FR2481861A1 - Regulateur de vitesse variable pour un moteur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN REGULATEUR DE VITESSE VARIABLE POUR UN MOTEUR EN COURANT ALTERNATIF. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN MOYEN REGLABLE 21, 22 POUR PRODUIRE UNE FREQUENCE VARIABLE PROPORTIONNELLE A LA VITESSE SOUHAITEE DU MOTEUR ET PRODUIRE UN SIGNAL VARIABLE PROPORTIONNEL A CETTE VITESSE SOUHAITEE DU MOTEUR, UN MOYEN 23 POUR PRODUIRE UN SIGNAL VARIABLE PROPORTIONNEL A LA CHARGE ENTRAINEE PAR LE MOTEUR 25 ET UN MOYEN 24 CONJOINTEMENT SENSIBLE AU SIGNAL DE VITESSE ET AU SIGNAL DE CHARGE AFIN DE DIMINUER LA TENSION APPLIQUEE AU MOTEUR SUR UNE GAMME DONNEE DE VITESSES. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX ECONOMIES D'ENERGIE.

Description

La présente invention se rapporte à des régulateurs de vitesse variable de

moteur pour un moteur en courant alternatif triphasé, et plus particulièrement à la réduction de la quantité d'énergie consommée pour produire la vitesse et le couple de sortie souhaités à des conditions inférieures à la pleine charge sur au moins une partie de la gamme

de vitesses contr8lée par le régulateur.

Des régulateurs de vitesse variable de moteur du type indiqué ici pour des moteurs en courant alternatif triphasé sans l'amélioration de l'invention, sont produits depuis de nombreuses années. Certains de ces régulateurs sont vendus par la demanderesse de la présente invention, et comprennent un circuit convertisseur pour dériver des tensions alternatives triphasées d'une source de courant continu afin d'attaquer des enroulements d'un moteur en courant alternatif triphasé. La fréquence de la tension alternative est variable grâce. à dunn réglage de vitesse pour établir la vitesse du moteur, et la grandeur de la tension alternative est également ajustée par le réglage de vitesse afin de produire le courant requis par le moteur pour obtenir le couple souhaité, Dans ces systèmes, la tension alternative appliquée au moteur augmente, grâce au réglage de vitesse, sensiblement de façon linéaire avec la vitesse. Ainsi, à des charges légères, une tension excessive est appliquée au moteur

ce qui provoque une perte dénergie.

Tandis que cela n'était pas un problème important, les prix plus élevés de l'énergie électrique ont nécessité que l'énergie soit économisée à chaque fois que cela est

possible.

Comme un grand nombre de moteursen courant alternatif triphasé fonctionne souvent à une charge inférieure à la pleine charge, il est souhaitable de produire un système non coûteux permettant d'effectuer une réduction de la tension excessive du moteur quand celui-ci fonctionne à une charge inférieure à la pleine charge, La présente invention concerne un régulateur de la vitesse d'un moteur pour produire des signaux en courant alternatif à fréquence réglable afin de faire fonctionner des moteurs en courant alternatif triphasé à différentes

vitesses, selon l'ajustement d'une commande de vitesse.

Pour économiser l'énergie, un signal de réglage en contre-

réaction est dérivé du courant continu tiré par le moteur et ce signal en contre-réaction est employé pour régler le niveau de l'amplitude de la tension de sortie appliquée au moteur par le régulateur, La grandeur de la contre-réaction en courant continu est en rapport avec la quantité de charge entraînée par le moteur et par conséquent la tension au moteur, et l'énergie appliquée

au moteur est réduite selon les nécessités de la charge.

Pour des charges légères, il y a diminution du courant de charge tiré par le moteur, ce qui indique qu'une pleine tension àla sortie du convertisseur est inutile pour entrainer le moteur à cette charge légère à la vitesse choisie. La détection du courant diminué permet de diminuer la tension alternative de sortie appliquée au moteur et ainsi la vitesse et le couple choisi sont produits par une plus faible tension et une plus faible puissance que ce qui serait nécessaire pour faire fonctionner le moteur à pleine charge à une vitesse particulière. De cette façon, il est possible de réduire l'utilisation du courant pour des moteurs en courant alternatif triphasé opérant à diverses charges

qui sont inférieures à la pleine charge.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparattront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels z - la figure 1 donne un schéma bloc d'un mode de réalisation préféré de la présente invention en utilisation pour attaquer un moteur en courant alternatif triphasé; - la figure 2 est un schéma illustrant l'amplitude de la tension appliquée au moteur à différentes vitesses, la courbe "A" montrant le niveau de tension sans charge appliquée au moteur et la courbe "BB montrant les divers niveaux de tension à différentes vitesses quand le moteur est totalement chargé, la vitesse du moteur étant indiquée sur l'axe des abscisses et la tension continue de la source 23-3 étant indiquée sur l'axe des ordonnées; - la figure 3 est un schéma montrant l'un des six étages d'attaque 24-1 à 24-6 du circuit convertisseur courant alternatif- courant continu 24; - la figure 4 montre des formes d'onde illustrant généralement la tension alternative appliquée entre les paires d'enroulementsW (blanc) à R (rouge); R à B (noir) et B à W; - la figure 5 donne un schéma bloc d'un circuit préféré pour produire six signaux de contrôle ou de réglage déphaséesD-1 à D-6, qui sont appliqués aux étages d'attaque du convertisseur pour contrôler la production du courant alternatif triphasé; - la figure 6 est un schéma illustrant la forme approximative des signaux de contrôle ou de réglage D-1 à D-6 etleurrelation dans le temps; - la figure 7 est un schéma bloc montrant un circuit diviseur de fréquence pour produire les signaux appliqués au générateur de signaux de contrôle 22-2; - la figure 8 donne un schéma bloc d'un circuit convertisseur fréquence-tension qui produit le signal REF I illustré sur la figure 1; la figure 9 est un schéma illustrant un circuit préféré de contrôle économisant l'énergie selon l'invention; - la figure 10 est un schéma illustrant un circuit

pour appliquer une tension continue variable au convertis-

seur en réponse au signal de contre-réaction de courant de charge, c'està-dire la grandeur du courant détecté représentatif de la charge du moteur; et - la figure 11 est un schéma montrant la variation de la tension du signal REF II de la figure 1 sur la gamme des vitesses différentes, la courbe *A" montrant la variation quand le moteur n'est par chargé, et la courbe "BI montrant la variation quand le moteur est totalement chargé, la tension à la sortie de l'amplificateur 42 étant indiquée sur l'axe des ordonnées et la vitesse du moteur (t/mn) en terme de la tension du signal de réglage ou de contrôle (REF.I) étant indiquée sur l'axe

des abscisses.

En se référant à la figure 1, la vitesse du moteur est réglée par ajustement d'un potentiomètre 19, et la tension continue ajustée est appliquée à un circuit convertisseur tension-fréquence 21 qui produit un signal en courant alternatif dont la fréquence est linéairement proportionnelle à la tension continue choisie. Ce signal à fréquence réglable est initialement réduit en fréquence par un facteur de 2 au moyen d'un circuit diviseur de fréquence 21-2, et le signal à fréquence réduite est alors appliqué à deux canaux. Dans le canal supérieur 22, la fréquence de ce signal est encore réduite d'un facteur de 16, par un circuit diviseur de fréquence 22-1, et ce signal en courant alternatif à une fréquence bien plus faible est alors appliqué à un générateur de signaux de contrôle ou de réglage 22-2 qui produit six signaux de contrôle ou de réglage déphasés à la fréquence plus faible du courant alternatif comme cela est indiqué par le schéma de la figure 6. Ces six signaux fixes et déphasés de contrôle sont appliqués aux six commutateurs du module d'attaque 24 qui applique du courant alternatif aux enroulements triphasés d'un moteur 25, Dans le canal inférieur 23, le signal en courant alternatif àla sortie du diviseur de fréquence 21-2 est appliqué à un convertisseur fréquence-tension 23-1 pour produire un signal en courant continu à un niveau variable afin de contrôler le niveau de la tension à

appliquer au moteur 25. En l'absence d'un circuit économi-

sant l'énergie, que l'on décrira ci-après, le niveau de tension des impulsions en courant alternatif à appliquer au moteur 25 augmentera normalement de façon linéaire en réponse au circuit 23-1 avec l'augmentation de la vitesse du moteur, comme le montre la courbe "Bw de la figure 2. Cependant, selon l'invention, ce signal en courant continu variable à la sortie du circuit 23-1 est appliqué à un circuit de réglage "économisant l'énergie" 23-2, qui répond à un signal de contre-réaction dans une résistance 26 qui est proportionnel au courant tir*--par le moteur 25. Ce signal en contre-réaction ajuste la tension continue à un niveau différent, comme le montre la courbe 'A" de la figure 2, proportionnellement à la charge qui est entrainée par le moteur 25. Ainsi, si le moteur 25 entralne-une charge complète, le courant tiré par le moteur à la sortie du circuit est en condition nominale de pleine charge et l'importante contre-réaction de courant appliquée au circuit économisant l'énergie a pour résultat une augmentation linéaire de la tension appliquée au moteur à chaque vitesse comme le montre la courbe linéaire "B" de la figure 2. Cependant, si le moteur est "déchargé", le courant qu'il tire est inférieur à chaque vitesse différente que pour la pleine charge, et la plus faible tension de centre-réaction appliquée au circuit de contrôle économisant l'énergie 23-2 à chaque vitesse réduit en conséquence la tension appliquée au moteur pour suivre la courbe de tension sans charge "A" de la figure 2. On notera qu'à tout niveau intermédiaire de charge du moteur, le courant qu'il tire est inférieur à celui tiré à la pleine charge et cependant supérieur

à celui tiré lorsqu'il n'y a pas de charge. En consé-

quence, le signal de contre-réaction dans la résistance 26 peut réfléchir la grandeur de la charge à chaque vitesse et peut à son tour régler le niveau ou l'amplitude de la tension à appliquer au moteur en courant alternatif triphasé 25 (à la fréquence produite à la sortie du diviseur de fréquence 22-1) à celui nécessaire pour cette

combinaison de charge elevitesse, mais pas plus.

On notera par conséquent que le circuit économisant l'énergie 23-2 a pour fonction de réduire le niveau ou la grandeur de la tension alternative appliquée au moteur simplement à celui requis pour chaque combinaison différente de vitesse et de charge, de façon que le moteur produise un couple suffisant sans perte de vitesse ou sans caler. Cependant, l'énergie appliquée au moteur (combinaison de tension et de courant) est diminuée pour améliorer l'efficacité du système. Si la charge diminue à toute vitesse donnée, il y a diminution à la fois du courant et de la tension alternative appliqués au moteur, tandis que la fréquence reste constante pour entraîner le moteur à cette vitesse donnée. Inversement, s'il y a augmentation de la charge à toute vitesse donnée, le moteur tire plus de courant pour la plus forte charge et la tension augmente également en conséquence par suite de la contre-réaction au circuit de contrôle ou de réglage

d'énergie 23-2.

Comme des types et spécifications différents de

moteur présenteront des caractéristiques courant-charge-

tension différentes, le circuit économisant l'énergie selon l'invention peut être conçu pour donner une efficacité optimale à tout type donné et toute spécification donnée de moteur, ou bien il peut être conçu pour donner une efficacité non optimale pour tout41ne classe ou groupe de moteursdifférents. Pour un usage courant avec seulement un moteur particulier, le circuit économisant l'énergie 23-2 peut être conçu pour donner le niveau minimum de tension pour chaque combinaison différente charge-vitesse permettant d'entrainer le moteur sans perte brusque de vitesse. Par ailleurs, pour obtenir un système de réglage du moteur plus nuniversel",utilisable avec une grande variété de moteurs différents, le système est moins optimisé pour moins réduire le niveau de tension, à un niveau suffisant pour entrainer chacun de ces moteurs

différents aux diverses combinaisons charge- vitesse.

Dans un exemple, en utilisant un moteur triphasé Baldor de 1,49 kW, calibré à 460 volts et 3,2 ampères, la u aud toqe.9 Jnapueio up no n xeO u ne eps a.Ce uqse oi. uos q 'Tnub oç Z x B 91 uOTsvB. op o omos sl ep oTI-os et q enuTilmoo uoTsuel. eu ep elqulgpa nveaTu ai zud 9qTOXe ç l. uetalegg.99 uowqmnumoo op n1ToiTo xTs c0o Bp unoUtM *Z Zz aselspi op no elgqxuoo ap xnmsfTe ap ma1qB1 u9g np selltuuoTstrdmT seTI.oo0 xTs seep ei1.ue.Z9XTp esuqd aun eud enbeu.u 1ise uoT1.umnuuoo op sq.TnoTo xTs sep nouoeqo 9-i7Z q 1-7Z soolq set jud s9nbTpuT 0O 9 ejzT uT op mq.sL el: sup splotdume.uos s9onbTupT S.TUnoJo xIT enb uaelou -uO ';T1.uzel..u 1.u. znoo ue uuo'T-ndurç sep uoLom nue psqd$ç zn.oom np A apolueap BuSTI etl JaeToxe.mod ' I ea2Tj el ep l-iz I.TnoiTo etl enb Te. #uoT1u1.nmwoo Bap '9z;9Jd.'ozTo unu JTOA ç z xned uo 'ú eJnT T ut.nwuelueTum ze.19 'o s *Z Jueoe nu esanbT'ddeu jTl.euajetu:uvjnoo ue suoTs'LndmlT sep apnl.Ttduuel t puodse..oo nu":oo %ueinoo ep nueATu ao qadu-To eaTio9p el uo euioo.o ú - Z aolst uOTsueB Bp eo.inos et'.ud eTnpoid enurTuo0 voTsueB% tl Bp neATu el oz eltQgluUOO mod gnbrTddu!es Z- eT*9,eu9t lue'Tmouoop aet.zuoo Bp 1:nozTo o jed 'Tlnpoxd eTlquT2g uoTsue% ue teuxT9 oT 'I BJn"T3 et neaAnou Bp luev a es uR a'lnoopp ue Tnb eTuZeugsp 9ToeoT3eap uoT!BJOT9meut OeAB 'oee9sBTA aeu ul q 91.TOA s6g op 5 ea2juo euTeld q eTeu.zou uOTSueB1 eS Bp T.jd Bd 9%t oA 09 UOJTAue i uoTAue B %oi0 uoJTAueip e.TnppJ ael..TuAnod

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circuit économisant l'énergie 23-2. En conséquence, chacun de ces six circuits de commutation est fermé ou ouvert à une fréquence correspondant à la vitesse souhaitée, pour appliquer une tension à un niveau réglable au moteur 25, qui est déterminée par le circuit économisant l'énergie. En se référant à la figure 3, le signal de commutation à la sortie du générateur de signaux de réglage 22-2 est initialement appliqué à un circuit isolateur optique 31 employant une diode photo-émettrice et une photodiode pour empêcher électriquement le circuit de commutation 24-1 de réappliquer un-signal au générateur 22-2 tout en transmettant des signaux de déclenchement du générateur 22-2 au circuit de commutation 24-1. Un signal de déclenchement reçu exoite un transistor 32 pour le mettre en conduction afin de charger un condensateur à retard 34. Après un retard d'environ 200 microsecondes, un transistor 33 est rendu conducteur par le condensateur chargé et, à son tour, il excite un transistor 35 pour le mettre en conduction et appliquer un courant de base au circuit monté en Darlington 38, Le circuit 38 est relié en série entre la source de tension réglée ajustable 23-3 et l'une des lignes triphasées W excitant le moteur , En conséquence, tandis que le circuit 38 est mis de façon répétée en conduction à la fréquence choisie par le signal à la sortie du générateur de signaux de contrôle 22-2, il applique- le courant à la sortie de la source 23-3(contrôlé par le circuit économisant l'énergie 23- 2) à l'enroulement W du moteur. Quand le signal de déclenchement à la sortie du générateur 22-2 est supprimé, le transistor 32 est rendu non conducteur et des transistors 36 et 37 sont rendus conducteurs pour décharger le condensateur à retard 34. Cela rend le transistor 33 également non conducteur pour, à son tour, supprimer la conduction du transistor 35 et du montage Darlington 38, afin de terminer ainsi l'écoulement de courant vers le moteur par la ligne W et de rétablir ce circuit de commutation pour l'impulsion de déclenchement suivante. Pour obtenir une excitation en courant alternatif de l'enroulement W de ce moteur triphasé 25, cet enroulement W est également relié à un commutateur électronique identique 24-2, comme on peut le voir sur les figures 1 et 3. Le commutateur 24-2 est mis en fonctionnement par le générateur de signaux de contrble ou de réglage 22-2 en un temps ouune phase appropriés de chaque cycle, et quand il est conducteur, il dirige un courant continu s'écoulant de façon opposée vers cet enroulement W du moteur. Comme on peut le voir sur la figure 1, les commutateurs électriques 24-1 et 24-2 sont tous deux reliés à des polarités opposées de la source de tension réglée de courant continu 23-3 et appliquent par conséquent ce niveau de tension "économisant l'énergie" à l'enroulement

du moteur à des polarités ou directions opposées.

En se référant à la figure 6, on peut voir que la forme d'onde D-1 montrant le signal appliqué au commutateur 24-1, actionne celui-ci d'une phase de 600 à 2400 dans le cycle, tandis que la forme d'onde D-4 montrant le signal appliqué au commutateur 24-2, actionne celui-ci de 0 à 600 et de 240 à 3600 pendant chaque cycle en courant alternatif. Ainsi, à chaque fois que le commutateur 24-1 est fermé ou mis en circuit pour pulser l'enroulement W du moteur, l'autre commutateur 24-2 est mis hors circuit tandis que quand le commutateur 24-2 est en circuit, le commutateur 24-1 est hors circuit La figure 9 montre des détails d'un circuit préféré économisant l'énergie 23-2. Comme on peut le vor sur

les figures 1 et 9, un signal de contre-réaction proportion-

nel au courant de charge du moteur est appliqué par la résistance 26 et ce signal de "charge" est dirigé vers un amplificateur opérationnel intégrant 41 qui amplifie et intègre ce signal de charge, Dans un mode de réalisation préféré, la sortie de l'amplificateur 41 varie entre environ 0,2 volt et 1,0 volt quand la charge du moteur varie d'une condition de non charge à une condition

de pleine charge à une vitesse donnée.

Ce signal de "charge" ou de contre-réaction est appliqué à un transistor à effet de champ 43 et à un amplificateur opérationnel 42 qui fonctionnent ensemble comme un amplificateur à gain variable. Quand le transistor à effet de champ 43 est non passant ou a une très forte résistance, le gain de ce circuit est nul ou très faible et le signal de contre-réaction de charge est efficacement déconnecté du circuit ou contribue peu à celui-ci. Par ailleurs, quand la résistance du transistor 43 diminue progressivement, le gain de l'amplificateur 42 augmente et une quantité proportionnellement plus importante

du signal de contre-réaction de charge est appliquée.

Le degré de conduction du transistor 43 est contrôlé par le signal de Uvitesseu obtenu par la ligne REF I, et est appliqué à la base du transistor 43 tandis que, alors que la vitesse augmente, une plus forte proportion du signal de charge, est appliquéeau restant du circuit,

comme on le décrira ci-après.

Le signal de vitesse par la ligne REF I est également appliqué à un amplificateur opérationnel 44 et la sortie de l'amplificateur opérationnel 44 (signal de vitesse) est combinée à la sortie de l'amplificateur opérationnel 42 (signal de charge) et elles sont appliquées à un amplificateur opérationnel de combinaison 45. Cette

combinaison du signal de vitesse et du signal de contre-

réaction de charge détermine le niveau de tension de REF II qui, à son tour, détermine le niveau ou l'amplitude des impulsions de tension alternative appliquées au moteur. Dans un mode de réalisation préféré, il est souhaitable qu'à des vitesses inférieures à 600 t/mn, le circuit nlé réponde pas au signal de contre-réaction de charge mais uniquement au signal de vitesse. Cela est accompli par le fonctionnement du transistor 43 et de l'amplificateur opérationnel 42. Aux faibles vitesses (en dessous de

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600 t/mn) le signal de faible vitesse met le transistor à effet de champ 43 en condition sensiblement de non conduction et de forte résistance et le gain de l'ensemble combiné transistor 43-amplificateur opérationnel 42 est sensiblement nul. Cependant, tandis que la vitesse du moteur augmente au-delà de 600 t/mn, le signal de vitesse augmente progressivement le gain de la combinaison du transistor à effet de champ 43 et de l'amplificateur

opérationnel 42, pour appliquer des quantités proportion-

nellement plus importantes du signal de contre-réaction de charge au circuit afin de "survolter" la tension du moteur. En plus de contrôler le gain de l'amplificateur 42 au-dessus de 600 t/mn, le gain de l'amplificateur opérationnel inférieur 44 qui transmet le signal de vitesse est également différent à des vitesses supérieures et inférieuresà 600 t/mno Quand le signal de vitesse REF I a augmenté pour atteindre celui représentant une vitesse de l'ordre de 600 t/mn, la sortie de l'amplificateur 44 est suffisamment importante pour forcer une diode Zener 47 à commencer à être conductrice, créant un trajet supplémentaire de contre-réaction pour l'amplificateur opérationnel 44 et réduisant son gain subséquent (pour des signaux à des vitesses supérieures) à environ un

gain unitaire.

- Ainsi, à des vitesses inférieures à 600 t/mn2

la tension de sortie appliquée au moteur croit progressive-

ment à une première allure contrôlée proportionmellement à la vitesse établie souhaitée du moteur (signal de vitesse), sans qu'aucun signal de contre-réaction de charge n'affecte le circuit. Cependant, tandis que le signal de vitesse est ajusté à 600 t/mn ou plus, le signal de vitesse accru applique progressivement une plus forte proportion du signal de contre-réaction de charge au circuit pour une combinaison avec le signal de vitesse et réduit concurremmentle gain de l'amplificateur opérationnel 44 du signal de vitesse à un gain unitaire pour diminuer encore l'effet du signal de charge en centre-réaction

et augmenter l'effet du signal de vitesse.

Ainsi, à une vitesse de l'ordre de 600 t/un du moteur, le transistor à effet de champ 43 commence à être conducteur et applique un signal à l'amplificateur opérationnel 42. Cependant, le gain de l'amplificateur 42 est à un faible niveau et il n'y a qu'une faible proportion du signal de contre-réaction de charge-qui est appliquéeau circuit tandis que le moteur est chargé d'une charge nulle à une condition de pleine charge. La

fréquence et la tension appliquéesau moteur sont principa-

lement celles "établies" par le réglage de vitesse.

Cependant, à la vitesse supérieure de1B00 t/un, le gain de l'ensemble transistor à effet de champ 43-amplificateur opérationnel 42 est élevé et l'augmentation de la tension du moteur avec l'augmentation de la charge est importante. Ces conditions sent illustrées par les courbes A et B de la figure 11, qui sont semblables aux courbes A et B de la figure 1. Comme le montre la courbe B, le circuit économisant lténergie répand au courant de charge accru tiré par le moteur à chaque vitesse entre environ 600 t/un et 1800 t/mn pour augmenter le niveau ou l'amplitude de la tension appliquée au moteur. Par ailleurs, tandis que le moteur tire moins de courant de charge à chaque vitesse lorsqu'il est déchargé, le circuit économisant l'énergie réduit le niveau de la tension

appliquée au moteur.

La figure 4 montre les formes d'onde d'entrée des étages d'attaque des enroulements du moteur entre les fils d'enroulement du moteur W, R et B. La figure 5 montre un circuit traditionnel diviseur par six 22-1 à utiliser avec la présete invention, et elle illustre le générateur de signaux de contrble

ou de réglage 22-2 alimenté par ce circuit diviseur 22-1.

Le circuit de la figure 5 reçoit la sortie pulsée du diviseur 22-1 et produit à sa sortie six signaux déphasés D-1 à D-6 pour les étages d'attaque respectifs D-1 à D-6 de la figure 1. Sur la figure 5, les impulsions sont appliquées du diviseur 22-1 à trois bascules de données 51, 52 et 53. Les bascules sont reliées à des circuits NON-OU 54 et 55 comme cela est illustré, afin d'appliquer des signaux à l'entrée de données de la bascule 53 en un temps approprié selon l'état des diverses sorties des bascules 51, 52 et 53. Les signaux de sortie produits par les bascules 51, 52 et 53 aux temps différents de chaque cycle sont utilisés pour contrôler les transistors de sortie 61 à 66 afin de produire les signaux D-1 à D-6 en des temps ou phases différents comme le montre la

figure 6.

On suppose initialement que toutes les sorties Q des bascules 51 à 53 sont à l'état bas, que le transistor 61 est non conducteur, que l'entrée D de la bascule 51 est haute (plus CC), que les transistors 62 et 63 sont non passants et que les transistors 64, 65 et 66 sont passants. La première impulsion d'horloge à la sortie du diviseur 22-1 est appliquée à la bascule 51, et force celle-ci à basculer, pour forcer sa sortie U à passer à l'état bas ce qui à son tour fait passer le transistor 66 à l'ouverture et fait passer le transistor 63 à la fermeture. La seconde impulsion d'horloge à la sortie

du circuit 22-1 fait basculer la bascule 52 et le transis-

tor 62 passe à l'ouverture et le transistor 65 à la fermeture. La troisième impulsion d'horloge fait basculer la bascule 53 parce que l'état de la sortie a des bascules 51 et 52 et de la sortie Q de la bascule 53 reliées aux circuits NON-OU 54 et 55 force l'entrée D de la bascule 53 à passer à l'état haut (+). Cela à son tour force le transistor 64 à passer à l'ouverture et le transistor 61 à la fermeture, La quatrième impulsion d'horloge fait basculer la bascule 51 (la force à changer d'état) et le transistor 63 passe à l'ouverture et le transistor 66 à la fermeture. La sixième impulsion d'horloge reçue fait basculer la bascule 53 et fait passer le transistor 64 et le transistor 65 à l'ouverture. Cette séquence continue et se répète pour produire les signaux de sortie D-1 et D-6 sur une base répétitive tandis que des impulsions d'horloge sont produites et appliquées aux

bascules 51 à 53.

La figure 7 montre le convertisseur tension-fréquence 21, le circuit diviseur par deux 21-2, et le circuit diviseur de fréquence par 16,22-1. Le convertisseur 21

reçoit son entrée du potentiomètre de vitesse 19.

On comprendra qu'un contrôle traditionnel d'accéléra-

tion-décélération peut être interposé entre le potentiomètre

19 et le convertisseur 21 comme on le sait généralement.

Le convertisseur tension-fréquence 21 peut être une pastille traditionnelle de circuit intégré comme VFC-32 vendue par-Burr Brown CO. de Tucson, Arizona, E.U.A., qui produit jusqu'à un signal à 11 520 Hz à une vitesse maximum du moteur et des fréquences inférieures proportionnellement à la tension continue à la sortie du potentiomètre 19. Ce signal est divisé par deux par une bascule 21-2 du type D et il est appliqué aux deux canaux 22 et 23. Le signal au canal 22 est encore divisé en fréquence par un facteur de 16 au moyen d'un diviseur de fréquence comprenant quatre bascules de données reliées comme indiqué en 22-1 pour produire des créneaux à 360 Hz

à l'ajustement de vitesse maximum dui potentiomètre 19.

La figure 8 montre le système convertisseur fréquence/ tension 23-1 pour couplage au circuit de contrôle économisant l'énergie 23-2. Le système convertisseur

fréquence/tension comprend un isolateur à diode photo- émettrice traditionnel 70 tel qu'indiqué en 31 sur la figure 3, dont la

sortie est dirigée vers un convertisseur fréquence-tension 71 utilisant une pastille Burr Brown VFC-32 dont les bornes sont reliées comme cela est illustré. La tension à la sortie de ce circuit est comprise entre O et +10 volts en courant continu, et elle est dirigée vers le circuit de réglage 23-2 de

la figure 1.

On se référera maintenant à la figure 10 qui montre la source 23-3 de courant continu réglé. En 80 est montrée la partie d'alimentation en courant continu et en 90 est indiquée sa partie de contrôle ou de réglage qui est sensible au signal REF II à la sortie du réglage 23-2o La partie d'alimentation en courant 80 comprend des bornes d'entrée 80-1 reliées à une source de courant alternatif de 460 volts. La tension alternative est appliquée à un pont redresseur comprenant des diodes 80-2 et 80-3 et des thyristors 80-4 et 80-5. Une diode autonome

est illustrée en 80-6 afin demaintenir un courant d'accé-

lération rapide dans une self 80-15. La grandeur de la tension continue la sortie de ce circuit et appliquée au moteur est contrôlée selon la phase de signaux dtallumage des thyristors appliqués par la partie de circuit de contrôle 90 au moyen de résistances de limitation de courant 80-13 et 80-14. Les signaux de contrôle des thyristors contrôlent le temps de passage à la fermeture des thyristors pendant chaque cycle de courant alternatif quand le thyristor est polarisé en direct0 La tension continue de sortie est obtenue à travers des condensateurs de filtrage 80- 16 et 80-17 comme cela est illustréo On se référera maintenant à la partie de circuit de réglage ou de contrôle 90. On suppose qu'initialement la sortie de l'amplificateur opérationnel de contrôle 90- 2 est à 0 volt. Le courant à la base du transistor 90-9 est écrêté par la résistance 90-7 afin de produire un courant constant pour charger le condensateur 90-18, Aux bornes du condensateur 90-18 est relié n tranSistor -19 mis en conduction pendant environ 500 miîecondes

à chaque fois que la tension de ligne passe par ro Le pas-

sage par zéro est détecté par un circuit détecter du passage par zéro (alimentation en courant négatif non filtré et à double alternance) 91 qui force le trmesiotor -19 à passer à la fermeture, Cela force le codensateur 90-18 à se décharger et permet l'établissement dtune constante de temps après âhaque passage par zéro0 Le condensateur 90-18 se chargera jusqu'à ce que la tension Vp du transistor unijonction 90-13 soit atteinte, moment auquel le transistor 90-13 devient passant. La mise en circuit du transistor 90-13 force le transistor 90-15 à devenir passant et sa sortie passant à l'état bas fait passer le transistor 90-10 à la fermeture. Quand le transistor 90-10 passe à la fermeture, il applique une impulsion positive de déclenchement auxthyristozs80-4

et 80-5. En augmentant la tension à la sortie de l'amplifi-

cateur opérationnel 90-2 (plus négative), le courant dans le transistor 90-9 augmente et force le condensateur 90-18 à se charger plus rapidement, forçant les thyristors de la partie 80 à s'allumer plus tôt dans chaque cycle, ce qui se réfléchit par une augmentation de la tension

continue appliquée au moteur.

Tandis que la valeur de la tension REF II à la sortie du circuit économisant lténergie devient de plus en plus positive (sortie du régulateur 23-2 teftdis que le contrôle de vitesse 19 est ajusté pour augmenter la vitesse opérationnelle), une tension plus positive est appliquée à l'entrée de l'amplificateur op*rationnel 90-2. Quand

la diode 90-16 est conductrice, parce que REF II a suffisam-

ment augmenté, l'amplificateur opérationnel 90-2 commence à produire un signal négatif de sortie qui force le transistor 90-9 à passer à la fermeture, et institue

la production des signaux de commande des thyristors.

Tandis que la tension REF II augmente, une tension négative de contreréaction par une diode Zener 92 est additionnée à la tension positive REF II et force la

sortie de 90-2 à Stre moins négative.

En même temps, la résistance 90-20 (potentiomètre

d'ajustement de survoltage) et la résistance 90-21 en con-

jonction avec la diode 90-16 servent de circuit de survoltage qui permet au moteur 25 de produire un plus fort couple que celui qui serait normalement produit en dessous d'environ 600 t/mn, Aux bornes de l'amplificateur opérationnel 90-2 sont reliés une résistance de contreréaction 90-3, un condensateur de filtrage 90-4, et une diode à tension inverse 90-5. Une résistance 90-6 et une thermistance (T) servent d'annulation du courant thermique de base

du transistor 90-9.

La résistance 90-7 agit commela résistance de blocage de base du transistor 90-9 et la résistance 90-8 est une résistance de limitation de courant d'émetteur. La résistance 90-11 est une résistance de blocage de base pour le transistor 90-10 et la résistance 90-12 limite le courant de base du transistor 90-10. Le potentiomètre 90-17 est un ajustement volt/hertz qui contrôle la quantité de contre-réaction négative afin d'ajuster ainsi la

tension de sortie à une fréquence donnée.

En utilisation, quand le potentiomètre de vitesse 19 (figure 1) est ajusté pour augmenter la vitesse du moteur, le réglage 23-2 produit, à sa sortie, un signal de vitesse REF II en tension positive qui contrôle finalement la tension produite par le pont de thyristors80. Tandis que la tension REF II (signal de vitesse)oontinueà augmenter (au-dessus de zéro), la diode 90-16 devient conductrice, ce qui à son tour force l'amplificateur opérationnel -2 à fonctionner en mode actif. Avant que la diode 90-16 ne soit conductrice, une tension positive était présente i l'entrée + de l'amplificateur 90-2, forçant sa sortie à être positive, afin de polariser ainsi en direct la diode 90-5 et de forcer la sortie de l'amplificateur -2 à rester à environ +0,6 volt. Le niveau de la tension de référence REF II forçant la diode 90-16 à être conductrice peut être ajusté par le potentiomètre 90-20 afin d'ajuster ainsi la quantité de signal d'annulation

ou de décalage appliqué à l'amplificateur opérationnel 90-2.

Dans l'ensemble, le potentiomètre réglable ou ajustable -20 permet à une tension à la sortie de l'amplificateur opérationnel 90-2 d'être produite plus tôt qu'avec un réglage de vitesse 19 à commande manuelle. Tandis que la tension à la sortie de l'amplificateur opérationnel 90-2 commence à être plus négative,des signaux sont appliqués

aux thyristors de 80 créant une tension continue négative.

Cette tension continue négative est réappliquée à l'entrée de l'amplificateur 90-2 et est additionnée avec la tension REF II. La tension additionnée règle à son tour les signaux appliqués aux thyristors de 80. Si une tension moindre est produite par le réglage 23-3 parce qu'un faible courant est détecté dans la résistance 26 à une charge faible du moteur, REF II diminue et produit une diminution de tension de sortie tandis que les thyristors sont forcés à s'allumer (passer à la fermeture) plustard dans le cycle

de courant alternatif quand ils sont polarisés en direct.

Inversement, à une charge complète du moteur, la tension de sortie REF II sera au maximum et provoquera un allumage

plus précoce dans le cycle de courant alternatif.

Bien entendul'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques

des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-

ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée,

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   lo Régulateur de vitesse variable pour un moteur en courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen réglable (21, 22) pour produire une fréquence variable proportionnelle à la vitesse souhaitée du moteur et produire un signal variable proportionnel à la vitesse souhaité du moteur, un moyen (23) pour produire un signal variable proportionnel à la charge entrainé par le moteur (25), et un moyen (24) conjointement sensible au signal de vitesse et au signal de charge pour diminuer la tension

   appliquée au moteur sur une gamme donnée de vitesses.
2. 2. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé par un moyen sensible au signal de vitesse pour inhiber le signal de charge quand le moteur fonctionne à une gamme donnée de vitesses et valider le signal de charge quand le moteur fonctionne à une g'me différente de vitesseso
3. 3. Régulateur selon la revendication 1 caractérisa par un moyen sensible au signal de vitesse pour régler la proportion du signal de charge appliqné au régulateur

   à des gammes différentes de vitesses.
4. 4, Régulateur selon la revendication 1. caractérisé par un moyen sensible au signal de vitesse pour imbiber le signal de charge sur une première gamme de vitQss6a et ajuster-la proportion du signal de charge appliqué au régulateur sur une seconde gamme de vitesses
5. 5. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé par un moyen sensible au signal de vitesse pour ajustGr automatiquement la proportion dudit signal de vitesse appliqué audit régulateur sur une première gamme de vitessesdifférente de la proportion appliquée an régulateur sur une seconde gamme de vitesses,
6. 6. Régulateur selon la revendication 1. caractérisé par un moyen sensible à la vitesse du moteur pour ajuster la proportion du signal de charge appliqué audit régulateur

   à des gammes différentes de vitesseset ajuster la propor-

   tion du signal de vitesse appliqué au régulateur à des

   gammes différentes de vitesses.
7. 7. Régulateur de vitesse variable pour un moteur à courant alternatif, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen réglable (22-2) pour produire une fréquence différente pour entrainer le moteur à chaque vitesse différente, un second moyen sensible au réglage de vitesse pour ajuster conjointement le niveau de la tension alternative appliquée au moteur à chaque vitesse différente, et un circuit économisant l'énergie (23-2) sensible à la charge entralnéepar le moteur pour réduire la tension en courant alternatif appliquée audit moteur par rapport

   à la charge entralnée par ledit moteur.
8. 8. Régulateur selon la revendication 7, caractérisé par un moyen sensible à la vitesse du moteur dans une gamme inférieure de vitessesafin d'ihiber le circuit d'é6conomie d'énergie précité et à une gamme supérieure de vitesses, pour réduire proportionnellement l'effet dudit

   circuit économisant l'énergie.
9. 9. Régulateur selon la revendication 8, caractérisé par un moyen sensible à la vitesse du moteur à la gamme supérieure des vitesses pour changer la proportion de l'ajustement par le second moyen précitéo
10. 10. Régulateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit précité économisant l'énergie est automatiquement inhibé à une gamme de vitessesallant de l'arrêt à une première faible vitesse et augmentant progressivement à des vitesses progressivement au-dessus

    de ladite première vitesse faible.