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Dispositif de réglage automatique d'un moteur électrique â vitesse variable La présente invention a pour objet un dispositif de réglage automatique d'au moins un paramètre de fonctionnement d'un moteur électrique à vitesse variable, caractérisé par le ,fait qu'il comprend un transducteur d'alimentation comprenant au moins un bobinage primaire, au moins un bobinage secondaire fournissant la tension d'alimentation du moteur, et au moins un bobinage de polarisation traversé par un courant variant en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur.
Les dessins annexés représentent, à titre. d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de la -présente invention.
La fg. 1 en montre le schéma électrique.
La fig. 2 représente le schéma électrique d'un dispositif de rétroaction.
La fig. 3a est une vue en plan de l'un .des deux éléments du transducteur selon le schéma de la fig. 1. La fig. 3b est une vue en élévation de l'élément du transducteur représenté en fig. 3a.
Les paramètres de fonctionnement d'un moteur à vitesse variable, subordonnés à la tension d'alimentation, sont essentiellement la vitesse de rotation et le courant absorbé. Une lÏmite de ces deux paramètres, en valeur supérieure, suffit en général à résoudre la plupart des problèmes habituels. La limitation du courant de démarrage ou de surcharge est particulièrement importante dans les moteurs à commutation électronique (protection des éléments de commutation) et dans les moteurs à aimants permanents, pour éviter leur démagnétisation.
La solution proposée à cet effet consiste à alimenter le moteur par un transducteur, c'est-à-dire par un dispositif du type à inductance variable par polarisation magnétique. Dans la règle, le circuit comportera la mise en série des bobinages primaires de deux transformateurs à inductance variable par polarisation magnétique, leurs bobines de -polarisation magnétique étant de préférence alimentées en courant selon une répartition complémentaire , c'est-à-dire que si le courant augmente dans une bobine il diminue dans l'autre et réciproquement.
La tension variable d'alimentation du moteur est prélevée sur l'un des deux transformateurs tandis que le courant redressé, absorbé par le moteur, sera avantageusement appliqué à quelques spires en parallèle avec le bobinage de polarisation magnétique de l'autre transformateur, de marnière à engendrer une con- tre-réaction de stabilisation de -la tension motrice en fonction du courant de charge.
Les tensions auxiliaires fixes qui pourraient être requises pour l'alimentation en courant redressé de circuits associés, tels que les circuits de commutation électronique, sont prélevées sur des enroulements secondaires couplés en série des deux transformateurs de manière à donner une tension composée indépendante de l'état de polarisation magnétique de chacun d'eux.
Une méthode de commande du dispositif de rétroaction consiste à traduire le -paramètre incriminé en une tension proportionnelle. Pour ce qui est du courant absorbé par !le moteur, il suffit de le faire traverser une résistance appropriée. La vitesse de rotation peut engendrer une tension proportionnelle grâce à un générateur tachymétrique. Dans les moteurs à commutation électronique, cette traduction peut encore se faire par l'intermédiaire de la fréquence des commutations.
Il est en effet bien simple de concevoir un circuit donnant une réponse proportionnelle à une fréquence.
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Dans les moteurs à commutation électronique dits à découpage de phase , cette dernière méthode présente l'avantage de tenir compte à la fois de la vitesse et du courant, la fréquence -des commutations étant considérablement augmentée par le -découpage de phase, lorsque le courant atteint la lim@-te supérieure qui lui est assignée.
En fig. 1, on voit le schéma d'un transducteur sur lequel on :distingue les deux transformateurs l et 2 à inductance variable par polarisation magnétique au moyen des bobines 3 et 4. Les deux bobinages primaires 5 et 6 sont couplés en série.
La tension d'alimentation est prélevée sur le seul enroulement secondaire 7, tandis que les tensions auxiliaires fixes destinées, après redressement, à alimenter les circuits de commutation, :sont prélevées de deux enroulements secondaires tels que 8 et 9, couplés en série et en phase, le courant @d'elimentation redressé est accessoirement appliqué au bobinage de polarisation auxi- lia@:re 10, de manière à engendrer une contre-réaction de stabilisation de la tension d'alimentation en fonction de la charge.
Les paramètres de fonctionnement du -moteur à asservissement réciproque avec la tension d'alimentation. étant traduits -en une -tension proportionnelle comme requis plus haut, la fig. 2 montre le schéma d'un dispositif de rétroaction constitué :par un amplificateur différentiel à seuil. La résistance d'émetteur 14 est commune aux trois transistors 11, 12 et 13 dont le premier est conducteur au repos, tandis que les deux autres sont bloqués. 15 symbolise l'organe de traduction de la vitesse de rotation en une tension proportionnelle tandis que 16 symbolise la même fonction à l'égard du courant absorbé par le moteur.
Le circuit de collecteur commun des transistors 12 et 13 est chargé par le bobinage de polarisation magnétique 4, tandis que le circuit de .collecteur du transistor 11 est chargé par le bobinage de polarisation magnétique 3, excité au repos. Si l'une ou l'autre des tensions paramétriques 15 ou 16 vient à dépasser le seuil de l'amplificateur différentiel, :le bobinage 4 reçoit un courant de polarisation aux dépens du bobinage 3. Il en résulte une chute de la tension d'a limen- tation du moteur, laquelle tend à réduire le paramètre incriminé.
Les tensions paramétriques 15 et 16 peuvent évidemment être appliquées à un transistor unique, par l'intermédiaire de diodes de découplage, la tension la plus élevée agissant seule.
En outre, :la base du transistor 11 est reliée au curseur d'un potentiomètre 17 faisant partie d'un diviseur de tension et permettant de faire varier la tension de seuil de l'amplificateur, et par là :la vitesse du moteur.
De nombreuses variantes peuvent être envisagées en vue de simplifier ou de compléter le schéma fondamental sur un point ou l'autre. C'est ainsi que le bobinage 3 pourrait être excité directement par la tension redressée d'alimentation du moteur alors que -le bobinage 4 serait excité :par un transistor à seuil de déblocage.
Le coefficient de proportionnalité des tensions pa- ramétriques doit évidemment pouvoir être ajusté au gré des circonstances, singulièrement être asservi à un programme, notamment en ce qui concerne la vitesse de rotation.
L'application du transducteur décrit à l'alimenta- tion d'un moteur à courant continu justifie, de pré- férence, un transducteur de structure triphasée qui assure un meilleur facteur de forme, même en l'absence -de filtre après ales redresseurs. Une disposition particulièrement intéressante à cet effet est donnée par la fig. 3a dans laquelle on reconnaît trois transformateurs monophasés 20, 21 et 22 comportant en commun le bobinage de :polarisation magnétique 23.
On sait que cette -position particulière du bobinage 23 exclut, en principe, l'apparition d'une tension alternative à ses bornes sous l'effet de la combinaison des flux magnétiques triphasés qui le traversent (la somme des flux est nulle). Pour parer à toute éventualité de déséquilibre, on a prévu deux anneaux en court- qircuit 24 et 25 -(fig. 3b) de part et d'autre de la bobine de polarisation magnétique 23.
Il y a intérêt à ne pas polariser fortement la .partie commune des noyaux. On a à cet effet augmenté légèrement la .section sous la bobine de polarisation par la semelle ferromagnétique 26 qui permet encore d'assurer l'assemblage des empilages des transformateurs 20 et 21.
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Device for automatic adjustment of a variable speed electric motor The present invention relates to a device for automatic adjustment of at least one operating parameter of a variable speed electric motor, characterized in that it comprises a power transducer comprising at least one primary winding, at least one secondary winding supplying the motor power supply voltage, and at least one bias winding through which a current varies as a function of at least one motor operating parameter.
The accompanying drawings show, by way of. for example, one embodiment of the object of the present invention.
The fg. 1 shows the electrical diagram.
Fig. 2 shows the electrical diagram of a feedback device.
Fig. 3a is a plan view of one of the two elements of the transducer according to the diagram of FIG. 1. FIG. 3b is an elevational view of the element of the transducer shown in FIG. 3a.
The operating parameters of a variable speed motor, subordinate to the supply voltage, are essentially the speed of rotation and the current absorbed. A limit of these two parameters, in higher value, is generally sufficient to solve most of the usual problems. The limitation of the starting or overload current is particularly important in electronically commutated motors (protection of switching elements) and in permanent magnet motors, to avoid their demagnetization.
The solution proposed for this purpose consists in supplying the motor with a transducer, that is to say by a device of the inductance type variable by magnetic polarization. As a rule, the circuit will include the placing in series of the primary windings of two transformers with variable inductance by magnetic polarization, their magnetic -polarization coils preferably being supplied with current according to a complementary distribution, that is to say that if the current increases in one coil it decreases in the other and vice versa.
The variable supply voltage of the motor is taken from one of the two transformers while the rectified current, absorbed by the motor, will advantageously be applied to a few turns in parallel with the magnetic polarization winding of the other transformer, of marnière in generating a feedback stabilization of the driving voltage as a function of the load current.
Fixed auxiliary voltages which might be required for supplying rectified current to associated circuits, such as electronic switching circuits, are taken from secondary windings coupled in series of the two transformers so as to give a line voltage independent of the magnetic polarization state of each of them.
One method of controlling the feedback device is to translate the offending parameter into a proportional voltage. As for the current absorbed by the motor, it suffices to pass it through an appropriate resistance. The speed of rotation can generate a proportional voltage thanks to a tachometric generator. In electronically commutated motors, this translation can still be done by means of the switching frequency.
It is indeed very simple to design a circuit giving a response proportional to a frequency.
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In so-called phase-switched electronically commutated motors, the latter method has the advantage of taking into account both the speed and the current, the switching frequency being considerably increased by the phase-cutting, when the current reaches the upper lim @ -te assigned to it.
In fig. 1, we see the diagram of a transducer on which we: distinguish the two transformers 1 and 2 with variable inductance by magnetic polarization by means of coils 3 and 4. The two primary coils 5 and 6 are coupled in series.
The supply voltage is taken from the single secondary winding 7, while the fixed auxiliary voltages intended, after rectification, to supply the switching circuits,: are taken from two secondary windings such as 8 and 9, coupled in series and in phase, the rectified supply current @ is incidentally applied to the auxiliary bias winding 10, so as to generate a feedback to stabilize the supply voltage as a function of the load.
The operating parameters of the reciprocated motor with the supply voltage. being translated into a proportional-voltage as required above, FIG. 2 shows the diagram of a feedback device consisting of: a threshold differential amplifier. The emitter resistor 14 is common to the three transistors 11, 12 and 13, the first of which conducts at rest, while the other two are blocked. 15 symbolizes the member for translating the speed of rotation into a proportional voltage while 16 symbolizes the same function with regard to the current absorbed by the motor.
The common collector circuit of transistors 12 and 13 is charged by the magnetic bias coil 4, while the collector circuit of transistor 11 is charged by the magnetic bias coil 3, energized at rest. If one or the other of the parametric voltages 15 or 16 exceeds the threshold of the differential amplifier,: the winding 4 receives a bias current at the expense of the winding 3. This results in a drop in the voltage of a limitation of the engine, which tends to reduce the incriminated parameter.
Parametric voltages 15 and 16 can obviously be applied to a single transistor, via decoupling diodes, the highest voltage acting alone.
In addition,: the base of transistor 11 is connected to the cursor of a potentiometer 17 forming part of a voltage divider and making it possible to vary the threshold voltage of the amplifier, and thereby: the speed of the motor.
Numerous variations can be envisaged with a view to simplifying or supplementing the fundamental scheme on one point or another. Thus, the winding 3 could be excited directly by the rectified motor supply voltage while the winding 4 would be excited: by an unblocking threshold transistor.
The coefficient of proportionality of the parameter voltages must obviously be able to be adjusted according to the circumstances, in particular to be slaved to a program, in particular as regards the speed of rotation.
The application of the transducer described to the supply of a direct current motor justifies, preferably, a transducer of three-phase structure which ensures a better form factor, even in the absence of filter after the rectifiers. . A particularly advantageous arrangement for this purpose is given by FIG. 3a in which we recognize three single-phase transformers 20, 21 and 22 having in common the winding of: magnetic polarization 23.
It is known that this particular -position of the coil 23 excludes, in principle, the appearance of an alternating voltage at its terminals under the effect of the combination of the three-phase magnetic fluxes which pass through it (the sum of the fluxes is zero). To deal with any possible imbalance, two short-circuited rings 24 and 25 - (fig. 3b) are provided on either side of the magnetic bias coil 23.
It is advantageous not to strongly polarize the common part of the nuclei. For this purpose, the .section under the polarization coil has been slightly increased by the ferromagnetic sole 26 which still makes it possible to assemble the stacks of transformers 20 and 21.