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Installation comprenant un moteur électrique équipé d'un dispositif de freinage électrique La présente invention a pour objet une installation comprenant un moteur électrique équipé d'un dispositif de freinage électrique comprenant un bobinage d'excitation.
La mise en service de ce dispositif de freinage nécessite l'établissement d'un courant électrique dans ledit bobinage, ce dispositif pouvant être par exemple un frein électromagnétique ou un frein à courant de Foucault.
Les électrofreins connus, notamment pour moteurs asynchrones, nécessitent une source de courant auxiliaire qui est généralement alimentée ou constituée par le même réseau qui alimente le moteur considéré. Cette disposition présente l'inconvénient que l'électrofrein devient inutilisable lors d'une panne de secteur, c'est-à-dire à un moment où, dans un grand nombre d'applications, le frein doit précisément intervenir. Ceci est, par exemple, le cas dans les métiers à tisser qui doivent être arrêtés immédiatement lors d'une panne de secteur afin d'éviter des défauts de tissage.
A cet effet, l'installation suivant l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comprend des redresseurs destinés à alimenter ledit bobinage et un interrupteur unipolaire ou multipolaire inséré dans le circuit comprenant les redresseurs et le bobinage, le côté alternatif desdits redresseurs étant branché sur un point intermédiaire de la ligne d'alimentation du moteur situé entre les bornes du moteur et un contacteur de contrôle de l'alimentation dudit moteur.
La figure unique du dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation objet de l'invention.
L'installation représentée comprend un moteur asynchrone triphasé 1 servant, par exemple, à l'entraînement d'un métier à tisser (non représenté) et qui est relié par une ligne 2 au secteur 3, par l'intermédiaire d'un contacteur 4. La bobine 5 de ce contacteur peut être branchée sur deux phases de la ligne 2 en appuyant sur un bouton marche 6. Lors de l'enclenchement du contacteur 4, l'alimentation de la bobine 5 reste maintenue par le contact de maintien 8, pourvu qu'un interrupteur 9, dont le but sera exposé plus loin, soit fermé. 7 est le bouton arrêt habituel dont l'enfoncement coupe le circuit de maintien de la bobine 5 de façon à provoquer le déclenchement du contacteur 4.
Le déclenchement du contacteur 4 peut aussi être provoqué par la retombée d'un relais à minimum de tension (ou de courant) 11, branché sur deux phases de la ligne 2 et dont le contact de travail 10 interrompt alors le circuit d'alimentation de la bobine 5 du contacteur 4.
Des éléments redresseurs 12 et 13, constitués par des diodes à semi-conducteurs, des valves à décharge dans le gaz, ou autre, sont branchés sur la ligne 2, entre le moteur 1 et le contacteur 4, de façon à former un redresseur hexaphasé. Ce redresseur est destiné à alimenter un bobinage d'excitation 14 destiné à provoquer le freinage du moteur et qui peut appartenir à un frein électromécanique, un frein à courant de Foucault, ou autre électrofrein.
Dans le circuit comprenant les redresseurs 12-13 et le bobinage de frein 14 est disposé un interrupteur 15 qui est supposé être constitué, dans l'exemple représenté, par un contact auxiliaire de repos du contacteur 4 de sorte que l'interrupteur 15 est fermé lorsque le contacteur 4 est ouvert, et inversement.
Le bobinage 14 est shunté par une diode 16, de préférence à semi-conducteurs, le sens de passage de ladite diode étant tel qu'elle soit polarisée dans le
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sens inverse par la tension débitée par les redresseurs 12-13.
L'installation décrite fonctionne comme suit En supposant l'interrupteur 9 fermé et le relais 11 excité de sorte que le contact 10 est fermé, une pression sur le bouton 6 provoque l'enclenchement du contacteur 4 et simultanément l'ouverture de l'interrupteur 15.
Ceci provoque le démarrage du moteur 1 qui n'est pas entravé par un freinage quelconque étant donné que le circuit du bobinage 14 est coupé par l'interrupteur 15.
En appuyant sur le bouton 7, on interrompt le circuit d'alimentation du contacteur 4, ce qui provoque le déclenchement du contacteur 4 et en même temps la fermeture de l'interrupteur 15. Le moteur 1 est alors séparé du réseau, mais à cause du magnétisme rémanent du circuit magnétique du moteur, celui-ci fonctionne en génératrice. La tension fournie ainsi au tronçon de la ligne 2 compris entre le moteur 1 et le contacteur 4 est alors redressée par les redresseurs 12-13 et sert à alimenter le bobinage de frein 14.
On obtient donc ainsi un freinage sans avoir recours à une source auxiliaire, simplement par la récupération de l'énergie emmagasinée dans les masses tournantes du moteur.
Cette alimentation du bobinage de frein 14 est particulièrement avantageuse. D'abord, l'alimentation du bobinage 14 provoque un freinage supplémentaire du moteur. D'autre part, au fur et à mesure de la diminution de la vitesse du moteur, la tension fournie par celui-ci au bobinage 14 décroît également. Ceci permet de dimensionner le bobinage 14 de façon telle que sa tension nominale pour un régime permanent soit très inférieure (par exemple 1/50) à la tension fournie par les redresseurs 12-13 immédiatement après l'ouverture du contacteur 4.
On réduit ainsi (par exemple dans le rapport 1/50) le temps d'établissement du courant dans le frein, ce qui a pour effet de diminuer le temps de réponse du frein et d'assurer un freinage initial très énergique sans risque d'échauffement du circuit puisque la tension décroît ensuite jusqu'à zéro, et ceci d'autant plus rapidement que le freinage initial est plus énergique, ou, autrement dit, que la consommation de l'énergie emmagasinée dans le moteur est importante.
Cette allure de la tension fournie par les redresseurs 12-13 provoque encore le phénomène suivant la tension initiale élevée fournie par les redresseurs 12-13 provoque un courant intense dans le bobinage 14, et ce courant intense provoque, en raison de l'inductance du bobinage, l'emmagasinage d'énergie magnétique dans ce bobinage. Lorsque la tension des redresseurs 12-13 décroît, cette énergie magnétique emmagasinée dans le bobinage 14 est restituée et tend à maintenir le courant.
Ce maintien du courant dans le bobinage 14 est facilité par la diode 16 constituant un court-circuit pour le courant fourni par l'énergie emmagasinée dans le bobinage 14, tout en s'opposant à tout courant qui correspondrait à la tension fournie par les redresseurs 12-13.
Le phénomène ci-dessus prolonge donc l'action du frein de telle façon que le freinage, peut encore subsister lorsque le moteur 1 est déjà arrêté et que les redresseurs 12.-13 ne fournissent plus de tension, ce qui assure l'arrêt total du moteur 1.
Le couplage mécanique représenté entre le contacteur 4 et l'interrupteur 15 assure une sécurité automatique en ce sens qu'il est impossible d'enclencher le moteur lorsque le frein est susceptible de fonctionner, d'une part, et que, d'autre part, le frein est automatiquement mis en service dès que le contacteur 4 est déclenché.
Cette dernière propriété assure en même temps un freinage automatique lors d'une panne de secteur. En effet, lorsqu'une telle panne se produit, le relais à minimum de tension (ou à manque de courant) l l retombe, ce qui provoque l'ouverture du contact 10 et ainsi le déclenchement du contacteur 4 à cause de la coupure du circuit d'alimentation de sa bobine 5. Or, simultanément avec le déclenchement du contacteur 4, le bobinage de frein 14 est alimenté par le moteur fonctionnant en génératrice grâce à la fermeture de l'interrupteur 15. Le moteur est donc automatiquement freiné lors d'une panne de secteur.
Ce freinage automatique lors d'une panne de secteur assure la sécurité du personnel et empêche des défauts de fabrication dus à un arrêt incontrôlé.
Dans certains cas, il peut être nécessaire de faire fonctionner le moteur 1 par impulsions. Dans ce cas, on ouvre l'interrupteur 9, de sorte que l'enfoncement du bouton 6 et l'enclenchement du contacteur 4 n'établissent plus un circuit de maintien. Par conséquent, le contacteur 4 ne reste enclenché que pendant l'enfoncement du bouton 6.
Le fonctionnement de l'électrofrein, en ce qui concerne le freinage, leste, en principe, le même. Toutefois dans le cas d'impulsions assez brèves, c'est- à-dire lorsque le bouton 6 n'est enfoncé que pendant un temps relativement court, le moteur peut ne pas atteindre sa vitesse de régime de sorte que la tension fournie par les redresseurs 12-13 grâce au fonctionnement du moteur en génératrice peut être insuffisante pour un freinage correct.
Pour remédier à cet inconvénient, un condensateur 17 est branché sur le côté continu des redresseurs 12-13. Lors de la marche par impulsions, ce condensateur se charge de toute façon à la tension du réseau, lors de l'enclenchement du contacteur 4, et lors du freinage par fermeture de l'interrupteur 15, l'énergie emmagasinée dans le condensateur s'ajoute à l'énergie récupérée du moteur. Par un di- mensionnement approprié du condensateur 17, on peut donc obtenir un freinage correct pour n'importe quel régime du moteur 1.
Le contacteur 4 et l'interrupteur 15 n'ont pas nécessairement besoin d'être couplés de la façon représentée. En effet, il peut être souhaitable, dans
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certains cas, de couper le moteur en déclenchant le contacteur 4, en appuyant sur le bouton 7, mais sans le freiner, en le laissant ralentir naturellement. Dans ce cas, le contacteur 4 et l'interrupteur 15 sont constitués par des appareils séparés dont le fonctionnement peut être asservi de la façon nécessaire en respectant la condition que ces deux éléments ne doivent jamais être fermés simultanément.
Les valves utilisées peuvent être de tout type approprié et comporter éventuellement des grilles de contrôle. D'autre part, l'interrupteur mécanique 15 peut être remplacé par un interrupteur électronique, tel qu'un thyratron, déclenché au moment voulu.