FR2480044A1 - Procede de reglage de la frequence de rotation d'au moins un moteur asynchrone et regulateur mettant en application ledit procede - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES PROCEDES DE REGLAGE DE LA FREQUENCE DE ROTATION D'AU MOINS UN MOTEUR ASYNCHRONE ET LES REGULATEURS POUR LES REALISER. LE PROCEDE DE REGLAGE DE LA FREQUENCE DE ROTATION D'UN MOTEUR ASYNCHRONE 2 CONSISTE A APPLIQUER LA TENSION D'ALIMENTATION A L'ENROULEMENT STATORIQUE 8 DU MOTEUR ET A OBTENIR UN SIGNAL PROPORTIONNEL A LA FREQUENCE DE ROTATION DU MOTEUR PAR LA MESURE DE LA TENSION SUR L'ENROULEMENT ROTORIQUE 6 DU MOTEUR AVANT L'AMORCAGE 19 DES THYRISTORS D'UN COMMUTATEUR 5 PLACE DANS LE CIRCUIT ROTORIQUE. LORSQUE LE SIGNAL AINSI OBTENU DEPASSE LA CONSIGNE, LA FORMATION D'UN SIGNAL D'AMORCAGE DES THYRISTORS DU COMMUTATEUR S'EFFECTUE PAR LE MEME SIGNAL. APRES L'AMORCAGE DE L'UN DES THYRISTORS 19 ON REDUIT LA TENSION MESUREE SUR L'ENROULEMENT ROTORIQUE A ZERO OU A UNE CERTAINE VALEUR INFERIEURE A LA CONSIGNE CE QUI A POUR EFFET LA SUPPRESSION DU SIGNAL. ENSUITE LE PROCESSUS EST REPRIS POUR CHACUN DES THYRISTORS SUIVANTS. LE REGLAGE PEUT PORTER SUR PLUSIEURS MOTEURS A LA FOIS.
Description
PROCEDE DE REGLAGE DE A PREQUENCE DE ROTATION
D'AU MOI,|S UN MOTEUR ASYNCFRO ET REGULATEUR
METTANT EX APPLICATION LEDIT PROCEDE
La présente invention concerne les procédés de réglage de la fréquence de rotation des moteurs et les systèmes pour réaliser ces procédés, et plus particulièrement, les procédés de réglage de la fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone et les régulateurs mettant en application lesdits procédés.
D'AU MOI,|S UN MOTEUR ASYNCFRO ET REGULATEUR
METTANT EX APPLICATION LEDIT PROCEDE
La présente invention concerne les procédés de réglage de la fréquence de rotation des moteurs et les systèmes pour réaliser ces procédés, et plus particulièrement, les procédés de réglage de la fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone et les régulateurs mettant en application lesdits procédés.
l'invention est susceptible d'applications dans les mécanismes à charges statiques, tant actives que passives, par exemple, dans les entrainements de grues, pour régler la vitesse de déplacement et de levage d'un fardeau.
Il existe un procédé de réglage de la fréquence de rotation d'un moteur asynchrone consistant en ce que, une fois l'enroulement statorique du moteur sous tension, l'enroulement rotorique du moteur se met à fournir un signal d'amorçagedes thyristors du commutateur, varia- ble avec la fréquence de. rotation du moteur (cf. brevet américain N03810253, ci. 318-237, publié le 07. 05. 74).
Il existe également un régulateur de fréquence de rotation de moteur asynchrone mettant en application ledit procédé et comportant un commutateur à tbyristors, placé dans l'enroulement rotorique du moteur, un bloc de commande du commutateur, sous forme d'une résistance variable, d'un élément magnétique, d'une cellule photo -électrique ou d'une diode à effet tunnel, qui a son entrée-raccordée à travers un redresseur à l'enroulement rotos,ique et sa sortie, reliée aux gachettes des thyristors du commutateur (cf. le même brevet américain).
Ainsi conçu, le bloc de commande du commutateur dans ledit régulateur mettant en application ledit procédé s'oppose à l'extension de la plage de réglage de la fréquence de rotation (1:4 au plus), étant donné qu'une variation du couple résistant statique sur l'arbre du moteur implique la modification du courant roto- rique ce qui nécessite le réglage approprié de l'angle de commande des thyristors du commutateur. Dr cette mo dification ne peut être obtenue que par croissance ou décroissance de la fréquence de rotation du moteur ce qui vient "ramollir" ses caractéristiques mécaniques.
Il existe également un procédé de réglage de la fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchron,e et un régulateur pour le réaliser permettant de régler la fréquence de rotation du moteur dans une plage plus étendue (1:10 au maximum) (cf.Danilov P.E. "Entraînement par moteur asynchrone avec régulation par impulsions du courant rotorique redressé", Moscou, Editions "Energuia", 1977, pp.58 à 64). -
Ledit procédé consiste à appliquer une tension d'alimentation à l'enroulement statorique- du moteur, à obtenir un signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur, à le comparer à la consigne et à former un signal d'amorçage des thyristors du -commutateur.
Ledit procédé consiste à appliquer une tension d'alimentation à l'enroulement statorique- du moteur, à obtenir un signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur, à le comparer à la consigne et à former un signal d'amorçage des thyristors du -commutateur.
Avec ce procédé, le signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur résulte de la sommation de - la tension mesurée et du courant rotorique. On compare le signal obtenu, caractéristique de la fréquence de rotation, à la consigne et on forme un signal supplémentaire, servant à amorcer les thyristors du commutateur et dont la fréquence varie avec l'amplitude des signaux comparés.
Tout cela rend délicat le réglage de la fréquence de rotation du moteur selon ledit procédé du fait que pour mettre en évidence un signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur il faut, en plus de mesurer la tension, élaborér un signal caractéristique du courant rotorique. La mesure desdites grandeurs s'effectue en continu quel que soit l'état du commutateur, ce qui est à l'origine d'une pulsation des grandeurs mesurées due à la variation de la fréquence de commutation des thyristors et impose l'extraction du premier harmonique du signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur. Il est nécessaire de plus - d'a2plifier la différence entre la consigne et le signal proportionnel à la fréquence de rotation et de former un signal supplémentaire pour amorcer les thyristors.
Le régulateur de fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone mettant en application ledit procédé comporte un bloc de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du moteur, relié à travers un distributeur d'impulsions à l'entrée de commande d'un commutateur à thyristors relié à son tour à leenroulement rotorique du moteur, relié électriquement à au moins une résistance, l'enroulement statorique du moteur étant relié à la source d'alimentation à travers un commutateur relié au bloc de commande principal.
ledit régulateur pour réaliser le procédé qui vient d'être décrit contient également un bloc de préréglage de la fréquence de rotation du moteur et un capteur de fréquence de rotation du moteur comportant des mesureurs respectivement de tension et de courant rotoriques du moteur et un additionneur qui a ses entrées réunies aux sorties desdits mesureurs.
Dans ledit régulateur mettant en application ledit procédé, le bloc de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du rotor contient en série un additionneur, un amplificateur et un formateur d'impulsions.
Le formateur d'impulsions comporte un générateur d'impulsions rélié à une porte reliée à son tour à un bloc de synchronisation raccordé à l'enroulement rotorique du moteur.
La sortie de l'additionneur du capteur-de fréquence de rotation est raccordée à l'entrée de l'additionneur du bloc de régulation par impulsions dont l'autre entrée est raccordée au bloc de préreglage de la fréquence de rotation.
La présence dans ledit régulateur d'un bloc de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du moteur ainsi conçu tout comme d'un capteur de fréquence de rotation du moteur et d'un bloc de préréglage de la fréquence de rotation du moteur pose des difficultés à la fabrication dudit régulateur qui doit comporter de nombreux éléments électronigùes à caractéristiques instables, variables avec la température, l'humidité et d'autres paramètres du milieu ambiant.
Un grand nombre d'éléments électroniques dont est fait le régulateur est préjudiciable à sa fiabilité et à ses performances ce qui conduit à des pannes fréquentes même aux régimes de fonctionnement normaux et à une mauvaise maintenabilité du régulateur.
La nécessité d'évaluer la fréquence de rotation du moteur à partir des deux signaux de tension et de courant rotoriques,tributaires du couple de charge statique, et l'instabilité des paramètres des éléments électroniques sont à I'originë de la restriction de la plage de réglage de la fréquence de rotation du moteur (1:10 au plus) même avec une tension d'alimentation stable la variation en raison directe de la fréquence de rotation du moteur avec les excursions de tension' alimentation ne fait que restreindre davantage la plage de réglage de sa fréquence de rotation.
L'impossibilité'de réaliser les régimes de freinage limite le fonctionnement du moteur aux seuls premier et troisième quadrants de ses caractéristiques mécaniques ce qui rend ledit régulateur incompatible avec un nombre de mécanismes à charges statiques actives.
La présente invention vise à créer un procédé de réglage de la fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone permettant de former un signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur et un signal d'amorçage des thyristors d'un commutateur de manière à simplifier dans des proportions importantes le réglage de la fréquence de rotation, et un régulateur de fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone pour réaliser ledit procédé, doté d'un tel bloc de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du moteur et qui soit conçu de manière à apporter des simplifications technologiques notables au dit régulateur tout en permettant d'étendre la plage de réglage de la fréquence de rotation du moteur (1::20 au moins), d'affranchir la plage de réglage des limitations à cause de la dérive de tension d'alimentation et de régler la fréquence de rotation aussi aux régimes de freinage du moteur pour pouvoir utiliser le régulateur dans ,' les quatre quadrants de caractéristiques mécaniques du moteur.
Le but posé est atteint par le fait que dans un procédé de réglage de la fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone consistant à appliquer une tension d'alimentation à l'enroulement statorique du moteur, à obtenir un signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur, à comparer celui-ci à la consigne et à former un signal d'amorçage des thyristors d'un commutateur placé dans des le circuit rotorique, selon l'invention le signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur se forme par la mesure de la tension sur l'enroulement rotoxigue du moteur avant l'amorçage des thyristors du commutateur, que dans le cas couple signal ainsi obtenu dépasse la valeur de consigne la formation du signal d'amorçage des thyristors du commutateur s'effectue a' partir du meme signal, qu'après la mise en débit de l'un des thyristors la tension mesurée sur l'enroulement rotorique est réduite à zéro ou à une valeur inférieure à la consigne avec comme effet la suppression du signal, qu'après la coupure dudit thyristor on obtient un nouveau signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur, en mesurant la tension rotorique du moteur, et qu'ensuite, à condition que ce signal nouveau obtenu soit au-dessus de la consigne, on procède à la formation du signal d'amor- :çage du thyristor suivant du commutateur à partir du même signal nouveau et ainsi de suite.
Le but posé est atteint également par le fait que le régulateur de fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone mettant en application ledit procédé et comportant un bloc de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du rotor du moteur, relié par un distributeur d'impulsions à l'entrée de commande d'un commutateur à thyristors, relié à son tour à l'enroulement rotorique du moteur, cet enroulement étant relié électriquement à au moins une résistance, l'enroulement statorique du moteur étant relié à une source d'alimentation à travers un commutateur relié au bloc de commande principal, selon l'invention le bloc de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du rotor du moteur contient en série un élément à seuil de fonctionnement réglable et un formateur d'impulsions raccordé audit distributeur d'impulsions, l'en treedudit élément à seuil de fonctionnement réglable étant en liaison électrique avec la sortie du commutateur à thyristors.
Il est souhaitable que le régulateur comporte un organe de prédétermination de la charge du moteur, un circuit OU qui ait l'une de ses entrées reliée à la première sortie de l'organe de prédétermination de la.
charge du moteur raccordée également à l'entrée du bloc de commande principale, que l'autre entrée dudit circuit OU soit reliée à la deuxième sotie de l'organe de prédétermination de la charge du moteur, la sortie du circuit ou étant raccordée à l'entrée de commande de l'élément à seuil de fonctionnement réglable du bloc de régulation par impulsions; il est également bon que le régulateur contienne un commutateur de freinage dynamique du moteur qui ait son entrée raccordée aux sorties du commutateur à thyristors et sa sortie reliée à l'enroulement statorique du moteur, et un bloc de commande supplémentaire qui ait son entrée reliée à une deuxième sortie de l'organe de prédétermination de la charge du moteur et sa sortie, réunie à une deuxième entrée du commutateur de freinage dynamique du moteur.
Il est encore bon que le régulateur comporte à titre supplémentaire un capteur de tension d'alimen tation, un élément à relais qui ait l'une de ses entrées reliée à une première sortie de l'organe de préréglage de la charge du moteur, son autre entrée étant raccordée à la sortie du capteur de tension, et un comparateur qui ait l'une de ses entrées raccordée à la sorte dudit élément à relais et son autre entrée reliée aux sorties du commutateur à thyristors, sa sortie étant raccordée aux formateura3d'impulsions du bloc de régulation par impulsions.
-le régulateur peut contenir également un redres- seur raccordé à l'enroulement rotorique du moteur et un diviseur de tension relié audit redresseur et à la sortie du commutateur à thyristors, sa sortie étant raccordée à l'entrée de l'élément à seuil de fonctionnement réglable du bloc de régulation par impulsions.
Ainsi conçu, le régulateur mettant en application le procédé selon l'invention, en plus deêtre moins encombrant, d'un est de montage, de mise au point, d'utilisation et déntretien réduit, permet d'améliorer le rendement des mécanismes auxquels il est asso cié grâce à une plage étendue de réglage des vitesses de rotation.
Un avantage de plus à noter est que le régulateur selon l'invention se prête bien à l'extension de son domaine d'application à la faveur de son fonctionnement à tous les quatre quadrants des caractéristiques mé- caniques.
Dans ce qui suit l'idée de l'invention sera dégagée par la description de certaines formes particulières de sa réalisation faite en regard des dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 représente le schéma synoptique d'un régulateur selon l'invention mettant en application un procédé selon l'invention;
la figure 2 est le schéma de principe du régulateur de la figure 1;
la figure 3 est le schéma de principe d'une autre forme de réalisation particulière du régulateur selon 1' invention
la figure 4 est le schéma de principe d'une autre forme encore de réalisation particulière du régulateur selon l'invention;
la figure 5 est le schéma synoptique d'une autre forme de réalisation particulière du régulateur selon
l'invention mettant en application un procédé selon l'invention;;
la figure 6 est le schéma de principe du régulateur de la figure 5;
la figure 7 est le schéma de principe d'un régulateur de la figure 5 adjoint à plusieurs moteurs;
la figure 8 montre les caractéristiques mécaniques du moteur illustrant le fonctionnement du régulateur des figures 2 à 7.
la figure 1 représente le schéma synoptique d'un régulateur selon l'invention mettant en application un procédé selon l'invention;
la figure 2 est le schéma de principe du régulateur de la figure 1;
la figure 3 est le schéma de principe d'une autre forme de réalisation particulière du régulateur selon 1' invention
la figure 4 est le schéma de principe d'une autre forme encore de réalisation particulière du régulateur selon l'invention;
la figure 5 est le schéma synoptique d'une autre forme de réalisation particulière du régulateur selon
l'invention mettant en application un procédé selon l'invention;;
la figure 6 est le schéma de principe du régulateur de la figure 5;
la figure 7 est le schéma de principe d'un régulateur de la figure 5 adjoint à plusieurs moteurs;
la figure 8 montre les caractéristiques mécaniques du moteur illustrant le fonctionnement du régulateur des figures 2 à 7.
le procédé de réglage de la fréquence de rotation de moteur asynchrone selon l'invention consiste à mettre sous tension llenroulement statorique du moteur, à former un signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur à partir de la tension dans l'enroulement rotorique du moteur mesurée avant l'amorçage des thyristors du commutateur placé dans le circuit rotorique et à élaborer le signal d'amorçage des thyristors dudit commutateur. lorsque le signal obtenu est supérieur à la consigne, la formation du signal d'amorçage des thyristors du commutateur s'effectue par le même signal. Ensuite, dès qu'un thyristor du commutateur est en débit, on annule la tension mesurée sur l'enroule- ment rotorique ce qui a pour effet la coupure du signal.
Cela étant, une fois ce thyristor coupé, on reprend la formation d'un signal proportionnel à la fréquence de.rotation du moteur à partir de la tension rotorique mesurée et, à condition que le nouveau signal dépasse la consigne, le signal d'amorçage du thyristor suivant du commutateur se forme à partir du même signal, le procédé étant le même pour chaque thyristor suivant
C'est là la première forme de réalisation du procédé selon l'invention.
C'est là la première forme de réalisation du procédé selon l'invention.
Dans une deuxième variante de réalisation particulière du procédé selon l'invention, en vue d'améliorer le réglage et d'étendre la plage de réglage de la fréquence de rotation du moteur, après l'amorçage de l'un des thyristors du commutateur on ramène la tension mesurée sur l'enroulement rotorique du moteur au-dessous de la consigne ce qui produit la coupure du signal.A cela près, le procédé sous cette forme de réalisation particulière de l'invention se réalise par analogie avec le procédé sous sa première forme de réalisation particulière
Bien que les formes de réalisation particulières de l'invention décrites ci-dessus ne concernent que le réglage de la fréquence de rotation d'un seul moteur asynchrone, ce procédé est applicable à n'importe quel nombre de moteurs.
Bien que les formes de réalisation particulières de l'invention décrites ci-dessus ne concernent que le réglage de la fréquence de rotation d'un seul moteur asynchrone, ce procédé est applicable à n'importe quel nombre de moteurs.
Le régulateur de fréquence de rotation-d'un moteur asynchrone selon 1V invention mettant en application a première forme de réalisation particulière dudit procédé contient un bloc 7 de régulation#par impulsions de la fréquence de rotation (fig 1) du rotor d'un moteur 2, relié a travers un distributeur d'impulsions 3 à l'entrée de GOAZande 4 d'un commutateur à thyristors: 5 reliée à son tour à l'enroulement rotorique 6 du moteur 2.
l'enroulement 6 (fig. 2) est en liaison électrique avec une résistance 7 à travers le commutateur à thyristors 5.
L'enroulement statorique 8 du moteur 2 est relié à une source d'alimentation (figurée arbitrairement sous forme de bornes) à travers un commutateur 9 relié à un bloc de commande 10 (dans la forme de réalisation particulière du régulateur cette liaison est magnétique).
Le bloc 1 de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du rotor du moteur 2 contient en serie un élément 11 à seuil de fonctibnnement réglable et un formateur d'impulsions 12 raccordé au distributeur d'impulsions 3. Une entrée 13 dé l'élément 11, reliée électriquement å une sortie 14 du commutateur à thyristors 5, constitue l'entrée 13 (fig. 1) du bloc 1.
Dans la forme considérée de réalisation particulière du régulateur l'élément 71 à seuil de fonctionnement réglable (fig. 2) se compose de trois diodes de stabilisation de tension 15 (une par échelon de réglage) dont deux sont en dérivation sur des interrupteurs 16.
Dans la forme interessée de réalisation particulière du régulateur le formateur d'impulsions 12 est un dinistor.
Le distributeur d'impulsions 3 comporte trois diodes 17 (une par fil de phase de l'enroulement rotorique 6) placées en série avec trois résistances 18. Les anodes des diodes 17 ont un point commun raccordé au formateur d'impulsions 12. Les cathodes desdites diodes 17 sont reliées à travers des résistances 18 aux gâchettes des thyristors 19 du commutateur 5. le commutateur à thyristors 5 est réalisée avec trois thyristors 19 (un par fil de phase de l'enroulement rotorique 6 du moteur 2) et trois diodes 20 montées en point triphasé semi-commandé. Les gâchettes des thyristors 19 constituent l'entrée de commande 4 du commutateur 5.
L'entrée du commutateur à thyristors 5 est reliée à l'enroulement rotorique 6,et la sortie du commutateur 5 est reliée à la résistance 7.
Le commutateur 9 est constitué par trois interrupteurs 21 (un par fil de phase de l'enroulement stato rique 8) reliés à l'enroulement 8 et à la source d'alimentation. Pour permettre le renversement de marche des mécanismes à entraîner, le commutateur est rendu inverseur (non figuré).
Le bloc de commande 10 représente un montage série de la bobine 22 et du commutateur 23 placés dans le circuit de commande (figuré arbitraiaement sous forme de bornes). La bobine 22 est en couplage maghétique avec les interrupteurs 21.
Il est raisonnable que cette forme de réalisation particulière du régulateur mettant en application le procédé selon l'invention soit utilisée, à cause de sa simplicité, avec des mécanismes à plage de réglage 1:20 et dont la fréquence de rotation n 'est pas à régler aux régimes de freinage.
Sous son autre forme de réalisation particulière (fic. 3) le régulateur selon l'invention mettant en application la première forme de réalisation particulière du procédé selon l'invention, comporte à titre supp-lémentaire un organe 24 de prédétermination de la charge du moteur 2 et un circuit OU 25 qui a son entrée 26 raccordée à la sortie 27 de l'organe de prédétermination 24, reliée également à l'entrée du bloc de commande 10. L'entrée 28 du circuit OU 25 est reliée à la sortie 29 de l'organe 24 de prédétermination de la charge du moteur 2.La sortie du circuit OU 25 est raccordée aux bobines 30 de l'élément à seuil de fonction nement réglable ia; lesdites bobines 30 sont en coupla- ge magnétique avec les commutateurs 16 et forment l'entrée dé commande de l'élément 11
le régulateur de la figure 3 contient également un commutateur de freinage dynamique 31 du moteur 2 qui a son- entrée raccordée aux sorties 14 et 142 du commutateur à thyristors 5 et sa sortie, raccordée à deux fils de phase de l'enroulement statorique 8 du moteur 2, et un bloc de commande 32 qui a son entrée reliée à la sortie 29 de l'organe 24 de prédétermination de la charge du moteur 2 et sa sortie, couplée magnétiquement à l'entrée du commutateur 31.
le régulateur de la figure 3 contient également un commutateur de freinage dynamique 31 du moteur 2 qui a son- entrée raccordée aux sorties 14 et 142 du commutateur à thyristors 5 et sa sortie, raccordée à deux fils de phase de l'enroulement statorique 8 du moteur 2, et un bloc de commande 32 qui a son entrée reliée à la sortie 29 de l'organe 24 de prédétermination de la charge du moteur 2 et sa sortie, couplée magnétiquement à l'entrée du commutateur 31.
Dans cette forme de sa réalisation particulière le régulateur utilise comme organe 24 de prédétermination de la charge du moteur un capteur à ressort du limiteur de capacité de charge du mécanisme à entrainer.
Le formateur d'impulsions 12 se présente sous forme d'un montage série d'un thyristor 33 et d'une diode de stabilisation de tension 34. 'l'anode du thyristor 33 est raccordée à la sortie 14 du commutateur 5, sa gâchette étant reliée à la sortie de l'élément à seuil de fonctionnement réglable 11. L'anode de la diode de stabilisation de tension 34 est reliée à un point commun aux anodes des diodes 17 du distributeur 3. Les cathodes du thyristor 33 et de la diode de stabilisation de tension 34 sont réunies entre elles.
Le commutateur 31 représente deux interrupteurs 35.
le bloc de commande 32 comporte en série une bobine 36 et un interrupteur 37, placés dans le circuit de commande (figuré arbitrairement sous forme de bornes).
La forme de réalisation particulière du régulateur mettant en application le procédé selon l'invention qui vient d'etre décrite peut s'appliquer utilement dans les mécanismes à plage de réglage allant jusqu'à 1:20 lorsque le réglage de la fréquence de rotation du moteur s'effectue dans les quatre quadrants des caractéristiques mécaniques de celui-ci.
Le régulateur selon l'invention, tel qu'il est représenté à la figure 4, se distingue de celui de la figure 3 par le fait qutil contient à titre supplémentaire un capteur de tension d'alimentation 38 (fig. 4), un élément à relais 39 et un comparateur 40 qui en l'occurrence tient également le rôle de l'élément à seuil de fonctionnement réglable 11.
L'entrée 41 de l'élément à relais 39 est reliée à la sortie 27 de l'organe 24 de prédétermination de la charge du moteur 2; son entrée 42 est réunie à la sortie du capteur 38, sa sortie étant reliée à l'entrée 43 du comparateur 40.
Le capteur de tension d'alizentation 38 se présente comme un montage série d'un diviseur de tension 44 et d'une diode 45 raccordés à une source d'alimentation. Le point milieu du diviseur 44 et la cathode de la diode 45 sont raccordés à un condensateur 46 dont les bornes constituent l'entrée 42 de l'élément à relais 39.
L'élément à relais 39 représente un commutateur 47 en couplage magnétique avec une bobine 48.
Le comparateur 40 est réalisé sous forme d'une résistance 49 dont l'une des extrémités est reliée à l'une des bases d'un transistor unizonction 50. L'émet- teur du transistor 50 et l'autre extrémité de la résistance 49 sont reliés en série à un condensateur 51 et à une résistance 52. le point milieu de la résistance 52 est raccordé à un potentiomètre 53. L'une des extrémités du potentiomètre 53 constituant l'entrée 13 de l'élément à seuil de fonctionnement réglable Il est reliée électriquement à la sortie 14 du commutateur à thyristors 5. L'autre extrémité du-potentiomètre 53 est reliée à la sortie 14' du commutateur à thyristors 5.
Le curseur du potentiomètre 53 est relié à.un point commun au condensateur 51 et à la résistance 52.
L'une des bases du transistor 50 et l'une des sorties de la résistance 49 forment entrée 43 du comparateur 40. trE base du transistor 50 constitue l'entrée du ?ormateur d'impulsions 12 qui dans cette forme de réalisation particulière du régulateur repre- sente un montage série du thyristor 33 et d'un interrup- teur 54. l'interrupteur 54 est couplé magnétiquement à une bobine 55 reliée à la sortie du circuit OU 25.
Sous la forme décrite de sa réalisation particulière le régulateur mettant en application le procédé selon l'invention peut avantageusement être utilisé dans des mécanismes nécessitant une stabilité de fréquence de rotation du moteur d'entraînement quelle que soit la dérive de la tension d'alimentation.
La forme de réalisation particulière du régula teur mettant en application la deuxième variante de réalisation particulière du procédé que nous venons de considérer est représentée à la figure 5.
Comparé au régulateur de la figure 1, ce régulateur a ceci de particulier qu'il dispose d'un redresseur 56 (fig. 5) raccordé à l'enroulement rotorique 6 du moteur 2, et d'un diviseur de tension 57 relié au redresseur 56 et à la sortie 14' du commutateur à thyristors 5, la sortie médiane dudit diviseur étant raccordée à. l'entrée 13 du bloc 1 de régulation par impulsions.
La figure 6 donne le schéma de principe de cette forme de réalisation particulière du régulateur qui est analogue à celui du régulateur de la figure 3d cettediffé- rence près quedans le cas du régulateur de la figure 6, l'enroulement rotorique 6 du moteur 2 est relié au commutateur à thyristors 5 à travers trois résistances.58 (une par fil de phase de l'enroulement rotorique 6).
Le formateur d'impulsions 12 est identique à celui du régulateur de la figure 3.
le redresseur 56 (fig. 6) est réalisé avec trois diodes 59 (une par fil de phase de l'enroulement rotorique 6) dont les cathodes sont reliées à l'enroulement rotorique 6. Les anodes des diodes 59 ont tin point commun relié à l'une des sorties du diviseur de tension 57, l'autre sortie du diviseur 57 butant reliée à la sortie 14' du commutateur 5. La sortie médiane du diviseur 57 est raccordée à l'entrée 13 de l'élément Il du bloc 1.
la forme que nous venons de décrire de réalisation particulière du régulateur mettant en application le procédé selon l'invention peut être utile dans les mécanismes où la plage de réglage de la fréquence de rotation du moteur doit être supérieure à 1:20. Bien que simple de technologie, cette forme de réalisation particulière du régulateur permet de réduire la composante continue du courant rotorique, d'augmenter le couple et le rendement du moteur tout comme d'améliorer la précision de commande grâce à la réduction du gradient de fréquence de rotation du moteur au cours du réglage.
Le régulateur de la figure met en valeur, lui aussi, la deuxième forme de réalisation particulière du procédé selon l'invention.
Ce régulateur est conçu par analogie avec le régulateur de la figure 6 à cela près qu'il est capable.
de régler la fréquence de rotation d'un certain nombre de moteurs 2, par exemple de trois.
Dans ce cas le commutateur à thyristors 5 (fig.7) se présente comme trois groupes de diodes 20 (un par moteur 2) dont les anodes sont raccordées aux enroulements rotoriques 6 des moteurs 2. Les cathodes des diodes 20 ont un point commun relié à l'use des extrémités de la résistance 7. Les enroulements 6 des moteurs 2 sont également reliés aux cathodes de trois groupes de diodes 60. Les anodes des diodes 60 des fils de phase respectifs sont réunies entre elles et, de plus, aux cathodes des thyristors 19 Un point commun aux anodes des thyristors 19 est relié à l'autre extrémité de la résistance 7.
le principe de fonctionnement du régulateur proposé mettant en application le procédé selon l'invention consiste dans ce qui suit.
A l'aide du commutateur 9 (fig. 2) on branche l'enroulement statorique 8 du moteur 2 sur la source d'alimentation. L'enroulement rotorique 6 devient le siège d'une f.é.m. proportionnelle au glissement du moteur 2. Dans un premier moment, lorsque le rotor est immobile et que le glissement du moteur 2 est égal à 1, la f.é.m. du rotor est maximale. la tension rotorique redressée s'applique à l'entrée 13 de l'élément à seuil de fonctionnement réglable Il ce qui vérifie l'inéquation: K.E.S > (U1 + U2) (1) où
K est le coefficient de redressement,
E est la f.é.m. du rotor en statique,
S est le glissement du moteur 2,
U1 est la tension de percement des diodes de stabilisation de tension 15,
U2 est la tension de percement du dinistor (f orma- teur d'impulsions 12).
K est le coefficient de redressement,
E est la f.é.m. du rotor en statique,
S est le glissement du moteur 2,
U1 est la tension de percement des diodes de stabilisation de tension 15,
U2 est la tension de percement du dinistor (f orma- teur d'impulsions 12).
Les diodes de stabilisation de tension 15 et le uLnistor sont percés et un signal de commande est envoyé sur le distributeur d'impulsions 3 et de là, sur la gâchette du thyristor 19 du commutateur 5 dont la tension anodique est à cet instant positive.
Le thyristor 19 s'amorce et le courant rotorique se ferme par la résistance 7. la succession d'amorçages des thyristors 19 tient a' la valeur et à la polarité de leur tension anodique. Le couple fourni par le mo teur.2 dépend de la valeur ohmique de la résistance 7.
A mesure que le moteur 2 prend la vitesse, la f.é.m.
de l'enroulement rotorique 6 diminue et dès que sa valeur devient au-dessous de celle de percement des diodes de stabilisation de tension 15 et du dinistor ces derniers sont coupés ce qui conduit au blocage des thyristors 19 du commutateur 5. Le courant rotorique du moteur 2 cesse et le couple résistant statique freine le moteur 2 tant que la f.é.m. du rotor n'est pas supérieure ou égale à la tension de percement des diodes de stabilisation de tension 15 et du dinistor.
Cela étant, le processus reprend.
De cette manière le moteur 2 fonctionne en découpage pour maintenir à la faible valeur la fréquence de rotation en conformité de la caractéristique mécanique 61 (fig. 8) au premier quadrant des caractéristiques mécaniques où en abscisse il y a couple M du moteur 2,et en donnée la fréquence de rotation n du moteur 2.
La fréquence élevée de rotation du moteur 2 (fig.
2) peut être obtenue par la fermeture de l'un ou de deux interrupteurs 16 dont l'effet sera la réduction de la tension de percement des diodes de stabilisation de tension 15 (seuil de fonctionnement). Le moteur 2 va alors se comporter conformément aux caractéristiques 62 ou 63 Cau premier quadrant de ses caractéristiques mécaniques).
Le régulateur schématisé à la figure 3 à un comportement similaire Pourtant ses possibilités fonctionnelles sont améliorés grâce à la présence du commutateur 31 et à l'organe 24 de prédétermination de la charge du moteur 2.
lors du levage d'un fardeau par le mécanisme, le moteur fonctionne en découpage comme décrit ci-dessus.
Dans ce cas l'élément à seuil de fonctionnement réglable 11 délivre un signal à la gâchette du thyristor 33. le débit du thyristor 33 et le percement de la diode de sta bilisation de tension 34 ont pour effet l'émission par la sortie 14 du commutateur à thyristors 5 d'un signal de commande vers le distributeur d'impulsions 3.
En descente d'un fardeau de faibl + oids le moteur 2 inverse sa marche à l'aide du commutateur inverseur 9 et le réglage de la vitesse s'effectue d'une manière analogue, mais dans ce cas au troisième quadrant des caractéristiques mécaniques (fi. 8). La mise sous tension de la bobine 22 du bloc de commande 10 est alors contrôlée par un signal issu de la sortie 27 du capteur 24 servant d'organe de prédétermination de la charge du moteur.
Si le fardeau å descendre est grand, le signal vient de la sortie 29 du capteur de charge 24 ce qui produit la coupure du commutateur 9 et l'enclenchement du commutateur de freinage dynamique 31. Dans ce cas, le point triphasé semi-commandé du commutateur à thyristors 5 est raccordé à l'enroulement statorique 8 du moteur 2. L'effet en est que le moteur 2 passe au régime de freinage dynamique par auto excitation pour descendre le fardeau en conformité des caractéristiques mécaniques 64, 65 et 66 (fig. 8) au quatrième quadrant.
Le régulateur représenté à la figure 4 est identique à celui de la figure 3 à cela près qu'il comporte à titre supplémentaire un capteur de tension d'alimentation 38, un élément à relais 39 et un comparateur 40.
Ce régulateur a un comportement similaire à celui, représenté à la figure 3; le rôle de l'élément à seuil de fonctionnement réglable Il est ti tenu par le comparateur 40 constitué par un transistor unijonction 50 dont l'une des bases est reliée à l'entrée du formateur d'impulsions 12.
A la mise sous tension d'alimentation du moteur 2 un signal proportionnel à son glissement s'applique au potentiomètre 53 et de là à travers la résistance 52 à l'émetteur du transistor 50 ce qui se traduit, pour un certain glissement du moteur 2 , par la mise en débit du transistor et l'application d'un signal de commande au formateur d'impulsions 12.
En cas de variation de la tension d'alimentation le signal venant du potentiomètre 53 sur la jonction émetteur-basedu transistor 50 change en proportion.
L'effet en est la variation du glissement du moteur 2 produisant le déblocage du transistor 50, c'est-à-dire, la modification de la fréquence de rotation du moteur 2.
Pourtant, la modification du signal sur le potentiomètre 53 fait varier d'autant le signal venant du capteur 38 à travers l'élément à relais 39 sur l'entrée 43 du comprateur 40. Ce signal s'applique à l'autre base du transistor 50 pour changer son seuil de fonctionnement.
Ainsi, le glissement du moteur 2 déterminant l'intervention du transistor 50, et, par conséquent, la fréquence de rotation du moteur 2 restent les mêmes quelle que soit a tension d'alimentation.
Lorsque la charge du moteur 2 change et que celui -ci passe au régime de freinage dynamique , le signal à la sortie 27 de l'organe 24 de prédétermination de la charge s'annule ce qui conduit à la coupure du commutateur 47 de l'élément à relais 39 et à la sépara- tion du comparateur 40 de la source d'alimentation.
Le formateur d'impulsions 12 est raccordé au comparateur 40 par l'interrupteur 54 couplé magnétiquement à la bobine 55 raccordée à la sortie du circuit OU 25.
Sur un signal de sortie du circuit OU 25 l'interrupteur 54 branche le formateur d'impulsions 12 sur le comparateur 40 en préparant la mise en marche du commutateur à thyristors 5.
Le fonctionnement du régulateur schématisé à la figure 6 se fait de la façon suivante.
La tension d'alimentation vient sur l'enroulement
statorique 8 du moteur 2 et l'enroulement rotorique 6 devient le siège d'une f.é.m. produisant le courant à travers les résistances 58, le diviseur 57 et les diodes 20 et 59. La tension en provenance du diviseur 57 arrive sur l'entrée 13 de l'élément à seuil de fonctionnement réglable 11 Si les conditions réalisées sont telles que:
K1.K2.E.S > U1'+ U2' (2)
où::
k1 est le coefficient de redressement,
k2 est le coefficient de division de la tension
par le diviseur 57e
E est la f.é.m. de l'enroulement rotorique en
statique,
S est le glissement du moteur 2,
U2' est la tension de fonctionnement de l'élément 11,
U2 est la tension de fonctionnement du formateur
d'impulsions 12,
l'élément 11 et le formateur d'impulsions 12 in terviennent et un signal vient du diviseur 57 sur le distributeur d'impulsions 3 et de là, sur la gâchette du thyristor 19 dont la tension anodique est à cet instant positive.Le thyristor 19 stamorce et le courant rotorique se ferme par les résistances 58 et 7 pour créer
le couple du moteur 2. L'effet en est la réduction de
la tension redressée de l'enroulement rotorique 6, et à condition que:
kl 22 g (3)
où:
U3 est la tension de l'enroulement rotorique 6 en
statique, fermé par les résistances 58 et 7.
statorique 8 du moteur 2 et l'enroulement rotorique 6 devient le siège d'une f.é.m. produisant le courant à travers les résistances 58, le diviseur 57 et les diodes 20 et 59. La tension en provenance du diviseur 57 arrive sur l'entrée 13 de l'élément à seuil de fonctionnement réglable 11 Si les conditions réalisées sont telles que:
K1.K2.E.S > U1'+ U2' (2)
où::
k1 est le coefficient de redressement,
k2 est le coefficient de division de la tension
par le diviseur 57e
E est la f.é.m. de l'enroulement rotorique en
statique,
S est le glissement du moteur 2,
U2' est la tension de fonctionnement de l'élément 11,
U2 est la tension de fonctionnement du formateur
d'impulsions 12,
l'élément 11 et le formateur d'impulsions 12 in terviennent et un signal vient du diviseur 57 sur le distributeur d'impulsions 3 et de là, sur la gâchette du thyristor 19 dont la tension anodique est à cet instant positive.Le thyristor 19 stamorce et le courant rotorique se ferme par les résistances 58 et 7 pour créer
le couple du moteur 2. L'effet en est la réduction de
la tension redressée de l'enroulement rotorique 6, et à condition que:
kl 22 g (3)
où:
U3 est la tension de l'enroulement rotorique 6 en
statique, fermé par les résistances 58 et 7.
L'élément Il se bloque et le signal sur la gâchette du thyristor 19 disparait. Pourtant le thyristor 19 reste en débit tant que le potentiel de sa cathode est négatif par rapport à d'autres thyristors 19.
A l'instant d'amorçage normal du thyristor 19 con
Secitif le thyristor précédent 19 se coupe, la tension à l'entrée de ltélément Il monte ce qui produit le fonc tionnement de celui-ci et la coupure du thyristor l9sui- vant. Au fur et à mesure- que le moteur 2 prend dsla vitesse la tension sur son enroulement rotorique 6 diminue et au moment où la vitesse prescrite est atteinte, la condition (2) n'est plus vérifiée; l'élément Il cesse de débiter et le circuit rotorique du moteur 2 n'est plus fermé par la résistance 7.Sous l'effet de la charge statique le moteur 2 se met à freiner, la tension sur l'enroulement rotorique 6 tend à augmenter et, une fois le niveau qui satisfait la condition (2) atteint, les thyristors 19 du commutateur 5 entrent de nouveau en débit et tout le cycle reprend.
Secitif le thyristor précédent 19 se coupe, la tension à l'entrée de ltélément Il monte ce qui produit le fonc tionnement de celui-ci et la coupure du thyristor l9sui- vant. Au fur et à mesure- que le moteur 2 prend dsla vitesse la tension sur son enroulement rotorique 6 diminue et au moment où la vitesse prescrite est atteinte, la condition (2) n'est plus vérifiée; l'élément Il cesse de débiter et le circuit rotorique du moteur 2 n'est plus fermé par la résistance 7.Sous l'effet de la charge statique le moteur 2 se met à freiner, la tension sur l'enroulement rotorique 6 tend à augmenter et, une fois le niveau qui satisfait la condition (2) atteint, les thyristors 19 du commutateur 5 entrent de nouveau en débit et tout le cycle reprend.
Ainsi, dans cette forme de réalisation particulière du régulateur l'amorçage des thyristors 19 n'a pas pour effet la coupure du circuit de mesure et celle-ci, tout comme la formation du signal d'amorçage, s'effectuent à l'instant de mise en débit normale des thyristors 19.
Le régulateur schématisé à la figure 7 a un comportement similaire à celui de la figure 6 à cette différence près que le courant total des enroulements rotoriques 6 des moteurs 2 se ferme par une résistance commune 7 placée à la sortie du commutateur à thyristors 5.
La séparation entre les circuits rotoriques des moteurs 2 se fait à l'aide de diodes 60.
Le régulateur de fréquence de rotation du moteur asynchrone mettant en application le procédé selon l'invention associe à la simplicité technologique, à une bonne fiabilité, au faible coût d'exploitation une plage étendue de réglage de la fréquence de rotation (1:20 au moins) à tous les quatre quadrants des carac téristiques mécaniques. Le régulateur schématisé aux figures 2, 6 et 7 permet le fonctionnement du moteur au premier et au troisième quadrants de ses caractéristiques mécaniques (fig. 8).
le régulateur schématisé aux figures 3 et 4 assure le fonctionnement du moteur dans les quatre quadrants de ses caractéristiques mécaniques (fig. 8).
Claims (5)
1. Procédé de réglage de la fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone consistant dans le fait qu'on applique la tension d'alimentation à l'enroulement statorique du moteur, qu'on obtient un signal proportionnal à la fréquence de rotation du moteur, qu'on compare celui-ci à la consigne et qu'on forme un signal d'amorçage des thyristors d'un commutateur placé dans le circuit rotorique, c a r a c t é r i s é par le fait que le signal proportionnel à la fréquence de rotation du moteur s'obtient par mesure de la tension sur l'enroulement rotorique du moteur avant l'amorçage des thyristors du commutateur et en cas de dépassement par la signal ainsi obtenu de la consigne, les signaux d'amorçage des thyristors suivants du commutateur sont élaborés à partir de ce même signal et qu'après l'amor çage de l'un des thyristors la tension mesurée sur lten- roulement rotorique est annulée ou abaissée à une valeur inférieure à la consigne ce qui a pour effet la coupure du signal, qu'après la coupure dudit thyristor on forme de nouveau un signal proportionnel h-i la fréquence de rotation du moteur par mesure de la tension sur l'enroulement rotorique du moteur et qu'ensuite1 lorsque le signal ainsi obtenu dépasse la consigne, la formation du signal d'amorçage de chacun des thyristors consécutifs du commutateur s'effectue par le même signal.
2. Régulateur de fréquence de rotation d'au moins un moteur asynchrone mettant en application le procédé selon la revendication 1 et comportant un bloc de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du rotor du moteur, relié à travers un distributeur d'impulsions à l'entrée de commande d'un commutateur à thyristors reliée à son tour à l'enroulement rotorique du moteur, cet enroulement étant raccordé à au moins une résistance, l'enroulement statorique du moteur étant dans ce cas relié à une source d'alimentation à travers un commutateur relié à un bloc de commande principal ledit régulateur étant c a r a c t é r i s é par le fait que le bloc de régulation par impulsions de la fréquence de rotation du rotor du moteur comporte en série un élément à seuil de fonctionnement réglable et un formateur d'impulsions raccordé au distributeur d'impulsions et que dans ce cas l'entrée de l'élément à seuil de fonctionnement réglable est reliée électrique- ment à la sortie du commutateur à thyristors.
3. Régulateur selon la revendication 2, c a r a c t é r i s é par le fait qu'il contient un organe de prédétermination de la charge du moteur, un circuit OU qui a l'une de ses entrées raccordée à une première sortie dudit organe de prédétermination de la charge du moteur raccordée également à l'entrée du bloc de commande principal que l'autre entrée dudit circuit OU est reliée à une deuxième sortie de l'organe de prédétermination de la charge du moteur, la sortie du circuit OU étant raccordée à l'entrée de commande de l' élément à, seuil de fonctionnement réglable du bloc de régulation par iaipulsions qu'il comporte également un commutateur de freinage dynamique du moteur qui a l'une de ses entrées, raccordée aux sorties du commu- tateur à thyristors et a sortie reliée à lwenroule ment statorique du moteur, et unçbloc de commande supplémentaire qui a son entrée reliée a la deuxième sortie de l'organe de prédétermination de la charge du moteur et sa sortie, réunie à une deuxième entrée du commutateur de freinage dynamique du moteur.
4. Régulateur'selon la revendication 3, C a r a c t é r i s é par le fait qu'il comporte à titre su,p- plémentaire un capteur de tension d'alimentation, un élément à relais qui a l'une de ses entrées reliée à la première sortie de l'organe de prédétermination de la charge du moteur, son autre entrée reliée à la sortie du capteur de tension, et un comparateur qui a l'une de ses entrées raccordée à la sortie de l'élément à relais, son autre entrée reliée électriquement aux sorties du commutateur à thyristors et sa sortie raccordée au formateur d'impulsions du bloc de régulation par impulsions.
5. Régulateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, car a c t é ris é par le fait qu'il contient également un redresseur raccordé à l'enroulement rotorique du moteur et un diviseur de tension relié audit redresseur et à la sortie du commutateur à thyristors, la sortie dudit diviseur étant raccordée à l'entrée de l'élément à seuil de fonctionnement réglable du bloc de régulation par impulsions.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU802903280A SU1023607A1 (ru) | 1980-04-02 | 1980-04-02 | Устройство дл регулировани частоты вращени асинхронного электродвигател |
| SU802940599A SU989719A2 (ru) | 1980-07-08 | 1980-07-08 | Электропривод дл грузоподъемного механизма |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2480044A1 true FR2480044A1 (fr) | 1981-10-09 |
| FR2480044B1 FR2480044B1 (fr) | 1984-03-23 |
Family
ID=26665837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8105252A Granted FR2480044A1 (fr) | 1980-04-02 | 1981-03-16 | Procede de reglage de la frequence de rotation d'au moins un moteur asynchrone et regulateur mettant en application ledit procede |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3113361C2 (fr) |
| FR (1) | FR2480044A1 (fr) |
Cited By (1)
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| RU2586630C1 (ru) * | 2015-02-24 | 2016-06-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Электропривод |
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1981
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| FR2480044B1 (fr) | 1984-03-23 |
| DE3113361C2 (de) | 1986-04-03 |
| DE3113361A1 (de) | 1982-07-08 |
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