CH313662A - Moteur à induction pourvu d'un dispositif de freinage électrique - Google Patents

Moteur à induction pourvu d'un dispositif de freinage électrique

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Description


  Moteur à induction     pourvu    d'un     dispositif    de     freinage        électrique       La présente invention concerne un moteur  à induction pourvu d'un dispositif de     freinage     électrique, qui peut être     utilisé,    par exemple,  dans les commandes d'engins de levage et de  treuils, etc.  



  II est bien connu qu'un fonctionnement  à rétroaction des moteurs à induction n'est  possible qu'à des vitesses     hypersynchrones,    et  qu'un contrôle de la vitesse par réglage de  résistance n'est     efficace    que lorsque des char  ges à travail positif sont appliquées, et devient       inefficace    en marche à vide.  



  De nombreuses solutions du problème vi  sant à l'obtention de vitesses stables en des  sous de la vitesse synchrone sous - toutes les  conditions opératoires (c'est-à-dire lors du  fonctionnement comme moteur aussi bien que  comme frein) ont été proposées, les solutions  connues comportant     par    exemple l'utilisation  d'une machine de freinage séparée, ou d'autres  dispositifs relativement compliqués.  



  La présente invention résout le problème  d'une façon particulièrement simple, et cela  par le fait que le moteur comporte deux sys  tèmes d'enroulements, dont les nombres de  pôles sont entre eux dans un rapport pair,  chacun de ces deux systèmes comprenant un  enroulement de stator et un enroulement de  rotor, l'enroulement de stator d'un desdits  systèmes étant susceptible.

   d'être     alimenté    par    un courant alternatif en vue de     fournir    un  champ     tournant        produisant    un- couple moteur  et     l'enroulement    de rotor de l'autre système  étant susceptible d'être excité par du courant  continu de manière à engendrer dans l'enrou  lement de stator de ce système des courants  produisant un couple de freinage.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple, différentes formes d'exécution du  moteur selon l'invention.  



  La     fig.    1 représente- le schéma d'un mo  teur pourvu d'un dispositif de freinage:  La     fig.    2 montre des courbes caractéristi  ques charge/vitesse pour le moteur     suivant    la.       fig.    1.  



  La     fig.    3 montre partiellement une- va  riante du moteur selon la     fig.    1, avec une exci  tation à courant     continu    dépendant de la  charge.  



  La     fig.    4 montre un     dispositif    de freinage  analogue à celui indiqué sur le schéma de la       fig.    1, mais avec une excitation à courant con  tinu provenant d'une génératrice     entraînée     par le moteur.  



  La     fig.    4a montre. une variante du dispo  sitif selon la     fig.    4, concernant     l'entraînement     de la génératrice d'excitation qui est entraînée  par un moteur     auxiliaire.         La     fig.    5 montre un moteur dans lequel  le système enroulements     utilisé    pour le frei  nage peut également être     utilisé    pour obtenir  un couple moteur à vitesse élevée.  



  Dans l'exemple illustré à la     fig.    1,     S8    re  présente l'enroulement de stator d'un moteur  à induction triphasé et bobiné pour huit pôles.       Rs    est l'enroulement de rotor correspondant  également bobiné pour huit pôles et relié aux  trois bagues collectrices 1, 2 et 3. Les bagues  collectrices sont connectées à     une'    résistance  triphasée     Res    réglable     par    déplacement du  point neutre,     comme    représenté par les lignes  horizontales pleines et à traits interrompus.  



  Dans les mêmes encoches que les enroule  ments     S8    et     R8    sont respectivement disposés  des enroulements à quatre pôles     S4    et     R4.    L'en  roulement     rotorique        R4    est, dans l'exemple,  bobiné pour trois phases en étoile dont deux  phases sont connectées en     parallèle    à une ba  gue collectrice 4 et dont la troisième phase  est     connectée    à une phase de l'enroulement à  huit pôles     R8.     



  Les bagues collectrices 3 et 4 sont con  nectées à un redresseur Re qui est alimenté  par une source de courant alternatif par l'in  termédiaire d'un transformateur T.  



  Dans le circuit du redresseur, est prévue  une résistance de réglage     Res.    a.  L'enroulement de stator à quatre pôles     S4     est connecté aux extrémités opposées de la  résistance     Res,    de manière qu'en déplaçant le  point neutre de la résistance     Res,    la résistance  introduite dans l'enroulement     S4    soit réduite  lorsque la     résistance    introduite dans le circuit  de     R8    est augmentée, et vice versa.  



  La résistance dans un de ces enroulements  est à son maximum lorsque l'autre enroule  ment est court-circuité.  



  On pourrait en outre prévoir un réglage  indépendant des résistances     insérées        dans    les  deux circuits.  



  Du fait du rapport pair 2 : 1 des nombres  de pôles des deux systèmes d'enroulements,       S8,        R8,    d'une part, et     R4,        S4,    d'autre part, (rap  port qui pourrait être également de 4 : 1, 6 : 1,  etc.), aucune tension ne sera induite dans un  enroulement d'un des systèmes par suite d'une    tension appliquée à un enroulement de l'autre  système.  



  En effet, un     flux    tournant à quatre pôles  ne peut pas induire une tension dans un en  roulement à huit pôles, et inversement un     flux     tournant à huit pôles est     inefficace    avec un  enroulement à quatre pôles, car dans le pre  mier cas les     flux    qui traversent deux bobines  polaires (idéales) de la même phase sont  égaux, mais de signe opposé, et dans le  deuxième cas les flux traversant une bobine  polaire se compensent.  



  Les deux systèmes d'enroulement sont, par  conséquent, indépendants, et il est possible de  connecter l'enroulement à quatre pôles R4 à  une source de courant continu, Re dans  l'exemple, tandis que l'enroulement à huit pô  les     S8    est connecté au réseau d'alimentation  en courant alternatif.  



  Pendant que le moteur reste, à     l'arrêt,    le  couple développé par le champ tournant à  huit pôles est le seul couple efficace dans le  moteur, et sa grandeur est déterminée     par    la  résistance     Res,    introduite dans le circuit     roto-          rique        R8.     



  Lors d'un .accroissement de la vitesse, le  flux créé par l'excitation à courant continu  dans l'enroulement à quatre pôles     R4    induira  dans l'autre enroulement à quatre pôles     S4     une force électromotrice d'une fréquence et  d'une     grandeur    proportionnelles à la vitesse  de rotation du rotor.  



  Lorsqu'on règle la valeur de la résistance       Res    dans le circuit de l'enroulement à quatre  pôles     S4,    le courant passant sous l'influence de  la force électromotrice induite peut être réglé  et, de ce fait, tout couple de freinage requis  peut être obtenu à une vitesse quelconque.  



  Une autre     possibilité    de réglage peut être  obtenue par le réglage de l'excitation à cou  rant continu par     l'intermédiaire    de la résis  tance     Res.   <I>a.</I>  



  Grâce à la combinaison du réglage de la  résistance dans l'enroulement de rotor du sys  tème à huit pôles, et du réglage de la résis  tance     dans    l'enroulement de stator du système  à quatre pôles, et/ou de l'excitation à courant  continu dans l'enroulement de rotor du sys-           tème    à quatre pôles, des courbes caractéristi  ques vitesse/couple correspondant à un ré  gime stable .peuvent être obtenues à la fois  lors de la montée et lors de la descente, pour  toutes les vitesses     sub-synchrones    et     hyper-          synchrones,    comme cela est     nécessaire    pour la  commande d'engins de levage, de treuils, etc,  .

   Comme l'effet de freinage du système à  quatre pôles, pour une excitation à courant  continu donnée et une résistance donnée mon  tée dans le circuit en courant     alternatif    aug  mente rapidement avec la vitesse, les varia  tions de vitesses avec une variation de la  charge sont relativement faibles.  



  La     fig.    2 montre les caractéristiques cou  ple/vitesse du moteur dont le schéma est re  présenté à la     fig.    1.  



  Pour ce moteur on, a prévu     six    modes de  marche pour chacune des directions ascen  dante et descendante ; les modes de marche  1-4 en direction ascendante et 2-5 dans la  direction descendante sont obtenus par la su  perposition décrite du couple moteur produit  par le système à huit pôles et du couple de  freinage produit par' le système à quatre pôles,  avec différents réglages fixes de la résistance  secondaire     Res,    combinés avec des réglages  fixes de l'excitation à courant continu.

   Les  modes de marche 5 et 6 en direction ascen  dante et le mode de marche 6 en     direction     descendante sont obtenus par     l'utilisation    du  système moteur à huit pôles seulement, et le  mode de marche 1, en descente, par l'utilisa  tion du système de freinage dynamique seu  lement.  



  Sur la     fig.    2, les vitesses sont indiquées en       %        en        ordonnées        et        les        couples        en        ()/o        en     abscisses, la partie supérieure étant relative à  la montée et la partie inférieure à la descente.  



  Les caractéristiques couple/vitesse peuvent  être modifiées par l'introduction d'une excita  tion, dépendant de la charge ou de la vitesse,  dans le circuit du système de freinage.  



  A la     fig.    3 est représenté un exemple d'un  tel moteur comportant les mêmes enroule  ments que ceux indiqués sur la     fig.    1 ; en vue  de simplifier la figure, une phase seulement  des circuits triphasés est représentée, les réfé-         rences    des éléments     similaires    étant les mê  mes qu'à la     fig.    1.  



  A la     fig.    3, il est prévu une autre résis  tance     Res.    s dans l'enroulement de stator     S8,     pour tenir compte d'un effet de saturation ma  gnétique     'produit    dans le système moteur par  l'excitation à courant continu du système de  freinage.  



  Cet effet provoque une augmentation du  courant     d'aimantation    dans le système moteur,  avec, en conséquence, une augmentation du  flux de fuite primaire et une réduction du     flux     principal à huit pôles. Inversement, la satura  tion du circuit magnétique engendrée par le  système moteur augmente la stabilité du sys  tème de freinage. Ceci est- exprimé par une  caractéristique couple/vitesse dans laquelle le  point de couple     maximum    est     atteint    à une  vitesse relativement élevée, ce qui favorise un  fonctionnement stable en moteur à induction       (fig.    2) et un     fonctionnement    également stable  en moteur à induction avec freinage super  posé.  



  En plus du redresseur Re, il est prévu, à  la     fig.    3, un second redresseur     Re'    connecté  en série dans le circuit     R4    et qui est     alimenté          par    un transformateur d'intensité CT dont le  primaire est inséré dans le circuit d'enroule  ment du stator     S4.     



  On     remarquera        qu'ainsi    une augmentation  du courant dans l'enroulement     S4    provoque  une augmentation de l'excitation dans l'en  roulement parcouru par le courant continu.  



  De cette manière, un autre effet de     stabi-          lisation    est obtenu car, pour     toute    valeur de  la résistance dans le circuit de     S4,    la plus lé  gère élévation de courant, due à une augmen  tation de la     vitesse,    augmentera l'excitation et  de ce fait augmentera le couple de freinage, en  limitant ainsi l'augmentation de vitesse à une  quantité négligeable.  



  L'effet est obtenu à la fois en montée et  en descente et peut, de plus, par le     choix    judi  cieux des deux excitations et des valeurs des  résistances dans les     circuits    de     freinage    et mo  teur, être     utilisé    pour diminuer les pertes dans  l'ensemble pour différentes conditions de  charge.      Un résultat     similaire    pourrait être obtenu  en montant le second redresseur Re' en paral  lèle avec l'enroulement     secondaire        S4    du cir  cuit de     freinage.     



  Suivant une variante, l'excitation à cou  rant     continu    peut être assurée par une généra  trice de courant continu, accouplée à l'arbre  du moteur à induction.  



  De cette manière il est également possible  d'obtenir une excitation croissant rapidement  pour une augmentation de la vitesse et par  conséquent un effet de     freinage    sensible à la  vitesse tel que les courbes caractéristiques ré  sultantes couple/vitesse sont aplanies,     c'est-à-          dire    que l'influence du couple de charge sur  la vitesse est minime.  



  A la     fig.    4 est représenté un exemple de  l'utilisation d'une telle génératrice à courant  continu, la génératrice G étant entraînée par  l'arbre du moteur.  



  Seul le système d'enroulements de freinage       S4,        R4    est représenté à la     fig.    4, le .système mo  teur étant supposé identique à celui des     fig.    1  et 3.  



  En vue d'obtenir une excitation dans le  circuit de     R4    alors que le moteur est à l'ar  rêt, un petit redresseur Re est prévu et con  necté en parallèle avec l'induit de la généra  trice G et son enroulement inducteur     Fj.    Dès  qu'une certaine vitesse est dépassée, la tension  de la génératrice dépassera celle du redresseur  et aucun courant ne passera alors à travers ce  dernier.  



  Au lieu de l'enroulement d'excitation FI,  ou en plus de celui-ci, on peut prévoir un  enroulement d'excitation F2     alimenté    par un  redresseur     Re"    connecté au transformateur T  qui     alimente    le redresseur Re. Si on désire  une autre excitation dépendant de la charge,  elle peut être obtenue à partir du transforma  teur<I>CT</I> dont le primaire est parcouru par le  courant traversant l'un des enroulements du  système moteur, par le redresseur Re' qui ali  mente l'enroulement inducteur     F3    de la géné  ratrice.  



  En     utilisant    l'un ou l'autre ou une combi  naison de ces systèmes, tout fonctionnement  voulu peut être obtenu.    La génératrice G, au lieu d'être entraînée  par l'arbre ' du moteur principal, peut comme  montré à la     fig.        4a,    être entraînée par un mo  teur     auxiliaire   <I>AM,</I> dont     l'enroulement    du sta  tor est connecté aux bornes de l'enroulement  à courant     alternatif        S4    du système de freinage,  et, par conséquent,     alimenté    avec une fré  quence variable,

   ce quia pour résultat une       augmentation    de la vitesse de la génératrice  G avec une augmentation de la vitesse du  moteur principal, mais avec l'avantage d'une  vitesse plus élevée de la génératrice que celle  du moteur principal, car le moteur d'entraî  nement<I>AM</I> peut être bobiné pour un nombre  inférieur de pôles, par exemple deux. La géné  ratrice peut également être entraînée par un  moteur à vitesse constante, et, de cette ma  nière, être utilisée comme amplificateur pour  un certain nombre de signaux.  



  Au     lieu    d'une excitatrice à courant con  tinu, tout type de génératrice     tachymétrique     accouplée à l'arbre du moteur d'induction"  peut être utilisé, qui, par l'un quelconque des  moyens d'amplification connus du type élec  tromagnétique ou électronique, donnera     l'effet     de freinage requis ; une telle génératrice     ta-          chymétrique    peut également être     utilisée    pour       fournir    un signal pour le réglage automatique  de la résistance dans les enroulements secon  daires du système de freinage.  



  Le système d'enroulements utilisé pour le  freinage dynamique lors de l'arrivée de cou  rant continu, peut également être connecté au  réseau d'alimentation en courant alternatif en  vue d'obtenir une vitesse     différente    du moteur  d'induction, basée sur la vitesse synchrone  procurée par ce système d'enroulements. Ceci  est spécialement intéressant dans les cas où  ce système d'enroulements auxiliaire a un  nombre de pôles inférieur à celui du système       d'enroulements    principal, ce qui permet d'ob  tenir une vitesse plus élevée qui peut être uti  lisée pour un fonctionnement à faible charge  ou à crochet libre dans un système de levage.  



  La     fig.    5 montre un exemple d'un tel mo  teur qui est dans l'ensemble analogue à celui  décrit avec référence à la     fig.    1.  



  L'enroulement     rotorique    à quatre pôles     R4         est cependant connecté aux trois bagues col  lectrices 3, 4 et 5, ce qui     amène    le nombre  total de bagues collectrices à cinq.  



  On a aussi représenté à la     fig.    5 des inter  rupteurs séparés<I>CI,</I>     C2,    ce dernier étant -un  commutateur qui peut être, soit constitué par  des contacteurs, soit incorporé dans le con  trôleur.  



  En fermant CI, on     connecte    l'enroulement       S8    au réseau     d'alimentation,    et on met le re  dresseur Re en circuit avec l'enroulement     ro-          torique        R4    en amenant le commutateur     C2     dans la position de gauche.  



  En vue d'obtenir un fonctionnement à vi  tesse élevée, ce     commutateur        C2    est amené  dans la position de droite, en connectant ainsi  l'enroulement     R4    au réseau     d'alimentation,    et  l'interrupteur<I>CI</I> est ouvert.  



  Ces deux interrupteurs peuvent cependant  rester fermés en même temps dans le but de  passer de la vitesse correspondant aux 8 pôles  à celle correspondant aux 4 pôles, ou même  être laissés fermés pour     obtenir    une vitesse  intermédiaire, car, suivant les explications  précédentes, les deux systèmes n'interfèrent  pas     fondamentalement    l'un avec l'autre, le  rapport des nombres de pôles étant de 2/1.  



  Un     enroulement    monophasé peut être uti  lisé également au     lieu    de l'enroulement     S4    pour  le dispositif selon la     fig.    5, car, au moment  de la connexion de celui-ci à     l'alimentation,     le moteur est déjà à mi-vitesse et atteindra,  par conséquent, une vitesse à plein     régime    ;  en particulier dans le cas d'une charge légère,  par exemple pour une montée ou une descente  rapide du crochet à vide, pour lesquelles un  tel fonctionnement à vitesse élevée peut être  requis.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Moteur à induction pourvu d'un dispositif de freinage électrique, caractérisé en ce qu'il comporte deux systèmes d'enroulements, dont les nombres de pôles sont entre eux dans un rapport pair, chacun de ces deux systèmes comprenant un enroulement de stator et un enroulement de rotor, l'enroulement de stator d'un desdits systèmes étant susceptible d'être alimenté par du courant alternatif en vue de fournir un champ tournant produisant un cou ple moteur et l'enroulement de rotor de l'autre système étant susceptible d'être excité par du courant continu de manière à engendrer dans l'enroulement de stator de ce système des cou rants produisant un couple de freinage.
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur selon la révendication, carac térisé en ce que des résistances réglables sont prévues dans le circuit de rotor du système moteur et dans le circuit de stator du système de freinage dynamique. 2. Moteur selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que lesdites résistances sont disposées avec un point neutre réglable, de sorte qu'en déplaçant ce point neutre on ob tient une augmentation de résistance dans un circuit en même temps qu'une diminution de résistance dans l'autre circuit. 3. Moteur selon la revendication, caracté risé en ce que des moyens sont prévus pour régler l'excitation à courant continu. 4.
    Moteur selon la revendication, carac térisé en ce que des moyens sont prévus pour régler ledit courant continu en fonction de la charge. 5. Moteur selon la revendication, caracté risé en ce qu'une génératrice à courant con tinu est prévue pour l'alimentation de. l'exci tation à courant continu, cette génératrice fonctionnant en parallèle avec un redresseur fournissant l'excitation à l'arrêt et à faible vitesse. 6.
    Moteur selon la revendication, caracté risé en ce qu'une génératrice à courant con tinu auto-excitée est prévue pour l'excitation du système de freinage dynamique, cette gé nératrice comportant au moins un enroule ment inducteur supplémentaire alimenté par un redresseur lui-même alimenté par une ten sion alternative dépendant du courant dans un des enroulements du système moteur.
CH313662D 1952-09-08 1953-09-08 Moteur à induction pourvu d'un dispositif de freinage électrique CH313662A (fr)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1138155B (de) * 1958-07-29 1962-10-18 Licentia Gmbh Schleifringlaeufermotor fuer veraenderliche Leerlaufs- und Betriebsdrehzahlen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1138155B (de) * 1958-07-29 1962-10-18 Licentia Gmbh Schleifringlaeufermotor fuer veraenderliche Leerlaufs- und Betriebsdrehzahlen

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