tension triphasée à fréquence variable. (2) représente le moteur à courant alternatif triphasé. (3) représente la jonction électrique traditionnele. (4) représente la jonction électrique de triangle-étoile en série (5) représente la jonctio électrique de triangle étoile en parallèle REVENDICATIONS 1) Dispositif d'entraînement électrique a fréquence et vitesse variables en jorc- tion de triangle-étoile caractérisé en ce qu'il comporte un onduleur (i) dc tension continue-alternative triphasée A frequence variable et un moteur (2) a courant alternatif triphasé dont l'enroulement statorique est en jonction de triangle-étoile en parallèle (5) ou en série (4), l'enroulement statorique du moteur étant conyos pour une partie de bobinages (a,b,c)connectes en triangle traditionnel (t abc) et pour l'autre partie de bobinages (r,s,t) connecté en étoile traditionnel ( Y rst). 2) Dispositif selon la revendication i caractérisé en ce que les trois pointes d'étoile ( Y rst) se joignent respectivement à celles du triangle ( E abc), mais leurs trois pointes communes jouant le rôle des bornes d'entrée (A,B,C), jonction de triangle-étoile en parallèl (5), noté 3) Dispositif selon la revendication i caractérisé en ce que les trois bobinages (a,b,c) sont joints encore en triangle traditionnel ( A abc); ; les autres bobinages (r,s,t) se joignant, par leurs trois bouts, respectivement aux trois pointes du triangle ( t abc), leurs autres trois bouts étant les trois bornes d'entrée (A,B,C), jonction de triangle-étoile en serie (4), noté 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moteur (2) alimenté par l'onduleur (2) est directement connecté avec son onduleur (1), l'enroulement du moteur (2) étant la charge de l'onduleur (i), sans intermédiaire entre eux. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moteur (2) triphasé à enroulement statorique en jonction de triangleétoile en parallèle (5) ou en série (4) peut encore fonctionner indépendamment dans le réseau électrique triphasé universel, sans intermédiaire.