Brevet FR2741211A1 — publié le 19970516

La présente invention a pour objet un frein dynamique pour moteur à courant continu à excitation indépendante comprenant une paire de transistors de types opposés dont les jonctions émetteur-collecteur sont montées en parallèle au moteur et respectivement en série avec une diode pour la mise en court-circuit du moteur lorsque son alimentation est interrompue, quel que soit le sens de rotation du moteur, l'une des bornes du moteur étant reliée indirectement à la source de courant à travers des éléments semi-conducteurs du circuit. Par moteur à excitation indépendante, on entend aussi bien les moteurs à aimant permanent que les moteurs à inducteurs indépendants. Un dispositif de freinage d'un moteur à courant continu utilisant un transistor est connu du document US 3 919 611. Dans ce dispositif, le transistor est monté entres les bornes du moteur et fonctionne en interrupteur dont la jonction base-collecteur est polarisée par une résistance en série avec une seconde résistance en série avec le moteur. Lors de l'interruption de l'alimentation, le moteur, qui se comporte en générateur, est court-circuité à travers le transistor et la seconde résistance qui limite le courant dans le transistor. Le rendement d'un tel dispositif est cependant très faible, une grande partie de la puissance fournie par la source de courant étant dissipée dans les résistances, en particulier dans la résistance en série avec le moteur. De plus, ce circuit n'est prévu que pour le freinage d'un moteur tournant dans un seul sens. Le document DE 17 63 585 propose un circuit de freinage obviant à cet inconvénient. Dans ce circuit, une borne du moteur est reliée à travers deux diodes antiparallèles au silicium à une borne d'un générateur d'alimentation. Deux transistors, dont la jonction collecteur-émetteur est en parallèle au moteur, sont prévus pour court-circuiter le moteur tournant dans un sens ou dans un autre, en cas de coupure de l'alimentation. Les bases de ces transistors sont polarisées par une deuxième diode, au germanium, en série avec une résistance entre les bornes et la source de courant. Les résistances ne servant qu'à la polarisation des transistors, en particulier à leur blocage en régime normal du moteur, le courant traversant une seule de ces résistances pour chaque sens de rotation du moteur est si faible qu'il n'influence pratiquement pas le rendement. Ce circuit permet en outre que les jonctions collecteur-émetteur ne soient parcourues que par le courant destiné à freiner le moteur. Lorsque le moteur est alimenté, les deux transistors sont bloqués. Lors de l'interruption de l'alimentation, selon le sens de rotation du moteur à freiner, un des deux transistors devient passant permettant le court-circuit du moteur, l'autre transistor restant bloqué. Le but de l'invention est de réaliser un frein pour moteur à courant continu utilisant moins de composants et par conséquent plus fiable et moins onéreux. Ce but est atteint en alimentant le moteur à travers la jonction base-émetteur de l'un des transistors. Le frein selon l'invention est plus précisément caractérisé en ce que les bases des transistors sont reliées à l'une des bornes de la source de courant de telle manière que la borne du moteur reliée indirectement à la source est reliée à cette source à travers les jonctions base-émetteur des transistors, que les collecteurs des transistors sont respectivement reliés par l'une des diodes à l'autre borne du moteur et qu'une résistance est montée entre les bases des transistors et la borne du moteur reliée directement à la source de courant. Le courant d'alimentation du moteur passe donc à travers la jonction base-émetteur d'un des transistors, l'autre transistor servant au passage du courant de court-circuit lorsque l'alimentation a été interrompue et inversement pour l'autre sens de rotation. Cette solution audacieuse nécessite un nombre moins important de diodes et de résistances. Le circuit gagne ainsi en fiabilité et devient moins coûteux. De plus, malgré sa simplicité, le procédé selon l'invention assure aussi la fonction d'antiparasitage électromagnétique des installations environnantes lors des coupures d'alimentation de l'inductance des bobinages du moteur. L'invention sera décrite de manière plus explicite à l'aide des dessins annexés. La figure 1 représente une première forme d'exécution de l'invention. La figure 2 représente les composants actifs de cette première forme d'exécution lorsque l'alimentation du moteur a été interrompue, le moteur tournant dans un sens donné. La figure 3 représente les composants actifs de cette première forme d'exécution lorsque l'alimentation du moteur a été interrompue, le moteur tournant dans le sens inverse de celui de la figure 2. La figure 4 représente une deuxième forme d'exécution de l'invention. La forme d'exécution représentée en figure 1 comprend un moteur M à courant continu alimenté par un générateur non représenté, deux transistors T1 et T2 complémentaires , deux diodes D1 et D2 et une résistance R. La jonction collecteur- émetteur de chaque transistor T1 et T2 est branchée en parallèle avec le moteur, l'émetteur étant branché directement à une borne du moteur et le collecteur par l'intermédiaire d'une des diodes D1 et D2 à la seconde borne du moteur. Les deux diodes D1 et D2 sont antiparallèles l'une par rapport à l'autre car elles sont montées de façon à être passantes dans le sens passant du transistor lui correspondant. La résistance R est montée entre les bornes du générateur, en parallèle avec le reste du circuit. Si la tension U aux bornes du générateur est positive, (respectivement négative), la jonction base- émetteur du transistor T2 (respectivement T1) conduit et le moteur M est parcouru par le courant passant par le transistor T2 (respectivement T1) qui l'entraîne en rotation dans le sens 1 (respectivement 2) représenté par une flèche. Le transistor T1 (respectivement T2) par contre est bloqué. Lorsque la tension d'alimentation U est interrompue, le moteur se comporte comme un générateur fournissant une tension électromotrice fem positive (respectivement négative) et la jonction base-émetteur du transistor T2 (respectivement T1) est bloquée. La jonction baseémetteur du transistor T1 (respectivement T2) devient à son tour passante. Ainsi, lorsque le moteur n'est pas alimenté et fonctionne en générateur dans le sens 1 (respectivement 2), la jonction base-émetteur du transistor T1 (respectivement T2) devenant passante sert de protection à la jonction base-émetteur du transistor T2 (respectivement T1) contre le claquage par effet Zener. Lorsque le moteur est alimenté et fonctionne dans le sens 1, respectivement 2, la jonction base-émetteur du transistor T2 (respectivement T1), sert de protection à la jonction base-émetteur du transistor T1 (respectivement T2) contre le claquage par effet Zener. En figure 2, les composants actifs du circuit de la figure 1 sont représentés après interruption de l'alimentation du moteur, le moteur tournant encore dans le sens 1. L'interruption de l'alimentation du moteur a pour effet de bloquer le transistor T2. La jonction base-émetteur du transistor T1 est par contre polarisée en direct via la résistance R et le transistor T1 se sature. Le circuit constitué par la jonction collecteur-émetteur du transistor T1 et la diode D1 en série court-circuite la tension électromotrice fem générée par le moteur, ce qui impose une charge importante au rotor du moteur qui est freiné. Ce frein est maintenu tant que la tension électromotrice fem est de l'ordre du volt. La résistance R sert à limiter le courant de base du transistor de frein T1 ; sa valeur ohmique est donc importante. Sa puissance dissipée reste négligeable que la machine soit alimentée ou freinée, le courant de base du transistor étant très faible. En figure 3, les composants du circuit de la figure 1 sont représentés après interruption de l'alimentation, le moteur tournant encore dans le sens 2. Le moteur engendre un courant bloquant le transistor T1 (non représenté). Le transistor T2 devient passant et courtcircuite la tension électromotrice générée par le moteur. De même que précédemment, le moteur est freiné. Les moyens mis en oeuvre permettent de freiner de petites machines dynamo-électriques génératrices en écroulant leur tension électromotrice fem jusqu'à une tension de l'ordre du volt tout en ne chargeant pas inutilement le générateur de tension lorsque celui-ci alimente la machine. De plus, lors d'apparitions de surtensions aux bornes de la machine dues à une coupure d'alimentation des inductances de bobinage, ces surtensions sont courtcircuitées soit par le circuit T1, D1 en série (figure 2), soit par le circuit T2, D2 (figure 3). Une variante de ce frein pour moteur à courant continu est représentée en figure 4. En plus des éléments de la première forme d'exécution représentée en figure 1, il inclut une diode D3, respectivement D4 en parallèle sur la jonction base-émetteur du transistor T1, respectivement T2, anode avec anode et cathode avec cathode. Ces diodes supplémentaires permettent de limiter le courant circulant dans la jonction du transistor lorsque le moteur est alimenté. REVENDICATIONS 1. Frein dynamique pour moteur à courant continu (M) à excitation indépendante comprenant une paire de transistors de types opposés (T1, T2) dont les jonctions émetteur-collecteur sont montées en parallèle au moteur et respectivement en série avec une diode (D1, D2) pour la mise en cour-circuit du moteur lorsque son alimentation est interrompue, quel que soit le sens de rotation du moteur, l'une des bornes du moteur étant reliée indirectement à la source de courant à travers des éléments semi-conducteurs du circuit, caractérisé en ce que les bases des transistors (T1, T2) sont reliées à l'une des bornes de la source de courant de telle manière que la borne du moteur reliée indirectement à la source est reliée à cette source à travers les jonctions base-émetteur des transistors, que les collecteurs des transistors sont respectivement reliés par l'une des diodes (D1, D2) à l'autre borne du moteur et qu'une résistance (R) est montée entre les bases des transistors et la borne du moteur reliée directement à la source de courant. 2. Frein pour moteur à courant continu selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une diode (D3), respectivement (D4), en parallèle sur la jonction base-émetteur de chaque transistor (T1, T2), anode avec anode et cathode ave cathode, ces diodes étant destinées à limiter le courant circulant dans la jonction du transistor lorsque le moteur est alimenté.