ES2210475T3 - Procedimiento y dispositivo para la sincronizacion para el arranque de un motor sincrono trifasico. - Google Patents

Abstract

PROCEDIMIENTO DE SINCRONIZACION DE LA ALIMENTACION DE MOTORES ELECTRICOS SINCRONICOS TRIFASICOS, DE APLICACION PRINCIPALMENTE EN VEHICULOS AUTOMOVILES, QUE SE CARACTERIZA POR EL HECHO DE QUE SE SINCRONIZAN LAS SEÑALES DE ALIMENTACION DE LAS DIFERENTES FASES DE DICHOS MOTORES SOBRE UNA MISMA SEÑAL, QUE CARACTERIZA LA POSICION DE GIRO DEL ROTOR DEL MOTOR, Y DE QUE, PARA ARRANCAR EL MOTOR, SE ALIMENTAN LAS TRES FASES DE ESTE CON TRES SEÑALES DE ALIMENTACION DESFASADAS DE DOS EN DOS SEGUN 2 PI}/3, Y DE QUE, CUANDO EL MOTOR QUEDA BLOQUEADO, SE CAMBIA LA ALIMENTACION DE LAS DIFERENTES FASES DE ESTE PARA ALIMENTARLAS CON LAS MISMAS SEÑALES DESFASADAS SEGUN 2 PI}/3.

Description

Procedimiento y dispositivo para la sincronización para el arranque de un motor síncrono trifásico.

La presente invención se refiere a los procedimientos y a los dispositivos para la sincronización de la alimentación de un motor síncrono trifásico.

Concretamente, la invención se aplica ventajosamente para los motores trifásicos de grupos motoventiladores para vehículo automóvil.

De forma clásica, para sincronizar la alimentación de las diferentes fases de un motor trifásico con la rotación del rotor de éste, se considera que es necesario disponer de tantos sensores como fases a sincronizar.

Por ejemplo, en la figura 1 se ha ilustrado el caso más simple de un motor síncrono trifásico cuyo rotor no comprende más que un par de polos.

En este caso, el ángulo eléctrico es igual al ángulo mecánico, es decir que un período de señales de control corresponde a una vuelta del rotor.

Los bobinados B1, B2 y B3 del estator de este motor están alimentados, por ejemplo, por tres señales G1, G2 y G3 como las representadas en las figuras 2a a 2c.

Habitualmente, para la generación de estas tres señales G1 a G3, se dispone de tres sensores C1 a C3 que permiten seguir la rotación del rotor y detectar el instante en el que una transición debe intervenir sobre dichas señales G1 a G3, respectivamente.

Estos sensores C1 a C3 son, por ejemplo, células de efecto Hall repartidas alrededor del estator y desplazadas 120º entre ellas, como se ilustra en la figura 1.

Entonces, el rotor comprende un sector magnético S de 120º de abertura que coopera con estos tres sensores C1 a C3.

Por convención, se decide que los sentidos de los bobinados son del tipo que, cuando un bobinado es recorrido por una corriente, tiende a hacer que el polo norte del rotor se alinee según su eje.

La señal entregada por cada sensor Ci es la señal Gi que hay que aplicar a la bobina Bi. Durante el arranque, basta con alimentar la bobina Gi cuyo sensor Ci asociado está en el estado alto y el motor arranca.

Por el documento FR 2 590 423 o DE-A-4305321, se conoce un procedimiento y un dispositivo que permiten ser asegurados en el sentido de rotación según el cual el motor eléctrico arranca.

Según este procedimiento y este dispositivo, se prevé una etapa de calado que permite asegurar el buen posicionamiento del rotor antes de lanzar las secuencias de alimentación de los bobinados.

En la estructura descrita en FR 2 590 423, la posición angular del rotor es proporcionada por medios de detección que comprenden, bien varios sensores de efecto Hall, o bien medios para la medida de tensión relativa de los diferentes bobinados. La estructura descrita en DE-A-4305321 sólo utiliza una señal que caracteriza la posición del rotor.

Sin embargo, se desea poder suprimir o aligerar esta fase de calado.

Igualmente, se desea poder utilizar un solo captador para la sincronización de varias fases.

La solución según la invención consiste en un procedimiento de sincronización de la alimentación de un motor eléctrico trifásico síncrono, especialmente para vehículo automóvil, consistente en que se sincronizan las señales de alimentación de las diferentes fases de dicho motor sobre una misma señal que caracteriza la posición del rotor de dicho motor, caracterizado por el hecho de que para arrancar dicho motor se lanza éste directamente sin fase de calado alimentando las tres fases del motor por medio de tres señales de alimentación desfasadas dos a dos en 2\pi/3 y por el hecho de que si el motor permanece bloqueado, se cambia la alimentación de las diferentes fases del motor para alimentarlas con las mismas señales, desfasadas en 2\pi/3.

Un control de este tipo permite la sincronización de la alimentación de un motor con una sola señal.

La invención propone igualmente un dispositivo que permite la implementación de este procedimiento.

Además, la invención propone la combinación de un dispositivo de sincronización de este tipo y un motor eléctrico, así como un grupo motoventilador de vehículo automóvil que comprende una combinación de este tipo.

Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción siguiente, hecha en referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

- la figura 1, ya analizada, es una representación esquemática de un motor síncrono trifásico de acuerdo con un modo de realización según la técnica anterior;

- las figuras 2a a 2c representan esquemáticamente tres señales para la alimentación de las tres bobinas del motor de la figura 1;

- la figura 3 representa esquemáticamente un motor síncrono de acuerdo con un modo de realización posible de la invención;

- la figura 4 representa esquemáticamente la señal de la salida del sensor del motor de la figura 3;

- la figura 5 es una representación esquemáticamente de un dispositivo para la generación de las señales de las figuras 2a a 2c a partir de la señal de la figura 4.

El motor síncrono trifásico ilustrado en la figura 3 es un motor con un par de polos que comprende tres bobinados B1, B2 y B3 cuyas señales de alimentación son generadas por medio de un solo sensor C.

Este sensor C es, por ejemplo, un sensor de efecto Hall que coopera con una rueda solidaria con el rotor, que comprende tres sectores magnéticos S1, S2 y S3 de 60º de abertura repartidos equidistantes a lo largo de la circunferencia total del rotor.

La señal Sc entregada por el sensor C es la ilustrada en la figura 4.

La alimentación de las bobinas por las señales G1 a G3 debe hacerse -módulo 3- en el orden B_{10}, B_{10+1}, B_{10+2}, B_{10}. Sin embargo, el problema que se plantea viene dado por el hecho de que no se sabe cual es la bobina B_{10} que debe ser alimentada en primer lugar, dado que no se conoce a priori la posición inicial del rotor.

Según la invención, en el arranque se alimenta una cualquiera de las bobinas, por ejemplo B1.

Según la posición inicial del rotor, hay tres casos diferentes:

-

hay que comenzar por B1 y entonces el motor arranca (control en fase con la posición inicial del rotor);

-

hay que comenzar por B2 y entonces el rotor no se mueve (control retardado con respecto a la posición efectiva del rotor), porque eventualmente el polo norte del rotor se alinea con el eje de B1 pero no hay ninguna transición de la señal Sc;

-

hay que comenzar por B3 y entonces el rotor retrocede para que el polo norte se alinee con el eje de B1, lo que produce una transición de la señal Sc y active el paso siguiente, es decir la alimentación de B2 (control avanzado con respecto a la posición efectiva del rotor); y el rotor arranca entonces.

En la figura 5 se ha ilustrado un montaje que permite la generación de las señales de alimentación Gi a partir de la señal Sc procedente del sensor C.

Un montaje de este tipo comprende un circuito integrado del tipo CD 4017 BE que recibe la señal Sc en su entrada.

Un circuito de este tipo funciona como divisor por tres de frecuencia.

En cada flanco ascendente de la señal Sc, sus salidas (que entregan respectivamente las señales G1 a G3) pasan sucesivamente a 1.

La cuarta salida está unida a una entrada de puesta a cero de dicho circuito, lo que devuelve el 1 lógico a la primera salida (señal G1).

Por supuesto, la invención acaba de ser descrita en el caso simple de un motor de un par de polos, pero puede ser generalizada a todo motor de 2(resp. n) pares de polos. A este efecto, se utiliza por ejemplo una rueda que presenta 2(resp. n) veces más de sectores de abertura 30º (resp. 60º/n) para generar 2(resp. n) veces más de transiciones de la señal Sc. Con 2(n) pares de polos en lugar de un par, las fases I, II y III de las señales de las figuras 3a a 3c no corresponden más que a ½ (1/enésima de) vuelta completa del rotor (el ángulo eléctrico es diferente del ángulo mecánico).

Por otra parte, el procedimiento de sincronización permanece sin cambios.

En el caso general, se constata en efecto que, cuando se alimenta un motor trifásico con tres señales de alimentación desfasadas en 2\pi/3, el motor arranca en dos casos sobre tres y permanece bloqueado en el tercer caso.

Si permanece bloqueado, basta con desplazar en 2\pi/3 la alimentación de las diferentes fases. Entonces el motor arranca necesariamente.

Igualmente, las señales de alimentación pueden ser, de cara a flexibilizar el control del motor y tener un par más regular, señales que se solapen, y las señales G1, G2 y G3 que han sido representadas en las figuras 2a a 2c con las cuales la descripción precedente ha sido realizada, son aquí retenidas para permitir una mejor comprensión de la invención.

Por otra parte, otros tipos de sensores diferentes de los sensores de efecto Hall pueden ser utilizados, por ejemplo ruedas codificadas, o incluso medios que comprenden medios de generación de un haz luminoso (diodo eléctroluminiscente o lámpara) y una célula fotoeléctrica.

La invención se aplica ventajosamente en el caso de motores con electrónica, por ejemplo grupos motoventiladores para vehículos automóviles.

El dispositivo de sincronización de la alimentación de un motor trifásico propuesto por la invención comprende medios para sincronizar las señales de alimentación de las diferentes fases de dicho motor con una misma señal de salida de un sensor para la caracterización de la rotación del rotor y medios para, durante el arranque del motor, alimentar las tres fases del motor por medio de tres señales de alimentación desfasadas dos a dos en 2\pi/3 y para, si el motor permanece bloqueado, cambiar la alimentación de las diferentes fases de dicho motor para alimentarlas con las mismas señales desfasadas en 2\pi/3.

Las señales de alimentación son señales cuadradas, siendo la señal sobre la que dichas señales son sincronizadas, una señal cuadrada cuyas diferentes transiciones activan las transiciones de dichas señales de alimentación.

Claims (7)

1. Procedimiento de sincronización de la alimentación de un motor eléctrico trifásico síncrono, especialmente para vehículo automóvil, consistente en que se sincronizan las señales de alimentación de las diferentes fases de dicho motor sobre una misma señal que caracteriza la posición del rotor de dicho motor, caracterizado por el hecho de que para arrancar dicho motor se lanza éste directamente sin fase de calado previa alimentando las tres fases por medio de tres señales de alimentación desfasadas dos a dos en 2\pi/3 y por el hecho de que si el motor permanece bloqueado, se cambia la alimentación de las diferentes fases del motor para alimentarlas con las mismas señales, desfasadas en 2\pi/3.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las señales de alimentación son señales cuadradas, siendo la señal sobre la que dichas señales son sincronizadas, una señal cuadrada cuyas diferentes transiciones activan las transiciones de dichas señales de alimentación.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el motor eléctrico es un motor eléctrico de grupo motoventilador para vehículo automóvil.

4. Dispositivo de sincronización de la alimentación de un motor trifásico, que comprende medios para sincronizar las señales de alimentación de las diferentes fases de dicho motor con una misma señal de salida de un sensor para la caracterización de la rotación del rotor, caracterizado por el hecho de que comprende medios para, durante el arranque del motor, alimentar las tres fases del motor por medio de tres señales de alimentación desfasadas dos a dos en 2\pi/3 y para, si el motor permanece bloqueado, cambiar la alimentación de las diferentes fases de dicho motor para alimentarlas con las mismas señales desfasadas en 2\pi/3.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que comprende un solo sensor para la caracterización de la rotación del rotor.

6. Combinación de un motor eléctrico trifásico y un dispositivo de sincronización según una de las reivindicaciones 4 y 5.

7. Grupo motoventilador para vehículo automóvil, caracterizado por el hecho de que comprende una combinación de un motor eléctrico trifásico y un dispositivo de sincronización según una de las reivindicaciones 4 y 5.