Brevet FR2634603A1 — publié le 19900126

CIRCUIT DE COMMANDE, A VARIATEUR DE VITESSE, D'UN MOTEUR ASYNCHRONE MONOPHASE, ET MODULE PERMETTANT LA REALISATION D'UN TEL CIRCUIT DE COMMANDE A PARTIR D'UN CIRCUIT DE COMMANDE CLASSIQUE. La présente invention concerne un circuit de commande, à variateur de vitesse, d'un moteur asynchrone monophasé, du type dans lequel le démarrage s'obtient grâce à un enroulement auxiliaire alimenté à partir de la phase du courant alternatif d'alimentation grâce à un circuit comprenant un élément de déphasage, généralement un condensateur monté en série. D'une manière générale, on sait que selon la technique utilisée à l'heure actuelle, l'enroulement principal du moteur est alimenté à partir de deux conducteurs du réseau (neutre et phase) par l'intermédiaire d'un circuit de commande comprenant, en série sur le circuit de phase, un interrupteur commandable, par exemple un triac, dont la borne de commande est pilotée par un circuit électronique permettant de régler l'angle de conduction de l'interrupteur en fonction d'une consigne, étant entendu qu'une variation de cet angle de conduction engendre une variation de la vitesse de rotation du moteur. Le démarrage d'un tel moteur est alors obtenu au moyen d'un condensateur reliant l'entrée de l'enroulement principal à l'entrée de l'enroulement auxiliaire. I1 s'avère que lorsque le moteur ne tourne pas à sa vitesse de rotation maximale, c'est-à-dire lorsque l'angle de conduction de l'interrupteur commandable n'est pas nul, le moteur reçoit, en conséquence, une tension d'alimentation non linéaire, dont les harmoniques, en particulier l'harmonique 3, engendrent des pertes par effet Joule appréciables, notamment dans l'enroulement auxiliaire. Cette déperdition énergétique est particulièrement importante dans le cas d'un système d'asservissement, par exemple l'asservissement du ventilateur d'un climatiseur, dans lequel le moteur est amené à tourner à une vitesse constamment inférieure à sa vitesse maximale, dans une plage où les pertes par effet Joule sont particulièrement importantes. En outre, dans l'exemple précédemment évoqué, les calories engendrées par ces pertes par effet Joule provoqueront un réchauffement du local à climatiser. Ainsi, lorsque le climatiseur a pour fonction d'abaisser la température du local, il devra dépenser un surcroît d'énergie pour absorber ces calories. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Pour réduire les pertes par effet Joule précédemment évoquées, elle propose d'alimenter l'enroulement auxiliaire du moteur au moyen d'un circuit capacitif reliant l'entrée de cet enroulement auxiliaire à un point du circuit d'alimentation de l'enroulement principal situé en amont de l'interrupteur commandable. I1 apparaît donc que, dans ce cas, l'enroulement auxiliaire se trouve alimenté par un courant sinusoldal (sans non linéarité) n'engendrant donc pas d'harmonique, de sorte que les pertes par effet Joule qui, comme précédemment mentionnées, étaient dues à l'harmonique 3 dans les circuits antérieurs, se trouvent supprimées. Toutefois, il est clair que dans ce cas, la commande de l'alimentation de l'enroulement auxiliaire ne peut plus être assurée par l'interrupteur commandable. C'est la raison pour laquelle l'invention prévoit un interrupteur commandable supplémentaire, de préférence monté en série avec le condensateur. Par ailleurs, les circuits de commande utilisés à l'heure actuelle se présentent habituellement sous la forme d'un module de commande présentant au moins trois bornes, à savoir - deux bornes d'alimentation sur lesquelles viennent respectivement se brancher les conducteurs du circuit d'alimentation en courant monophasé, et - une troisième borne connectée à la sortie de l'interrup teur commandable du circuit de commande. Le condensateur est alors connecté entre les bornes d'entrée de I'enroulement principal et de l'enroulement. auxiliaire, et est donc situé dans le boîtier électrique du moteur. Les connexions entre le module de commande et le moteur font alors intervenir - un premier conducteur reliant la troisième borne du module de commande à la borne d'entrée de l'enroulement princi pal, et - un second conducteur reliant l'une des bornes de phase à la borne commune de sortie des enroulements primaire et auxiliaire. L'invention propose donc un module additionnel pouvant se connecter entre les bornes du module de commande précédemment défini et les bornes du moteur, afin de transformer ce circuit de commande classique en un circuit de commande selon l'invention, sans avoir à intervenir sur les circuits du module de commande, cette transformation n'impliquant, par ailleurs, qu'une simple déconnexion du condensateur de la borne d'entrée de l'enroulement principal et sa reconnexion sur une borne de connexion libre. Ce module additionnel comprend, plus précisément - l'interrupteur commandable supplémentaire dont la borne d'entrée est connectée à l'une des deux bornes de phase du module de commande et la borne de sortie est connectée à la susdite borne de connexion libre du moteur - une première liaison électrique destinée à etre connectée à la troisième borne du module de commande et à la borne d'entrée de ltenroulement principal - une deuxième liaison électrique destinée à être connectée à l'autre borne de phase du module de commande et à la borne commune de sortie des enroulements principal et auxiliaire ; et - un dispositif de commande de l'interrupteur commandable monté entre les deux liaisons électriques, ce dispositif commandant l'ouverture de l'interrupteur commandable, lorsque l'énergie transmise par les deux liaisons électri ques s'abaisse au-dessous d'un seuil prédéterminé. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemple non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est un schéma de principe d'un circuit de commande selon l'invention, piloté par un proces seur La figure 2 est un schéma montrant les connexions électriques habituelles entre un module de commande classique et un moteur asynchrone monophasé ; et La figure 3 est un schéma illustrant la façon de transformer le circuit de commande représenté sur la figure 2, par adjonction d'un module additionnel. Conformément au circuit représenté sur la figure 1, le moteur M, dont on a représenté schématiquement l'enroulemenfr principal 1 et l'enroulement auxiliaire de démarrage 2, est alimenté à partir d'une source de tension alternative appliquée aux bornes S1 et La borne S1 se trouve plus particulièrement reliée - d'une part, à l'entrée de l'enroulement auxiliaire 2 par l'intermédiaire d'un circuit comprenant, en série, un interrupteur commandable 3 (dans le cas d'espèce le contact d'un relais) et un condensateur 4 ; et - d'autre part, à l'entrée de l'enroulement principal 1 par l'intermédiaire d'un interrupteur commandable 5 représen té ici par un triac. La borne S2 se trouve, quant à elle, reliée à la borne commune de sortie 6 de l'enroulement principal 1 et de l'enroulement auxiliaire 2. L'électrode de commande du triac est reliée à la sortie d'un circuit électronique de commande 7, de type classique, alimenté à partir de la tension alternative appliquée aux bornes S1 et S2, et piloté par un microprocesseur 8, par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique/analogique 9. Ce microprocesseur 8 comprend, en outre, une sortie commandant l'excitation de la bobine 10 du relais 3-10 par l'intermédiaire d'un amplificateur 11, de manière à interrompre l'alimentation de l'enroulement auxiliaire 2 lors des arrêts du moteur M. Le circuit électronique de commande 7 sert à modifier l'angle de conduction du triac 5 pour faire varier la vitesse du moteur M conformément aux consignes transmises par le microprocesseur 8. I1 apparaît clairement que lors de la marche du moteur M, le contact 3 étant fermé, l'enroulement auxiliaire 2 reçoit la tension sinusoldale du secteur (affectée d'un déphasage dû au condensateur 4), tandis que l'enroulement principal 1 reçoit une tension alternative pouvant être sinusoïdale pleine onde quand l'angle de conduction du triac 5 est de 1800, ou constituée de fractions successives de cette tension sinusoldale, dont la durée est fonction dudit angle de conduction.Le moteur M s'arrête lorsque l'énergie appliquée à l'enroulement principal 1 est trop faible, ou est nulle, ce qui est le cas lorsque l'angle de conduction est nul ou voisin de OC. Dans ce cas, le microprocesseur 8 commande l'ouverture du contact 3, de sorte que l'enroule- ment auxiliaire 2 cesse d'être alimenté. Comme précédemment mentionné, l'invention propose un module additionnel permettant de transformer, d'une façon très simple, un circuit de commande classique en un circuit de commande selon l'invention. Il convient de rappeler à ce sujet que les circuits de commande classiques nécessitent le branchement du condensateur 4 entre les bornes d'entrée de l'enroulement principal 1 et de l'enroulement auxiliaire 2, comme représenté sur la figure 2. Ces circuits classiques comprennent un module de commande 13 comprenant trois bornes, à savoir : deux bornes 14, 16 respectivement reliées aux deux phases Phl, Ph2 du secteur, et une troisième borne connectée à la sortie du triac 5 du circuit électronique de commande. Le branchement du moteur M sur ce module de commande s'effectue alors grâce à une première liaison électrique 17 reliant la borne 15 à la borne d'entrée de l'enroulement principal 1 et une deuxième liaison électrique 18 reliant la borne 16 à la borne de sortie commune 6 des enroulements 1 et 2. Tel que représenté sur la figure 3, le module additionnel 20 permettant d'effectuer la susdite transformation se compose d'un boîtier muni de trois bornes d'entrée 21, 22, 23 et de trois bornes de sortie 24, 25, 26, la borne d'entrée 21 étant reliée à la borne de sortie 24 par l'intermédiaire du contact 27 d'un relais, tandis que les bornes d'entrée 22 et 23 sont respectivement reliées aux bornes de sortie 25, 26 par des conducteurs électriques 28, 29. Par ailleurs, la bobine 30 du relais 27-30 se trouve alimentée par un redresseur à diodes 31 branché entre les conducteurs 28, 29 et un dispositif 32 permettant de régler le seuil de fermeture du relais 30. Ce relais 27-30 est conçu de manière à provoquer l'ouverture du contact 2-7 lorsque l'énergie électrique appliquée à sa bobine 30 devient inférieure à un seuil prédéterminé (qui correspond, en réalité, à un angle de conduction déterminé du triac 5). L'insertion de ce module dans un circuit tel que celui représenté sur la figure 2, implique tout d'abord la déconnexion du condensateur 4 de la borne d'entrée de l'enroulement principal 1 et l'extraction au moins partielle des deux liaisons électriques 17, 18. Le module additionnel 20 peut alors être branché en connectant, respectivement, ses bornes d'entrée 21, 22, 23 sur les bornes d'entrée 14, 15, 16 du module de commande 13 et ses bornes de sortie 24, 25, 26, sur la borne libre du condensateur 4, sur la borne d'entrée de l'enroulement principal 1 et sur la borne de sortie commune 6. de l'enroulement principal 1 et de l'enroulement auxiliaire 2. Le fonctionnement de ce circuit est alors similaire à celui du circuit décrit sur la figure 1, à la différence que l'ouverture du contact 27 c-ommandant l'alimentation de l'enroulement auxiliaire 2 est assurée automatiquement et sans nécessiter de liaison supplémentaire avec le module de commande 13 dès lors que l'angle de conduction du triac 5 dépasse un seuil prédéterminé. Revendications 1. Circuit de commande, à variateur de vitesse, d'un moteur asynchrone monophasé (M) du type comprenant un enroulement auxiliaire de démarrage (2) alimenté à partir de la phase du courant alternatif d'alimentation grâce à un premier circuit comprenant un condensateur (4) monté en série, et un enroulement principal (1) alimenté à partir de ladite phase par l'intermédiaire d'un second circuit de commande comprenant, en série, un premier interrupteur commandable (5) piloté par un circuit électronique (7) permettant de régler son angle de conduction en fonction d'une consigne, de manière à obtenir la variation désirée de la vitesse de rotation du moteur (M), caractérisé en ce que le susdit premier circuit relie l'enroulement auxiliaire (2) à un point du second circuit situé en amont du premier interrupteur commandable (5). 2. Circuit de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit premier circuit comprend un second interrupteur commandable (3) monté en série avec le condensateur (4) et commandé de manière à interrompre l'alimentation de l'enroulement secondaire (2) lorsque l'énergie électrique appliquée à l'enroulement principal (1) devient inférieure à un seuil prédéterminé. 3. Circuit de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux interrupteurs commandables (4, 5) sont commandés par un microprocesseur (8). 4. Circuit de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la commande du second interrupteur (3) est indépendante de celle du premier interrupteur (5). 5. Module additionnel permettant de transformer un circuit de commande classique en un circuit de commande selon l'une des revendications précédentes, ledit circuit de commande classique comprenant un module de commande (13) présentant au moins trois bornes (14, 15, 16), à savoir deux bornes d'alimentation (14, 16) destinées à être branchées sur les deux conducteurs du circuit d'alimentation en courant alternatif monophasé, la borne (16), recevant le neutre, étant par ailleurs destinée à être connectée à la borne de sortie commune (6) des deux enroulements (1, 2) du moteur (M), et une troisième borne (15) connectée à la sortie du premier interrupteur commandable (5) du circuit de commande et destinée à être reliée à l'entrée de l'enroule- ment principal (1) du moteur (M), cette transformation impliquant la déconnexion de la borne du condensateur (4) initialement connectée à l'enroulement principal, caractérisé en ce qu'il comprend le deuxième interrupteur commandable (27) dont une borne d'entrée (21) est destinée à être connectée à la borne d'alimentation (14) du module de commande sur laquelle vient se brancher la phase du courant alternatif, et une borne de sortie (24) destinée à être connectée à ladite borne du condensateur (4), une première liaison électrique (28) destinée à être connectée à la troisième borne (15) du module de commande (13) et à la borne d'entrée de l'enroulement principal (l) et une deuxième liaison électrique (29) destinée à être connectée sur la borne (16) du circuit de commande recevant le neutre et à la borne de sortie commune (6) des deux enroulements (1, 2) du moteur (M), et un dispositif de commande (30, 31) du deuxième interrupteur commandable (27) monté entre les deux susdites liaisons électriques (28, 29), ce dispositif commandant l'ouverture du deuxième interrupteur commandable (27) lorsque l'énergie transmise au moteur (M) par les deuxdites liaisons électriques (28, 29) s'abaisse audessous d'un seuil prédéterminé. 6. Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que le susdit deuxième interrupteur commandable (27) consiste en un relais dont la bobine (30) est alimentée en courant continu par un redresseur (31) monté entre les deux susdites liaisons électriques (28, 29) et par un dispositif (32) de réglage du seuil de fermeture du relais (30).