Brevet FR2614448A1 — publié le 19881028

l 2614448 L'invention se rapporte à un procédé de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur électrique à courant alternatif notamment un moteur asynchrone entre deux positions angulaires extrêmes réglables du rotor espacées d'un nombre de tours de rotor réglable et dans lesquelles positions la vitesse est nulle. L'invention se rapporte également aux moyens mettant en oeuvre ce procédé ainsi qu'aux moteurs pourvus de ces moyens. Plus particulièrement mais non exclusivement, le domaine d'application d'un tel procédé vise les équipements d'ouverture et de fermeture de porte à déplacement linéaire telles que celles équipant les ascenseurs o les montes charge, voire les entrées de batiments. Dans ce domaine, le moteur est associé à des organes de transmission entraînant au moins un battant entre deux positions o la porte est soit ouverte soit fermée, ce qui en fonction du rapport de la transmission correspond à un certain nombre de tours du rotor entre les deux positions extrêmes précitées réglées notamment à l'installation en fonction de la largeur de la porte. Afin d'éviter que les portes aient des mouvements brutaux, préjudiciables à la tenue mécanique, les portes doivent avoir un mouvement accéléré depuis leur vitesse nulle de départ jusqu'à une vitesse palier puis un mouvement ralenti jusqu'à la vitesse nulle à l'arrivée. A cet effet, il est connu, par un système bielle manivelle de transformer le mouvement circulaire uniforme engendré par l'arbre du moteur en un mouvement sensiblement alternatif dont la vitesse est une fonction sinusoïdale. Ces organes de transmission sont toutefois encombrants, coOteux et limités à des portes de largeur semblable. Notamment pour les portes d'ascenseur, et ce pour des raisons évidentes de sécurité, les normes en vigueur fixent une énergie de fermeture maximale donc une vitesse de fermeture maximale. Ces normes et raisons n'existent pas à l'ouverture des portes qui peut donc s'effectuer à une vitesse nettement plus importante que celle de fermeture, ne serait-ce que pour accélérer l'évacuation de la cabine. 2 2614448 Pour éviter au moins l'inconvénient de l'encombrement, on connait des portes dont les organes de transmission réalisent un système vis écrou, dont la vis, entraînée en rotation par le moteur, peut avoir un pas variable grace auquel, les portes sont au cours de leur ouverture ou de leur fermeture animées d'un mouvement qui, dans une phase initiale, est accéléré puis uniforme et finalement décéléré. Bien que ce système soit de conception relativement simple, il n'est adaptable qu'à une porte de largeur donnée. Afin de s'adapter à des portes de largeur variable dans de grandes proportions, il est connu de commander l'ouverture et la fermeture de portes à au moins un vantail à déplacement linéaire par une courroie sans fin sur laquelle est fixé un organe de liaison au vantail. Afin de réguler la vitesse d'un tel vantail, tant à son ouverture qu'à sa fermeture et notamment de provoquer son ralentissement au voisinage des limites de sa course, on peut évidemment au lieu d'agir au niveau des organes de transmission, agir au niveau du moteur. Associé aux organes de transmission tels la vis ou la courroie, le moteur reçoit alors sous le contrôle d'un dispositif adéquat tel un microprocesseur, une alimentation qui varie selon une consigne en fonction de l'état de signaux représentatifs de la position du vantail au long de sa course afin d'identifier la partie de la consigne qui s'applique. La fermeture et l'ouverture des portes peuvent ainsi s'opérer à une vitesse optimale. Si un tel ensemble, relativement simple, permet de régler à volonté la vitesse de fermeture et la vitesse d'ouverture des portes, pour qu'il soit opérationnel, il nécessite la génération des susdits signaux représentatifs de la position du vantail et donc des informations extérieures au dit ensemble. Pour élaborer ces informations extérieures, il est connu de disposer au long du parcours de chaque vantail des capteurs coopérant avec un organe porté par le vantail et notamment au moins quatre contacts par vantail dont deux de fin de course et deux de changement d'allure à une certaine distance de la fin de course. 3 2614448 Pour générer leurs informations, ces capteurs doivent être alimentés par un circuit externe ce qui, en raison du nombre des capteurs, de la longueur des cables utilisés pour la liaison à l'armoire de commande ainsi que des caractéristiques mécaniques que requiert cette liaison, contribue à l'accroissement du prix de revient d'un tel dispositif. On peut imaginer de faire appel à un compteur déterminant le nombre de tours du rotor à partir de la détection du nombre de crans portés par un disque associé à l'arbre moteur ou par un ruban parallèle au parcours ce qui toutefois serait trop coûteux. L'invention a pour but un procédé de régulation d'un moteur électrique à courant alternatif triphasé à un seul enroulement qui, par exemple, utilisé pour entraîner l'ouverture et la fermeture d'au moins un vantail de porte à déplacement linéaire, ne nécessite pas d'informations élaborées à l'extérieur de l'ensemble formé par le moteur avec son alimentation et les organes de transmission. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de réa'lation du type précité notamment caractérisé en ce que: - à l'initialisation, selon le déplacement angulaire du rotor qu'on souhaite obtenir, lequel est prédéterminé en fonction de l'application spécifique: on détermine, que ce soit par calcul ou expérimentation, le nombre théorique de périodes complètes du courant alternatif devant alimenter le moteur pour l'entrainer sur un tel déplacement angulaire, on mémorise ce nombre théorique, en fonction de la position chronologique de ces périodes complètes dans leur nombre théorique total, voire même du sens du mouvement de rotation commandé, on élabore une table des variations de l'alimentation du moteur à prévoir pour, théoriquement, respecter une consigne de vitesse prédéterminée, - lors de l'utilisation: 35. on compte le nombre réel instantané des périodes complètes du courant alternatif alimentant le moteur depuis la position angulaire initiale, 4 2 6 12614448 en fonction de la position chronologique du nombre réel instantané voire même du sens du mouvement de rotation commandé, on adapte l'alimentation du moteur sur la valeur donnée par la table pour le nombre théorique correspondant. L'invention a également pour objet les moyens mettant en oeuvre ce procédé. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-aprés faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ciannexé qui représente schématiquement: - figure 1: le synoptique du procédé, - figure 2: une porte à déplacement linéaire équipée des moyens mettant en oeuvre le procédé. En se reportant au dessin (figure 2), on voit un moteur électrique 1 tel un moteur asynchrone dont le rotor 2 a son arbre 2a couplé à une poulie 3 entraînant une courroie sans fin 4 passée par ailleurs sur une poulie de renvoi et dont les brins sont parallèles à la direction et ont une longueur au moins égale à l'amplitude du déplacement L déterminé d'ouverture et de fermeture du vantail 5 de portes à déplacement linéaire telles celles équipant les ascenseurs, lequel vantail est alors lié en translation à l'un des brins de la courroie par tous moyens connus (non représentés). Pour respecter les normes en vigueur, tout en accélérant l'évacuation de la cabine, le vantail est, de préférence, animé d'un mouvement dont la vitesse à l'ouverture est supérieure à celle à la fermeture. En outre, ces vitesses respectives sont variables sur les différents tronçons du parcours pour, sur un premier tronçon L1 démarrer à une accélération déterminée avant d'atteindre une vitesse palier maintenue sur un second tronçon L2, puis pour sur un troisième tronçon L3 réglable ralentir progressivement, étant alors au voisinage de sa fin de course supposée ici contre le montant 6 de l'huisserie. Ces accélération, vitesse palier, et décélération sont, pour les différents tronçons, prédéterminés et forment une consigne "C" accessible à l'installation et fixant pour chaque point du déplacement les valeurs du courant devant alimenter le moteur pour obtenir l'évolution souhaitée de la vitesse. 2 6 12614448 Cette amplitude L détermine pour le moteur 1 une plage de fonctionnement bornée par un état initial EI et un état final EF correspondant respectivement à une position de totale ouverture ou de totale fermeture du vantail 5. Ainsi donc, pour commander la rotation du rotor 2 depuis l'état initial EI jusqu'à l'état final EF et cela à une vitesse variant en accord avec la consigne C, selon l'invention: - à l'initialisation, selon le déplacement angulaire du rotor 2 qu'on souhaite obtenir, lequel est prédéterminé en fonction de l'application spécifique: on détermine, que ce soit par calcul ou expérimentation, le nombre théorique N de périodes complètes T du courant alternatif i devant alimenter le moteur 1 pour l'entrainer sur un tel déplacement angulaire, 15. on mémorise ce nombre théorique N, en fonction de la position chronologique X de ces périodes T complètes dans leur nombre théorique total N. voire même du sens du mouvement de rotation commandé, on élabore une table des valeurs de l'alimentation du moteur 1 à prévoir pour, théoriquement, respecter une consigne C de vitesse prédéterminée, - lors de l'utilisation: on compte le nombre réel N' instantané des périodes complètes du courant alternatif i, alimentant le moteur 1 depuis une position extrême initiale EI, en fonction de la position chronologique X' du nombre réel instantané N', voire même du sens du mouvement de rotation commandé, on adapte l'alimentation du moteur 1 sur la valeur donnée par la table pour le nombre théorique N correspondant. En fonction de la charge entraînée par le moteur 1, il peut apparaître un décalage entre la position réelle 9 du rotor 2 et la position 10 obtenue par comptage des périodes du signal 7 provoquant sa rotation. A cet effet, pour tenir compte de ce décalage, selon l'invention: - on élabore un signal G représentatif de la différence dite "glissement" entre la vitesse de synchronisme VS du moteur et la vitesse réelle V de rotation de son rotor 2, 6 2614448 - en fonction du niveau H du signal de glissement G, et de la position angulaire A du rotor 2, on évalue l'écart au moins prévisible entre le nombre réel N' de périodes du courant ayant alimenté le moteur 1 et le nombre théorique N correspondant sur au moins une partie du déplacement entre les positions extrêmes EI et EF, - en fonction de cet écart, au moins pour un certain niveau K de ce signal G, on induit une compensation au moins partielle de l'effet de glissement. Pour cette compensation, dans une forme préférée de réalisation, dans la table, pour le reste de l'écart angulaire du déplacement en cours, on applique un facteur de correction à au moins une partie des valeurs initialement prévue. Dans une variante de réalisation, selon le sens de la compensation, on corrige en plus ou en moins le nombre réel N' de périodes comptées. De même, on compare ce signal de glissement G à un seuil maximum K' et, dés qu'on détecte le franchissement de ce seuil maximum, au lieu de chercher une compensation, on commande la rotation inverse du rotor afin que celui-ci revienne vers sa position initiale EI. Ce procédé est en outre caractérisé en ce que, pour déterminer le signal 13 représentatif du glissement G on mesure l'intensité i du courant alimentant le moteur. Ce glissement peut évidemment se produire dans un sens ou dans l'autre par exemple parce que le vantail rencontre un obstacle ou à l'inverse lorsqu'on assiste son déplacement. Un éventuel glissement du rotor 2 occasionné par une charge anormale agissant en plus ou en moins sur le vantail 5 provoquera à l'intérieur même du circuit alimentant le moteur une variation d'intensité mesurée par exemple aux bornes d'un de ses composants tels une résistance 14. De préférence, pour initialiser l'ensemble, on détermine le nombre théorique N de périodes complètes par expérimentation, en comptant le nombre de périodes complètes lors d'un déplacement du vantail d'une position extrême à l'autre au moyen du moteur 1 alimenté à basse fréquence puis en opérant une deuxième lecture à fréquence normale. 7 2614448 En fonction des efforts normaux, l'installateur peut corriger la consigne pour rentrer une précompensation. Les moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé de commande sont principalement caractérisés en ce qu'ils comprennent: - un moyen 15 de détermination et de mémorisation du nombre total théorique N de périodes T complètes du courant alternatif i alimentant le moteur 1 nécessaire pour aller d'une position extrême EI, à l'autre EF, - un moyen 16 qui, en fonction de la position chronologique X de chacune de ces périodes T dans leur nombre total N, établit une table des variations de l'alimentation du moteur à prévoir pour théoriquement respecter une consigne de vitesse prédéterminée, - un moyen 151 de comptage du nombre réel N' instantané de périodes complètes du courant i alimentant le moteur 1 depuis une position extrême EI vers l'autre position extrême EF voire même le sens du déplacement, - un moyen 161 qui, en fonction de cette position chronologique X' du nombre réel instantané N' adapte l'alimentation du moteur 1 sur la valeur donnée par la table pour le nombre théorique M correspondant. Les moyens comprennent en outre: - un moyen 17 d'élaboration d'un signal G représentatif de la différence dite "glissement" entre la vitesse de synchronisme Vs du moteur et la vitesse réelle V de rotation de son rotor 2, - un moyen 18 qui, en fonction du niveau H du signal de glissement G et de la position angulaire A du rotor 2 évalue l'écart au moins prévisible entre le nombre réel N' de périodes du courant alimentant le moteur I et le nombre théorique M correspondant sur au moins une partie du déplacement entre les positions extrêmes EI et EF, - un moyen 19 qui, au moins pour un certain niveau K de ce signal de glissement G, induit une compensation au moins partielle de l'effet de glissement. 8 2614448 A cet effet, ce moyen applique dans la table pour le reste de l'écart angulaire du déplacement en cours, un facteur de correction à au moins une partie des valeurs initialement prévues, ou corrige en plus ou en moins le nombre réel N' de périodes comptées. Les moyens comprennent de plus: - un moyen 20 de comparaison du signal de glissement G à un seuil maximum K' et, - un moyen 21 qui, dés qu'on détecte le franchissement de ce seuil maximum K', au lieu de chercher une compensation, commande la rotation inverse du rotor afin que celui-ci revienne vers sa position initiale EI. Dans une forme avantageuse de réalisation, le moyen 17 permettant de déterminer le glissement G consiste en un circuit 22 permettant de déceler dans le circuit alimentant le moteur toutes variations anormales de l'intensité I du courant. Dans une forme préférée de réalisation, le moteur électrique 1 est un moteur asynchrone triphasé et le courant alternatif est issu d'un générateur 8 constitué d'un onduleur à modulation de largeur d'impulsions. Ces dernières sont issues de trois bras de l'onduleur contrôlant chacun l'une des phases du moteur. Chacun des bras est à cet effet constitué de deux transistors commutés à la fréquence voulue à partir d'un dispositif de commande. La fréquence d'alimentation résultante peut être supérieure à la fréquence nominale du moteur asynchrone. Ce type d'onduleur permet d'obtenir une tension variable en amplitude et en fréquence à partir par exemple d'une tension continue fixe. L'avantage de ce type de générateur est qu'il permet aisément de déceler les changements de périodes et donc de faciliter leur comptage. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de la vitesse de rotation d'un moteur électrique (1) à courant alternatif i notamment un moteur asynchrone entre deux positions angulaires extrêmes réglables du rotor (EI et EF) espacées d'un nombre de tours de rotor réglable et dans lesquelles positions la vitesse est nulle, ce procédé étant CARACTERISE en ce que: - à l'initialisation, selon le déplacement angulaire du rotor qu'on souhaite obtenir, lequel est prédéterminé en fonction de l'application spécifique et dans tous les cas borné par un état initial (EI) et un état final (EF), on détermine, que ce soit par calcul ou expérimentation, le nombre théorique (N) de périodes complètes (T) du courant alternatif (i) devant alimenter le moteur (1) pour l'entrainer sur un tel déplacement angulaire, on mémorise ce nombre théorique (N), en fonction de la position chronologique (X) de ces périodes (T) complètes dans leur nombre théorique total (N), - voire même du sens du mouvement de rotation commandé, on élabore une table des variations de l'alimentation du moteur à prévoir pour, théoriquement, respecter une consigne de vitesse prédéterminée, - lors de l'utilisation: À on compte le nombre réel (N') instantané des périodes complètes du courant alternatif depuis une position extrême (EI) vers l'autre position extrême (EF), en fonction de la position chronologique (X) du nombre réel (N') voire même le sens du mouvement de rotation commandé, on adapte l'alimentation du moteur sur la valeur donnée par la table pour le nombre théorique correspondant. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que: - on élabore un signal (G) représentatif de la différence dite "glissement" entre la vitesse de synchronisme (Vs) du moteur et la vitesse réelle (V) de rotation de son rotor, - en fonction du niveau (H) du signal de glissement (G) et du déplacement angulaire (A) du rotor (2), depuis l'une des positions extrêmes, on évalue l'écart au moins prévisible entre le nombre réel (N') de périodes du courant alimentant le moteur 2614448 (1) et le nombre théorique (M) correspondant sur au moins une partie du déplacement entre les dites positions extrêmes (EI et EF), - en fonction de cet écart, au moins pour une certaine valeur (K) de ce signal (G), on induit une compensation au moins partielle de l'effet de glissement. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que, pour cette compensation, dans la table pour le reste de l'écart angulaire du déplacement en cours, on applique un facteur de correction à au moins une partie des valeurs initialement prévues. 4. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que, pour cette compensation, on corrige le nombre réel (N') de périodes comptées. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'on compare ce signal de glissement à un seuil maximum (K') et, dés qu'on détecte le franchissement de ce seuil maximum (K'), au lieu de chercher une compensation, on commande la rotation inverse du rotor afin que celui-ci revienne vers sa position initiale (Ei1). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que pour déterminer le signal (13) représentatif du glissement (G) on mesure l'intensité (i) du courant alimentant le moteur. 7. Moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisés en ce qu'ils comprennent: - un moyen (15) de détermination et de mémorisation du nombre total théorique (N) de périodes complètes (T) du courant alternatif (i) alimentant le moteur (1) nécessaire pour aller d'une position extrême (EI), à l'autre (EF), - un moyen (16) qui, en fonction de la position chronologique (X) de chacune de ces périodes (T) dans leur nombre total, établit une table des variations de l'alimentation du moteur (1) à prévoir pour théoriquement respecter une consigne (C) de vitesse prédéterminée, 11i 2614448 - un moyen (151) de comptage du nombre réel (N') de périodes complètes du courant (i) alimentant le moteur (1) depuis une position extrême (EI) vers l'autre position extrême (EF) voire même le sens du déplacement, - un moyen (161) qui, en fonction de cette position chronologique (X') du nombre réel (N') adapte l'alimentation sur la valeur donnée par la table pour le nombre théorique (M) correspondant. 8. Moyens selon la revendication 7 caractérisés en ce qu'ils comprennent: - un moyen (17) d'élaboration d'un signal (G) représentatif de la différence dite "glissement" entre la vitesse de synchronisme (Vs) du moteur (1) et la vitesse réelle (V) de rotation de son rotor (2), - un moyen (18) qui en fonction du niveau (H) du signal de glissement (G) et une position angulaire (A) du rotor (2), évalue l'écart au moins prévisible entre le nombre réel (N') de périodes du courant alimentant le moteur (1) et le nombre théorique (M) correspondant sur au moins une partie du déplacement entre les positions extrêmes (EI et EF), - un moyen (19) qui, au moins pour un certain niveau (K) de ce signal de glissement (G) induit une compensation au moins partielle de l'effet de glissement. 8. Moyens selon la revendication 6 ou 7 caractérisés en ce qu'ils comprennent un moyen (20) de comparaison du signal de glissement (G) à un seuil maximum (K') et de détection du franchissement de ce seuil maximum (K') et un moyen (21) de commande de la rotation invese du rotor afin que celui-ci revienne vers sa position initiale (Ei). 9. Moyens selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisés en ce que le moyen (17) déterminant le glissement (G) consiste en un circuit (22) décelant dans le circuit alimentant le moteur toutes variations anormales de l'intensité du courant.