CH415803A - Automatic adjustment device of an electric motor with variable speed - Google Patents

Automatic adjustment device of an electric motor with variable speed

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CH415803A
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CH
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motor
winding
sub
current
variable inductance
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CH264064A
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French (fr)
Inventor
Favre Robert
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Golay Buchel & Cie Sa
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/06Arrangements for speed regulation of a single motor wherein the motor speed is measured and compared with a given physical value so as to adjust the motor speed

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

  

   <Desc/Clms Page number 1> 
    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. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 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.



   <Desc / Clms Page number 1>
    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.

 <Desc / Clms Page number 2>

 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.

 

Claims (1)

REVENDICATION 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 magnétique, traversé par un courant variant en fonction d'au moins un paramètre de fonctionnement du moteur. CLAIM Automatic adjustment device - at least one operating parameter of a variable speed electric motor, characterized in that it comprises a supply transducer comprising at least one primary winding, at least one secondary winding providing - the supply voltage of the motor, and at least one winding of: magnetic polarization, through which a current varies as a function of at least one operating parameter of the motor. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait que ledit transducteur comprend deux transformateurs à inductance variable portant chacun un bobinage primaire (5, 6), ces bobinages étant connectés en série, et un bobinage de polarisation magnétique (3, 4), le courant de polarisation de l'un des transformateurs à inductance variable étant complémentaire au courant de polarisation magnétique de l'autre transformateur à inductance variable. 2. SUB-CLAIMS 1. Device according to claim, characterized in that said transducer comprises two variable inductance transformers each carrying a primary winding (5, 6), these windings being connected in series, and a magnetic bias winding (3, 4), the bias current of one of the variable inductance transformers being complementary to the magnetic bias current of the other variable inductance transformer. 2. Dispositif selon la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que des tensions auxiliaires fixes exigées par les circuits associés audit moteur :sont prélevées sur des enroulements secondaires (8, 9) couplés en série des deux dits transformateurs à inductance variable. <Desc/Clms Page number 3> 3. Device according to sub-claim 1, characterized in that the fixed auxiliary voltages required by the circuits associated with said motor: are taken from secondary windings (8, 9) coupled in series from the two said transformers with variable inductance. <Desc / Clms Page number 3> 3. Dispositif selon la sous revendication 1, caractérisé par le fait que le bobinage de polarisation (3) de l'un des transformateurs à inductance variable est complété d'un second bobinage (10) -de polarisation, parcouru par le courant redressé d'alimentation dudit moteur, de manière à engendrer une contre-réaction de stabilisation de ladite tension d'alimentation en fonction de la charge. 4. Dispositif selon la sous-revendication 3, caractérisé par le fait que le bobinage (3) de polarisation de l'un des transformateurs à inductance variable est soumis à ladite tension d'alimentation redressée. 5. Device according to claim 1, characterized in that the polarization winding (3) of one of the variable inductance transformers is completed by a second polarization winding (10), through which the rectified supply current flows. of said motor, so as to generate a stabilization feedback of said supply voltage as a function of the load. 4. Device according to sub-claim 3, characterized in that the polarization coil (3) of one of the variable inductance transformers is subjected to said rectified supply voltage. 5. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait qu'il est agencé de manière à abaisser ladite tension d'alimentation lorsque le courant absorbé par ledit moteur risque de dépasser une limite supérieure tolérable. 6. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait qu'il est agencé de manière à abaisser ladite tension d'alimentation lorsque la vitesse de rotation dudit moteur risque de dépasser une limite supérieure tolérable. 7. Device according to claim, characterized in that it is designed so as to lower said supply voltage when the current absorbed by said motor risks exceeding a tolerable upper limit. 6. Device according to claim, characterized in that it is arranged so as to lower said supply voltage when the speed of rotation of said motor risks exceeding a tolerable upper limit. 7. Dispositif selon la sous-revendication 6, appliqué à un moteur à commutation électronique, caractérisé parle fait que la variation du courant traversant le bobinage -de polarisation est commandée par l'intermédiaire de la fréquence de commutation au moyen d'un circuit agencé de manière à traduire cette fréquence en une tension proportionnelle. 8. Dispositif selon -la sous-revendication 1, caractérisé par le fait que les deux bobinages (3, 4) de polarisation magnétique sont respectivement insérés dans les deux circuits de sortie d'un amplificateur différentiel à seuil. 9. Device according to sub-claim 6, applied to an electronically commutated motor, characterized by the fact that the variation of the current flowing through the polarization winding is controlled via the switching frequency by means of a circuit arranged in such a way. to translate this frequency into a proportional voltage. 8. Device according to sub-claim 1, characterized in that the two magnetic bias coils (3, 4) are respectively inserted into the two output circuits of a differential threshold amplifier. 9. Dispositif selon la sous-revendication 8, caractérisé par le fait que le bobinage (3) de -polarisation magnétique de l'un des transformateurs à inductance variable reçoit la totalité du courant de polarisation en l'absence d'un signal de rétroaction d'amplitude supérieure au seuil dudit amplificateur différentiel. 10. Device according to sub-claim 8, characterized in that the magnetic -polarization winding (3) of one of the variable-inductance transformers receives all of the bias current in the absence of a feedback signal from amplitude greater than the threshold of said differential amplifier. 10. Dispositif selon les sous-revendications 5, 6 et 8, caractérisé par le fait que des tensions proportion- n;,lles respectivement au courant absorbé par ledit moteur et à sa vitesse de rotation, sont appliquées à l'entrée dudit amplificateur différentiel de manière à modifier son équilibre de repos lorsque l'une desdites tensions proportionnelles dépasse le seuil .dudit amplificateur différentiel, le taux de polarisation magnétique de l'un des transformateurs (1) à inductance variable étant alors réduit au profit du taux de polarisation magnétique de -l'autre transformateur (2) à inductance variable de manière à réduire ladite tension d'alimentation. 11. Device according to sub-claims 5, 6 and 8, characterized in that voltages proportional to the current absorbed by said motor and to its speed of rotation, respectively, are applied to the input of said differential amplifier in a manner in modifying its rest equilibrium when one of said proportional voltages exceeds the threshold of said differential amplifier, the magnetic bias rate of one of the variable inductance transformers (1) then being reduced in favor of the magnetic bias ratio of - the other transformer (2) with variable inductance so as to reduce said supply voltage. 11. Dispositif selon la revendication, caractérisé par le fait que ledit transducteur est de structure triphasée. Device according to Claim, characterized in that the said transducer has a three-phase structure.
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