Brevet FR2746905A1 — publié le 19971003

L'invention concerne une installation d'aération de locaux et notamment d'extraction d'air de bâtiments d'élevage. Cette installation comporte un moteur à courant alternatif pour l'entraînement d'une hélice d'un ventilateur, un capteur du débit d'air généré par le ventilateur et produisant une information dont la valeur est fonction de ce débit d'air, un système d'asservissement pour entraîner le ventilateur suivant en fonction du débit d'air mesuré par le capteur et assurer ainsi une régulation de ce débit. Cette installation est caractérisée en ce que le système d'asservissement comprend une self saturable disposée dans le circuit d'alimentation du moteur et associée à deux bobinages disposés en série et couplés magnétiquement à cette self, ces bobinages étant agencés pour annuler la composante alternative aux bornes de cet ensemble des deux bobinages en série, un moyen étant en outre prévu pour produire un courant continu traversant les bobinages et saturer la self tandis qu'en parallèle sur ces deux bobinages en série est prévue une résistance variable dont la valeur est déterminée par l'information fonction du débit d'air mesuré par le capteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les bobinages en série sont alimentés en courant alternatif redressé par le courant d'alimentation du moteur du ventilateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur à courant alternatif est un moteur à deux sens de rotation à condensateur permanent tandis qu'un contacteur inverseur est prévu en série avec les enroulements du moteur pour déterminer son sens de rotation. Selon une autre caractéristique de l'invention, les bobinages en série sont alimentés par un courant d'intensité différent de celui qui alimente le moteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un branchement sur au moins l'un des enroulements du moteur alimenté par l'intermédiaire du condensateur, la tension prélevée en ce point étant redressée et amenée en opposition à la tension de commande de la résistance variable fonction de la valeur du débit d'air mesuré par le capteur. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une installation conforme à l'invention, disposée dans une cheminée d'aération, - la figure 2 représente le schéma électrique du circuit d'asservissement du moteur du ventilateur de la figure 1. La présente invention a en conséquence pour but la réalisation de l'installation d'aération de locaux, qui soit d'une très grande fiabilité comme cela est nécessaire notamment dans les installations d'extraction d'air des bâtiments d'élevage. Cette installation permet également d'assurer une régulation de ce débit d'air d'aération à une valeur preréglée, en asservissant non seulement la vitesse du moteur du ventilateur mais également son couple. Sur les dessins ci-joints, on a ainsi représenté une cheminée 1 d'extraction d'air, par exemple d'un bâtiment d'élevage et, dans ce cas, l'extrémité 11 de la cheminée débouche dans le local, alors que l'extrémité 12 débouche à l'extérieur de ce local. Dans l'axe de cette cheminée se trouve l'installation d'extraction d'air qui comprend l'hélice 2 d'un ventilateur dont le moteur 3 est entraîné à une vitesse fonction du débit d'air dans cette cheminée 1. La mesure de ce débit d'air est réalisée par un capteur constitué, suivant l'exemple représenté, par une hélice 4 montée à libre rotation et fournissant, par l'intermédiaire du circuit électronique 5, une information électrique fonction de sa vitesse de rotation et, donc, fonction du débit d'air généré dans la cheminée 1 par l'hélice 2. Ce circuit comprend également un moyen de réglage à comparateur, non représenté, permettant comme cela est connu, de régler l'amplitude de cette information électrique afin de régler en conséquence le niveau de régulation de la vitesse de rotation de l'hélice 2. L'information, fonction de la vitesse de rotation de l'hélice 4, disponible à la sortie du circuit 5, est amenée à l'entrée d'un circuit d'asservissement 6 assurant la commande du moteur 3. Cette information fonction du débit d'air est ainsi amenée à l'entrée du circuit 6 (voir figure 2), sur un optocoupleur OC1 qui permet d'assurer l'isolement électrique des circuits 5 et 6. Dans ce circuit 6, il est prévu une self saturable 7 couplée magnétiquement à deux bobinages 8 et 9 par l'intermédiaire du noyau 10. Ces deux bobinages 8 et 9 sont disposés en série et ils sont agencés par rapport à la self 7 et au noyau 10 pour annuler, aux bornes de cet ensemble des deux bobinages 8 et 9 en série, la composante alternative résultant de leur couplage avec la self 7 lorsque cette dernière est alimentée. Cet agencement des deux bobinages 8 et 9 pourra ainsi être réalisé en mettant en oeuvre deux enroulements identiques mais bobinés en sens contraire et/ou disposés chacun sur un circuit magnétique traversant la self 7 et constituant ensemble le noyau 10. La self saturable 7 est disposée dans le circuit d'alimentation du moteur 3 et est ainsi placée en série avec ce moteur 3 et un contacteur inverseur 11. L'alimentation de ce circuit par le courant alternatif entre les bornes 12 et 13 permet d'entraîner le moteur 3 en rotation dans un sens ou dans l'autre selon la position du commutateur 11 afin que l'hélice 2 assure soit une extraction d'air, soit au contraire un ralentissement du débit d'air vers l'extérieur lorsque le tirage de la cheminée est trop important. Les bobinages en série 8 et 9 agencés pour annuler à leurs bornes la composante alternative résultant de leur couplage avec la self 7, sont alimentés par un courant continu dont la valeur est telle qu'il assure la saturation du noyau de la self. En parallèle sur ses deux bobinages en série, est prévue une résistance variable dont la valeur est déterminée à partir de l'information fonction du débit d'air mesuré par le capteur et apparaissant à la sortie de l'opto-coupleur OC1. Suivant l'exemple représenté, les bobinages en série 8 et 9 sont alimentés en courant continu redressé par le pont fermé D1, disposé en série avec le moteur 3 et la self 7, par l'intermédiaire de la jonction 14 reliant les bornes 15 et 16. La construction de la self 7 et des bobinages 8 et 9 est telle que ce courant continu redressé qui les traverse amène cette self 7 à saturation, tandis que le transistor MOS, Q1 (MOS = semi-conducteur métal-oxyde) qui constitue la résistance variable en parallèle sur les bobinages 8 et 9, assure une dérivation de ce courant continu de manière qu'une diminution de la résistance interne de Q1 entraîne une diminution du courant traversant les bobinages 8 et 9 et donc une désaturation de la self 7 dont l'augmentation de l'impédance se traduit par une diminution de la tension aux bornes du moteur c'est-àdire par une diminution de la vitesse de rotation de l'hélice 2. Dans l'exemple représenté, la jonction 14 dispose le redresseur D1 en série avec le moteur 3 et la self 7. Cette disposition permet d'obtenir une grande souplesse de fonctionnement ainsi que la linéarisation du système du fait de la variation dans le même sens, du courant alternatif traversant le moteur 3 et du courant redressé de commande traversant les bobinages 8 et 9. Suivant un mode de réalisation modifié, ces bobinages en série 8 et 9 pourront être alimentés par un courant d'intensité différente de celui qui alimente le moteur 3. Suivant la figure 2, cela pourra être obtenu en supprimant la jonction 14 et en alimentant, indépendamment l'une de l'autre, d'une part les bornes 12 et 15, d'autre part les bornes 16 et 13. Cette disposition aboutira à une commande moins linéaire du moteur mais permettra d'obtenir une saturation plus importante du noyau de la self qui sera indépendante du courant traversant le moteur afin d'aboutir à une réaction plus vive, c'est-à-dire plus importante et plus rapide, du circuit d'asservissement. Dans le circuit représenté, la fonction de commande de la gâchette de Q1 à partir de l'opto-coupleur OC1 est assurée par l'intermédiaire du transistor d'adaptation d'impédance Q3 relié par les résistances en série R4 et R6 au transistor Q2 de commande d'asservissement. La tension de fonctionnement de l'opto-coupleur OC1 et des transistors Q2 et Q3 est obtenue par l'intermédiaire de la résistance R8 et du condensateur C4 disposés en série et de l'ensemble constitué par la diode Zener Z1, le redresseur D4 et du condensateur C5. Le potentiel de base du transistor Q3 est déterminé par la résistance R9 en parallèle sur le condensateur C6 alors que le potentiel de la base du transistor Q2 branché en comparateur, est déterminé par la résistance R5 et la diode D2 à partir du pont diviseur constitué par les résistances R1 et R2 disposées en parallèle sur le pont D1. Les condensateurs C1 et C2 assurent le filtrage des tensions d'alimentation alors que la résistance R3 constitue la résistance de charge du transistor Q2 pour la commande de la gâchette du transistor MOS Ql. La mise en oeuvre d'un transistor MOS permet d'obtenir un court-circuit parfait aux bornes des bobinages 8 et 9 lorsque la tension de commande sur sa gâchette est maximum, ce qui correspond à une impédance maximum de la self 7 et donc une vitesse de rotation minimum de l'hélice 2. Dans ce circuit également, le moteur 3 est un moteur à courant alternatif à condensateur permanent C7 dont les deux enroulements 31 et 32 assurent la rotation du moteur dans un sens ou dans l'autre suivant la position du contacteur inverseur 11. Aux bornes de ce moteur à condensateur permanent, il apparaît une surtension aux bornes de l'enroulement 31 ou 32 du moteur qui est alimenté par le condensateur C7. Ainsi, dans l'exemple représenté et compte tenu de la position du contacteur inverseur 11, il apparaît en 17 une surtension qui est d'autant plus grande que la vitesse de rotation du moteur augmente et que son couple est faible alors que, au contraire, si la vitesse du moteur ralentit par suite d'un freinage ou d'une augmentation du couple, la tension en 17 diminue. Suivant l'invention, cette tension variable en 17 qui est fonction de la charge du moteur, est redressée par la diode D3, filtrée par le condensateur C3 et appliquée par la résistance R7 entre les résistances R4 et R6 afin d'être en opposition avec l'information fonction du débit d'air apparaissant sur l'émetteur de D3. Cette disposition permet ainsi de réaliser un asservissement du moteur en fonction de son couple. Dans la mesure où l'asservissement du moteur à son couple doit être réalisé dans la fonction d'extracteur d'air de l'hélice 2, dans ce cas et compte tenu de la position du point de branchement 17, l'enroulement 31 assurera la rotation de l'hélice pour produire cette extraction d'air des locaux. REVENDICATIONS 1. Installation d'aération de locaux et notamment d'extraction d'air de bâtiments d'élevage comportant un moteur à courant alternatif (3) pour l'entraînement d'une hélice (2) d'un ventilateur, un capteur (4, 5) du débit d'air généré par le ventilateur et produisant une information dont la valeur est fonction de ce débit d'air, un système d'asservissement (6) pour entraîner le ventilateur suivant en fonction du débit d'air mesuré par le capteur et assurer ainsi une régulation de ce débit, installation caractérisée en ce que le système d'asservissement (6) comprend une self saturable (7, 10) disposée dans le circuit d'alimentation du moteur (3) et associée à deux bobinages (8, 9) disposés en série et couplés magnétiquement à cette self, ces bobinages étant agencés pour annuler la composante alternative aux bornes de cet ensemble des deux bobinages en série, un moyen (D1) étant en outre prévu pour produire un courant continu traversant les bobinages (8, 9) et saturer la self (7) tandis qu'en parallèle sur ces deux bobinages en série (8 et 9) est prévue une résistance variable (Q1) dont la valeur est déterminée par l'information fonction du débit d'air mesuré par le capteur (4, 5). 2. Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les bobinages en série (8, 9) sont alimentés en courant alternatif redressé par le courant d'alimentation du moteur (3) du ventilateur. 3. Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la résistance variable (Q1) est constituée par un transistor (MOS) dont la gâchette est actionnée par l'information fonction du débit d'air. 4. Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moteur à courant alternatif (3) est un moteur à deux sens de rotation à condensateur permanent (C7) tandis qu'un contacteur inverseur (11) est prévu en série avec les enroulements du moteur pour déterminer son sens de rotation. 5. Installation conforme à l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisée en ce que les bobinages en série sont alimentés par un courant d'intensité différent de celui qui alimente le moteur. 6. Installation conforme à la revendication 4, caractérisée en ce que il est prévu un branchement (11) sur au moins l'un des enroule ments (31 32) du moteur (3) alimenté par l'intermédiaire du condensateur (C7), la tension prélevée en ce point étant redressée et amenée en opposition à la tension de commande de la résistance variable (Q1) fonction de la valeur du débit d'air mesuré par le capteur. 7. Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que un opto-coupleur est disposé à l'entrée du circuit d'asservissement.