FR2487141A1 - Appareil de commande pour moteurs asynchrones - Google Patents

Abstract

APPAREIL DE COMMANDE POUR MOTEURS ASYNCHRONES. CET APPAREIL COMPREND UN MOYEN 5 A IMPEDANCE VARIABLE CONNECTE A L'UN DES ENROULEMENTS PRIMAIRES OU SECONDAIRES 3, 6 DU MOTEUR ASYNCHRONE 2, UN PREMIER MOYEN DETECTEUR 7 POUR DETECTER LA PHASE DU COURANT QUI PASSE DANS LE MOTEUR, UN DEUXIEME MOYEN DETECTEUR 8 POUR DETECTER LA PHASE DE LA TENSION APPLIQUEE AU MOTEUR LORSQUE CETTE TENSION ATTEINT UNE VALEUR FIXE PREDETERMINEE, ET UN MOYEN 9 DETECTEUR DE DEPHASAGE QUI COMPARE L'UNE AVEC L'AUTRE LA PHASE DU COURANT ET LA PHASE DE LA TENSION. LE RESULTAT DE CETTE COMPARAISON SERT DE BASE POUR COMMANDER LE MOYEN A IMPEDANCE VARIABLE. APPLICATIONS: NOTAMMENT AU DEMARRAGE DES MOTEURS ASYNCHRONES MONOPHASES ET TRIPHASES ET A LA REGULATION DU FREINAGE PAR INVERSION DES MOTEURS ASYNCHRONES TRIPHASES.

Description

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La présente invention se rapporte d'une manière générale à un

appareil de commande pour -moteurs asynchrones, et elle concerne en parti-

culier la commande des opérations de démarrage d'un moteur asynchrone mo-

nophasé, la régulation de tension d'un moteur asynchrone, un-moteur asyn-

chrone triphasé dont le démarrage est accompli par un changement de coupla-

ge des enroulements entre le couplage en étoile et le couplage en triangle, la régulation du freinage par inversion d'un -moteur asynchrone triphasé, la

régulation de l'impédance de l'enroulement secondaire d'un-moteur asynchro-

ne à rotor bobiné et d'autres-moteurs analogues,par ladétection du dépha-

sage entre la tension et le courant du -moteur.

Jusqu'à présent, comme il est bien connu de l'homme de l'art, un

commutateur à force centrifuge est incorporé à un -moteur asynchrone monopha-

sé du type à démarrage par condensateur, pour déconnecter de l'enroulement principal le condensateur de démarrage et l'enroulement auxiliaire lorsque

le nombre de tours du -moteur asynchrone a atteint une valeur prédéterminée.

Le commutateur à force centrifuge utilisé à cet effet est généralement cons-

truit de manière à comporter un poids -monté sur le rotor du -moteur asyn-

chrone; ce poids est prévu pour se déplacer sous l'action dela force cen-

trifuge qui varie en fonction du nombre de tours du moteur, et le déplace-

ment de ce poids est utilisé pour ouvrir ou fermer les contacts du commuta-

teur. Cependant, le commutateur à force centrifuge dece type nécessite un nombre élevé de pièces- mobiles et sa construction est très compliquée, ce

qui rend difficilesson incorporation et son réglage dans le moteur asyn-

chrone. En outre, du fait que la durée d'utilisation du commutateur à force centrifuge est relativement moins longue que celle du moteur luimême, la

fiabilité de l'ensemble du -moteur est nécessairement réduite.

De plus, il est bien connu que, dans le cas des moteurs asynchro-

nes triphasés, un tachymètre est connecté au -moteur asynchrone pour mesurer sa rotation ou son nombre de tours et, de ce fait, un enroulement primaire ou une résistance secondaire est courtcircuité selon la valeur mesurée. On

doit cependant faire remarquer que le tachymètre est généralement très coû-

teux et que, en outre, un circuit discriminateur est nécessaire pour déter-

-miner si le signal de vitesse détecté par le tachymètre a atteint un niveau de référence ou de seuil; il en résulte une structure très compliquée de

l'appareil de commande du moteur asynchrone.

Il est bien connu également que la valeur du courant passant dans le moteur asynchrone est mesurée et, de ce fait, en fonction de la valeur

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mesurée du courant, le condensateur de démarrage est déconnecté et l'enrou-

lement primaire ou la résistance secondaire est courtcircuité. Ce système de commande n'est pas avantageux du fait qu'on ne peut s'attendre à une

commande précise car la valeur du courant en question subira des varia-

tions lorsque la tension de la source ou tension d'alimentation sera modifiée. Un objet de la présente invention est de fournir un appareil de commande pour moteur asynchrone, qui soit capable de commander le moteur

asynchrone à l'aide d'un montage simplifié et qui soit efficace en parti-

culier pendant la phase de démarrage du moteur asynchrone.

Suivant un aspect de la présente invention, un appareil de com-

mande pour moteur asynchrone comprend un -moyen à impédance variable connec-

té au côté primaire ou au côté secondaire du -moteur asynchrone, un premier moyen détecteur pour détecter la phase du courant qui passe dans le moteur

asynchrone, un deuxième moyen détecter pour détecter la phase de la ten-

sion appliquée au moteur asynchrone lorsque cette tension a atteint une valeur prédéterminée, et un -moyen détecteur de déphasage pour comparer l'un avec l'autre les signaux de sortie du premier et du deuxième moyens

détecteurs, de sorte que la commande du -moyen à impédance variable est ba-

sée sur le signal de sortie du moyen détecteur de déphasage.

La présente invention sera bien comprise à la lecture del.à des-

cription suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans les-

quels - la figure 1 est un schéma de montage représentant un exemple de réalisation de l'appareil de commande suivant la présente invention,

- la figure 2 est un diagramme des temps illustrant le fonc-

tionnement de l'appareil de commande représenté à la figure 1; - la figure 3 est un diagramme vectoriel illustrant la relation entre les phases de la tension et du courant du moteur - les figures 4 et 5 sont des schémas de montage représentant d'autres exemples de réalisation de l'appareil de commande suivant la présente invention; - la figure 6 représente un schéma de-montage illustrant un autre

exemple de réalisation de l'appareil de commande suivant la présente in-

vention, - la figure 7 représente des thyristors montés en opposition et

qui peuvent remplacer le thyristor bidirectionnel utilisé dans les précé-

dents exemples de réalisation; et

- les figures: 8 à 10 sont des schémas de montage d'autres exem-

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ples de réalisation de l'appareil de commande suivant la présente inven-

tion. Dans les moteurs asynchrones, le déphasage entre la tension et le courant du moteur est sujet à des variations qui sont fonction de la valeur de glissement du moteur. Plus précisément, le déphasage entre la tension et le courant du-moteur augmente en même temps que le glissement

et inversement. Sauf pour le-moteur asynchrone auquel est connecté un con-

densateur, la phase du courant est retardée par rapport à la phase de la tension.

En outre, des-variations de la tension appliquée au moteur asyn-

chrone produisent des variations correspondantes de la phase du courant.

L'appareil suivant la présente invention commande les temps

d'ajustement ou de réglage de la valeur d'impédance primaire ou secondai-

re du moteur asynchrone, en utilisant les phénomènes décrits ci-dessus.

Un moyen à impédance variable est utilisé pour le réglage de l'impédance.

A ce sujet, on doit bien se rendre compte que le moyen à impédance varia-

ble peut comprendre des contacts pour une commande par tout ou rien, un

relais sans contacts et un dispositif capable de régler en continu l'impé-

dance en question.

Comme on l'a indiqué brièvement ci-dessus, le déphasage entre la tension et le courant du moteur varie continuellement en fonction de la

variation du glissement. On peut donc faire varier continuellement l'impé-

dance du moyen à impédance variable en fonction du déphasage. Par consé-

quent, en connectant le -moyen à impedance variable au primaire du moteur

asynchrone, on peut effectuer la régulation de la tension du moteur asyn-

chrone. D'autre part, la valeur du couple de sortie du moteur asynchrone

peut être réglée lorsque le moyen à impédance variable est connecté au se-

condaire du moteur. Dans l'un et l'autre cas, on peut donc effectuer le ré-

glage de la vitesse du moteur asynchrone.

Dans le cas du démarrage d'un moteur asynchrone monophasé, lors-

que le condensateur de démarrage est déconnecté de la source d'alimentation, ou dans le cas o on fait passer un-moteur asynchrone triphasé du couplage en étoile au couplage en triangle, ou dans le cas du freinage par inversion

d'un moteur asynchrone lorsque le-moteur est déconnecté de la source d'ali-

mentation au moment o le nombre de tours du moteur a suffisamment diminué après l'inversion du sens de rotation de phase, il n'est pas nécessaire de détecter la variation continue du déphasage entre la tension et le courant du moteur. Dans ces cas, il suffit de détecter si le déphasage a atteint

une certaine valeur. A cet effet, il est souhaitable que le rapport avance-

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retard des phases entre la tension et le courant soit inversé pour une

certaine valeur de glissement. L'appareil de commande peut donc fonc-

tionner avec une grande stabilisation et une fiabilité élevée. Cependant,

dans la plupart des applications pratiques, la phase du courant est retar-

dée par rapport à la phase de la tension indépendamment du courant, comme on l'a décrit ci-dessus. Dans ces circonstances, on propose de fournir un premier moyen détecteur pour détecter la phase du- courant qui passe dans

le moteur asynchrone, et un deuxième moyen détecteur pour détecter la pha-

se de la tension qui est appliquée au moteur asynchrone. En outre, afin de

compenser dans un sens relatif les variations de phase du courant qui peu-

vent être causées par les variations de la tension appliquée au moteur

asynchrone, le deuxième moyen détecteur est pourvu d'un moyen de compensa-

tion dont la fonction est de retarder la phase de la tension détectée lors-

qu'une tension plus basse est appliquée au moteur asynchrone; de ce fait, le signal de sortie du premier moyen détecteur est retardé par rapport au

signal de sortie du deuxième moyen détecteur lorsque la valeur de glisse-

ment est importante, tandis que le signal de sortie du premier moyen dé-

tecteur est avancé par rapport au signal de sortie du deuxième moyen dé-

tecteur ou synchronisé avec ce signal de sortie, lorsque le glissement de-

vient inférieur à une certaine valeur.

Un moyen détecteur de déphasage est prévu pour détecter le mo-

ment o le rapport des phases entre les signaux de sortie du premier et du deuxième moyens détecteurs est inversé, ce qui permet deccommander le moyen à impédance variable. Plus précisément, lorsque le détecteur de déphasage détecte que la phase du signal de sortie du deuxième moyen détecteur est

en avance par rapport à la phase du signal de sortie du premier moyen dé-

tecteur pendant l'opération de démarrage d'un moteur asynchrone monophasé,

le moyen à impédance variable est commandé de telle sorte qu'un condensa-

teur de démarrage est connecté en série avec un enroulement auxiliaire du

moteur et le montage en série du condensateur et de l'enroulement auxi-

liaire est connecté en parallèle avec l'enroulement principal du moteur

asynchrone monophasé. Lorsque, au contraire, le moyen détecteur de dépha-

sage détecte que la phase du signal de sortie du deuxième moyen détecteur est enretard par rapport à la phase du signal de sortie du premier moyen détecteur, le moyen à i-mpédance variable est commandé de telle sorte que

le condensateur de démarrage est déconnecté de la source d'alimentation.

Ainsi, l'application de la présente invention à l'opération de démarrage

du-moteur asynchrone Xmnophgsé, permet de commander le premier et le deu-

xième moyens détecteurs de telle sorte que l'inversion du signal de sortie du moyen détecteur de déphasage a lieu à un moment qui est préféré

pour déconnecter le condensateur de démarrage. Dans le cas d'un mo-

teur asynchrone triphasé dont le démarrage est accompli par un chan-

gement de couplage des enroulements entre le couplage en étoile et le couplage en triangle, le moyen à impédance variable est commandé de telle sorte que les enroulements du moteur asynchrone triphasé sont couplés en étoile lorsque le moyen détecteur de déphasage détecte que la phase du signal de sortie du deuxième moyen détecteur est en avance par rapport à la phase du signal de sortie du premier moyen détecteur et, d'autre part, de telle sorte que ces enroulements sont couplés en triangle lorsque le moyen détecteur de déphasage détecte que la phase

du signal de sortie du deuxième moyen détecteur est en retard par rap-

port à la phase du signal de sortie du premier moyen détecteur. Dans ce cas, le premier et le deuxième moyens détecteurs sont réglés de telle sorte que le signal de sortie du moyen détecteur de déphasage est

inversé au moment qui est préféré pour faire passer le couplage des en-

roulements du moteur du couplage en étoile au couplage en triangle.

Pour freiner par inversion le moteur asynchrone triphasé, le moteur est déconnecté de la source d'alimentation au moment o le nombre de tours a suffisamment diminué après l'inversion du sens de rotation de phase. A cet effet, lorsque le moyen détecteur de déphasage détecte que la phase du signal de sortie du deuxième moyen détecteur est en avance par rapport à la phase du signal de sortie du premier moyen détecteur,

le moyen à impédance variable est commandé de telle sorte qu'il pré-

sente une impédance plus faible. D'autre part, lorsque le moyen détec-

teur de déphasage détecte que la phase du signal de sortie du deuxième moyen détecteur est retardée par rapport à la phase du signal de sortie

du premier moyen détecteur, le moyen à impédance variable est com-

mandé de telle sorte qu'il augmente son impédance, permettant de ce fait de déconnecter en substance le moteur asynchrone triphasé de la

source d'alimentation.

On doit donc bien se rendre compte que l'appareil de commande destiné à remplir les fonctions de commande décrites ci-dessus ou des fonctions analogues de commande, peut être réalisé de telle sorte que

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son fonctionnement est basé sur le déphasage entre la tension et le cou-

rant du moteur asynchrone. A cet égard, il convient de noter que l'appa-

reil de commande suivant la présente invention peut fonctionner de ma-

nière stable, quelles que soient les variations significatives de la ten-

sion appliquée au moteur car le principe de commande appliqué dans la

présente invention est sensiblement différent des commandes qui utili-

sent les valeurs de courant et de tension.

On se reportera maintenant aux figures 1 à 3 pour la description

d'un appareil de commande de démarrage d'un moteur asynchrone mono-

phasé du type à démarrage par condensateur, prévu pour fonctionner sous deux tensions nominales permutables, par exemple 100 volts et 200 volts, et constituant un exemple de réalisation de la présente invention. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une source d'alimentation en courant alternatif et la référence 2 désigne un moteur asynchrone monophasé du type à démarrage par condensateur. Un condensateur 4 de démarrage et un thyristor bidirectionnel ou un commutateur à triode bilatérale 5 qui joue le rôle de moyen à impédance variable, sont connectés en série à un enroulement auxiliaire 3 du moteur asynchrone monophasé 2 du type à démarrage par condensateur; à son tour, ce montage en série

est connecté en parallèle à un enroulement principal 6 du moteur asyn-

chrone 2. L'enroulement principal 6 est connecté à la source d'alimen-

tation 1. Le premier moyen détecteur, désigné par la référence 7, est constitué d'un premier transformateur d'intensité CT, d'une résistance

R1 et d'une diode D1. Le transformateur d'intensité CT est monté de ma-

nière à détecter le courant qui passe dans l'enroulement principal 6. La

résistance R1 sert à transformer le courant en une tension correspon-

dante, tandis que la diode D1 sert au redressement. Le deuxième moyen détecteur, désigné par la référence 8, est connecté par l'intermédiaire

d'un transformateur T de la manière décrite ci-dessus.

Le côté ou enroulement primaire du transformateur T est con-

necté à la source d'alimentation 1 en courant alternatif monophasé à la-

quelle est connecté également le moteur asynchrone monophasé 2 du

type à démarrage par condensateur. L'enroulement secondaire du trans-

formateur T est connecté en série au montage série constitué par une résistance R3, une diode Zéner ZD et une diode Zéner ZD. En outre,

un circuit de différentiation composé d'un condensateur C1 et d'une ré-

sistance R4 montés en série, est connecté aux bornes de la diode Zéner

ZD. On notera en outre qu'un circuit SK dit d'amortissement des sur-

charges, constitué d'un varistor bidirectionnel et destiné à absorber les

bruits, est connecté aux bornes de l'enroulement primaire du transfor-

mateur T. Si on suppose que, lorsque la tension de la source d'alimen-

tation monophasée 1 est de 200 volts, une tension de forme d'onde V1 illustrée à la figure 2 est obtenue par l'intermédiaire du transformateur

T, le courant de sortie du premier moyen détecteur 7 est retardé consi-

dérablement par rapport à la tension de forme d'onde V au début de

l'opération de démarrage, comme le montre la courbe de la forme d'on-

de I1 illustrée à la figure 2. Au fur et à mesure que l'opération de dé-

marrage progresse, ce retard ou déphasage en arrière diminue de ma-

nière significative, comme le montre la forme d'onde I 1. D'autre part, le deuxième moyen détecteur 8 agit de la manière décrite ci-dessous

sur la tension de forme d'onde V1 qui lui est appliquée par l'intermédiai-

re du transformateur T. Tout d'abord, on suppose que ni la diode Zéner ZD2 ni le condensateur C1 ne sont présents. Dans cette hypothèse, une tension apparaîtra au point A du circuit, représenté à la figure 1, avec

un retard ou déphasage de temps en arrière qui correspond au temps né-

cessaire à la tension d'entrée V1 pour atteindre la tension de Zéner V ZD de la diode Zéner ZD 1, comme l'illustre la courbe de tension V à la figure 2. De cette manière, en choissant de manière appropriée la tension de Zéner VZD de la diode Zéner ZD1, on peut obtenir au point A du circuit une tension dont la forme d'onde est retardée par rapport à la tension de la source avec un rapport constant prédéterminé. En d'autres termes, la tension de Zéner VZD de la diode Zéner ZD1 est choisie de

telle sorte que le retard de la tension de forme d'onde V se situe en-

tre le retard du courant I et le retard du courant I.'. La tension obtenue

au point A du circuit est affectée en outre par l'addition de la diode Zé-

ner ZD2 et elle est limitée pour ne pas dépasser la tension de Zéner VZD de la diode Zéner ZD 2, comme le représente la courbe de tension V Al à la figure 2. Lorsque la tension apparaissant au point A du circuit

(figure 1) est appliquée au circuit de différentiation composé du conden-

sateur C1 et de la résistance R4 comme on l'a décrit ci-dessus, une tension de forme d'onde VPl illustrée à la figure 2, est produite sous la forme du signal de sortie de différentiation à un point B du circuit (figure 1). Ensuite, la phase du courant détecté par l'intermédiaire du premier moyen détecteur 7 est comparée avec la phase de la tension

détectée par l'intermédiaire du deuxième moyen détecteur 8 et cette com-

paraison est faite par le moyen détecteur de déphasage qui est désigné d'une manière générale par la référence 9. Lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur 8 est en avance par rapport au signal de sortie du premier moyen détecteur 7, le thyristor bidirectionnel 5 est maintenu à l'état conducteur. D'autre part, lorsque le signal-de sortie du deuxième moyen détecteur 8 est en retard par rapport au signal de sortie du premier moyen détecteur 7, le thyristor bidirectionnel 5 passe à l'ouverture pour se trouver à l'état de blocage ou non conducteur. Le moyen 9 de détection du déphasage mentionné ci-dessus comprend un circuit redresseur REC à deux alternances qui redresse la pleine onde de la tension induite dans l'enroulement secondaire du transformateur T, un montage en série constitué d'une résistance R6 et d'un condensateur C connectés aux bornes de courant continu du circuit redresseur REC à deux alternances, et un circuit de Schmit constitué par les transistors Q2 et Q3, et dans lequel la base du transistor Q2 est connectée à l'une des bornes du condensateur C2 tandis que son émetteur est connecté à l'autre borne du condensateur C Le collecteur du transistor Q3 est connecté à la grille du thyristor bidirectionnel 5. Grâce à la disposition de circuit décrite ci-dessus, lorsque la tension apparaissant aux bornes

du condensateur C2 est supérieure à la tension de Zéner de la diode Zé-

ner ZD3, le transistor Q2 est rendu conducteur tandis que le transistor Q3 est à l'état non conducteur. Puisque le thyristor bidirectionnel 5 est

à l'état non conducteur, quand le transistor Q est bloqué, le condensa-

teur 4 de démarrage se trouve coupé de la source d'alimentation 1. En conséquence, lorsque le signal de sortie du premier moyen détecteur 7 est déphasé en avant par rapport au signal de sortie du deuxième moyen

détecteur 8, la tension de charge V C2 du condensateur C2 doit être supé-

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rieure à la tension de Zéner V de la diode Zéner ZD. Au contraire, lorsque le signal de sortie du premier moyen détecteur 7 est déphasé en arrière par rapport au signal de sortie du deuxième moyen détecteur 8 (c'est-à-dire dans la phase initiale du démarrage), le transistor Q3 doit se trouver à l'état conducteur. Dans ces conditions, le thyristor bidi-

rectionnel 5 est maintenu- à l'état conducteur et, de ce fait, le condensa-

teur 4 de démarrage se trouve connecté à la source d'alimentation 1. A cet effet, il faut empêcher la tension de charge V C2 du condensateur C2

d'atteindre la tension de Zéner VZD de la diode Zéner ZD. En consé-

quence, dans le cas de l'exemple de réalisation illustré, le thyristor THY

est connecté en parallèle au condensateur C2 de telle sorte que le thyris-

tor THY est rendu conducteur lorsque le signal de sortie du premier moyen

détecteur 7 est déphasé en arrière par rapport au signal de sortie du deu-

xième moyen détecteur 8, tandis que le thyristor THY est rendu non con-

ducteur lors de l'inversion de phase. Pour satisfaire cette condition, le signal de sortie du premier moyen détecteur 7 est appliqué aux bornes de la base et de l'émetteur du transistor Q1, tandis que le signal de sortie du deuxième moyen détecteur 8 est appliqué aux bornes du collecteur et de l'émetteur du transistor Q. De cette manière, le signal de sortie du

premier moyen détecteur 7 est appliqué au transistor Q1 avant l'applica-

tion du signal de sortie du deuxième moyen détecteur 8, ce qui empêche

l'application du signal de grille au thyristor THY, du fait de la conduc-

tion du transistor Q1.Par contre, lorsque le signal de sortie du premier

moyen détecteur 7 est retardé par rapport au signal de sortie du deuxiè-

me moyen détecteur 8, le transistor Q1 est rendu non conducteur lors de l'application du signal de sortie du deuxième moyen détecteur 8, ce qui

a pour résultat l'application du signal de grille au thyristor THY.

Lorsque la phase du signal de sortie du deuxième moyen détec-

teur 8 est en avance sur la phase du signal de sortie du premier moyen détecteur 7, le thyristor THY est rendu conducteur en réponse au signal de sortie du deuxième moyen détecteur 7 avant que le transistor Q1 ne devienne conducteur, ce qui empêche la tension V apparaissant aux C2 bornes du condensateur C2 d'augmenter jusqu'à la tension de Zéner VZD de la diode Zéner ZD3, En conséquence, le transistor Q2 reste à l'état

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non conducteur, tandis que le transistor Q3 se trouve à l'état conduc-

teur. Ainsi, le thyristor bidirectionnel 5 est maintenu à l'état conduc-

teur. Dans ces conditions, lorsque le moteur asynchrone monophasé 2 du type à démarrage par condensateur accélère jusqu'à un niveau tel que la phase du signal de sortie du deuxième moyen détecteur 8 est retardée par rapport à la phase du signal de sortie du premier moyen détecteur 7, le transistor Q1 devient conducteur en fonction de la sortie du premier

moyen détecteur 7, ce qui rend le thyristor THY non conducteur. En con-

séquence, le transistor Q2 devient conducteur tandis que le transistor Q3 est rendu non conducteur. Le thyristor bidirectionnel 5 est donc rendu non conducteur, ce qui permet au moteur asynchrone monophasé Z du type à démarrage par condensateur de se trouver dans les conditions de fonctionnement.

Lorsque la diode Zéner ZD3 devient conductrice, le tran-

sistor Q4 passe à la fermeture et, de ce fait, empêche le thyristor bidi-

rectionnel 5 de devenir conducteur même lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur 8 est déphasé en avant par rapport au signal de sortie du premier moyen détecteur 7. A ce propos, les symboles de

référence R5, R..., R12 désignent des résistances, et D2 et D3 dé-

signent des diodes.

Dans la description qui précède, on a supposé que la tension de

la source d'alimentation était de 200 volts. On décrira ensuite le fonc-

tionnement du circuit lorsque la tension de la source d'alimentation passe à 100 volts. La figure 3 représente un diagramme vectoriel illustrant la relation tension-courant dans la phase initiale du démarrage du moteur asynchrone monophasé 2 du type à démarrage par condensateur. Plus précisément, V et I représentent les vecteurs tension et courant lors de l'application de la tension de source de 200 volts, tandis que V2 et I2 représentent les vecteurs tension et courant lors de l'application de la tension de source de 100 volts. Comme on peut le voir facilement à la

figure 3, le déphasage 42 apparaissant lors de l'application de la ten-

sion de 100 volts est supérieur au déphasage 1 produit pendant l'appli-

cation de la tension de source de 200 volts. En conséquence, l'appareil de commande suivant la présente invention doit permettre la fonction dt 1l détection de la manière dont la phase du courant est rétablie en fonction des conditions de démarrage du moteur asynchrone monophasé du type à démarrage par condensateur, même lorsque le déphasage entre la

tension et le courant du moteur subit des variations dues à la modifica-

tion de-la tension de la source d'alimentation. A cet effet, suivant la

présente invention, une diode Zéner ZD est prévue comme moyen com-

pensateur du deuxième moyen détecteur 8 afin d'assurer que le déphasa-

ge entre la tension et le courant du moteur reste sensiblement constant dans la phase initiale du démarrage, indépendamment du changement de

tension de la source d'alimentation. Grâce à cette disposition, l'applica-

tion de la tension de 100 volts au moteur asynchrone monophasé 2 du ty-

pe à démarrage par condensateurproduit une tension secondaire de for-

me d'onde V2 représentée à la figure 2 et induite dans l'enroulement se-

condaire du transformateur T. A ce moment-là, comme l'indique la

courbe I2, le signal de sortie du premier moyen détecteur 7 est initiale-

ment très en retard par rapport au courant Il produit par l'application

de la tension de 200 volts. Au fur et à mesure que l'opération de démar-

rage progresse, le retard du courant I2 diminue progressivement, com-

me on peut le voir d'après la courbe du courant I'2. Cependant, ce cou-

rant I'2 est en retard par rapport au courant I'. La tension de forme d'onde V2, appliquée par l'intermédiaire du transformateur T, est affec-

tée par le deuxième moyen détecteur 8 de la manière décrite ci-dessus.

Considérons d'abord le cas o ni la diode Zéner ZD ni le condensateur C1 ne sont prévus; la tension créée au point A du circuit, représenté à

la figure 1, augmente avec un retard qui correspond au temps nécessai-

re pour que la tension d'entrée V2 atteigne la tension de Zéner VZD de

la diode Zéner ZD1, comme on peut le voir d'après la courbe VAZ re-

présentée à la figure 2. Du fait que l'augmentation de la valeur de la ten-

sion d'entrée V2 est naturellement inférieure à celle de la tension d'en-

trée V1 produite lors de l'application de la tension de 200 volts, le temps pendant lequel la tension d'entrée V2 peut atteindre la tension de Zéner V devient plus long comparé au cas o la tension de 200 volts est appliquée. En conséquence, l'apparition de la tension VA2 au point A du circuit est retardée par rapport à la tension V créée au même

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point A du circuit lors de l'application de la tension de 200 volts. La tension au point A du circuit est limitée à un niveau de tension inférieur à la tension de Zéner VZD du fait de la présence supplémentaire de la diode Zéner ZD, comme le montre la courbe V'. Lorsque la tension

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créée au point A du circuit est appliquée au circuit de différentiation décrit ci-dessus, un signal de sortie de forme d'onde V P2 représentée

à la figure 2, est obtenu au point B du circuit. Evidemment, à ce mo-

ment-là, le déphasage 8 entre le courant de sortie I2 du premier moyen détecteur 7 et la tension de sortie VP2 du deuxième moyen détecteur 8, est sensiblement égal au déphasage 91 entre le courant sortie I et la

tension de sortie VPl venant du premier et du deuxième moyens détec-

teurs 7 et 8 respectivement, lorsque la tension de la source d'alimenta-

tion est de 200 volts. Ainsi, on peut déconnecter l'enroulement auxiliai-

re 3 du moteur asynchrone monophasé 2 du type à démarrage par con-

densateur, en commandant le thyristor bidirectionnel 5 lorsque le moteur

2 est alimenté en 100 volts par la source d'alimentation, de la même ma-

nière que lorsque la tension de la source d'alimentation appliquée au mo-

teur est de 200 volts, en utilisant les signaux de sortie du premier et du

deuxième moyens détecteurs 7 et 8.

La figure 4 représente un autre exemple de réalisation de la présente invention. Sur cette figure, les éléments qui remplissent les mêmes fonctions ou des fonctions analogues équivalentes à celles que remplissent les éléments représentés à la figure 1, sont désignés par

les mêmes symboles de référence et la description de ces éléments sera

omise. Dans un moyen 9' détecteur de déphasage, qui est analogue au moyen 9 de la figure 1, un transistor Q5 est connecté en parallèle à un condensateur C En conséquence, lorsque le signal représentant le courant de sortie du premier moyen détecteur 7 est retardé par rapport

à la tension de sortie d'un deuxième moyen détecteur 8', qui est analo-

gue au moyen détecteur 8 de la figure 1, la tension de sortie de ce der-

nier est appliquée à l'électrode de base du transistor Q5 qui est alors rendu conducteur. Lorsque le- transistor Q5 passe ainsi à la fermeture,

la tension VC2 apparaissant aux bornes du condensateur C2 ne peut aug-

menter jusqu'à la tension de Zéner V de la diode Zéner ZD3, ce qui

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a pour résultat de maintenir le transistor Q2 à l'état non conducteur,

tandis que le transistor Q3 et le thyristor bidirectionnel 5 sont mainte-

nus à l'état conducteur. La base d'un transistor Q6 est connectée au col-

lecteur du transistor Q2 y de sorte que le transistor Q6 fonctionne de la même manière que le transistor Q. D'autre part, le collecteur du tran- 3' sistor Q6 est connecté à la base du transistor Q1 par l'intermédiaire

d'une diode D4 et de la résistance R5. Le circuit constitué par le tran-

sistor Q6 et la diode D4 a pour fonctions de maintenir constamment le

transistor Q1 à l'état conducteur chaque fois que le thyristor bidirec-

tionnel 5 se trouve à l'état non conducteur, et d'empêcher le thyristor

bidirectionnel 5 de redevenir conducteur même lorsque la phase du si-

gnal de sortie du deuxième moyen détecteur 8 est en avance par rapport à la phase du signal de sortie du premier moyen détecteur 7 pour une raison quelconque. A la figure 4, le symbole de référence R13 désigne une résistance, tandis que les chiffres 61 et 62 représentent deux parties distinctes de l'enroulement principal du moteur. D'autres fonctions

du circuit seront facilement comprises par la description de l'exemple

précédent de réalisation sans qu'il soit besoin d'éclaircissements sup-

plémentaires. La figure 5 représente encore un autre exemple de réalisation de la présente invention. Dans le le cas du présent exemple de réalisation, dans un premier moyen détecteur 7' qui est analogue au moyen 7

de la figure 1, une résistance R14 est utilisée au lieu du transfor-

mateur d'intensité CT pour détecter la phase de courant. En outre, un circuit diviseur de tension constitué des résistances 15 et 16, est utilisé au lieu du transformateur T qui est incorporé comme moyen abaisseur de tension dans un deuxième moyen détecteur 8" pour détecter la phase de tension de la même manière que le deuxième moyen détecteur 8' de

la figure 4. Grâce à cette disposition du circuit, le premier moyen dé-

tecteur 7' détecte la phase du courant passant dans l'enroulement prin-

cipal 6., en détectant la chute de tension aux bornes de la résistance R14 qui est connectée en série avec l'enroulement principal 6. D'autre

part, le deuxième moyen détecteur 8" extrait une tension qui est en pha-

se avec la tension d'alimentation appliquée au moteur asynchrone mono-

phasé par l'intermédiaire du circuit diviseur de tension constitué des ré-

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sistances 15 et 16 qui sont connectées entre les lignes d'alimentation.

Cette disposition du circuit est avantageuse du fait que la phase du-cou-

rant passant dans le moteur asynchrone monophasé et la phase de la

tension appliquée au moteur asynchrone monophasé 2, peuvent être dé-

tectées au moyen d'éléments relativement bon marché du circuit. Les autres fonctionnements du circuit étant similaires à ceux des exemples

précédents, une description plus détaillée est inutile.

Dans la description précédente des exemples de réalisation de

la présente invention, on a supposé que le transformateur d'intensité CT, ou la résistance R14' était utilisé pour le premier moyen détecteur 7 ou 7'. Cependant, il doit être bien clair que, dans la réalisation de la présente invention, on peut utiliser d'autres éléments pour détecter la phase du courant passant dans l'enroulement principal 6. Par exemple, on peut utiliser pour un effet similaire des éléments galvanomagnétiques tels qu'un élément à effet Hall, un élément à effet de réluctance, une magnéto-diode ou un élément analogue. Plus précisément, l'élément galvanomagnétique G peut être placé en un endroit o il est fortement

soumis à l'influence d'un flux magnétique principal créé par l'enroule-

ment principal 6, comme le représente la figure 6, c'est-à-dire sur la couronne de tôles du stator par exemple, afin de détecter de manière indirecte la phase du courant passant dans l'enroulement principal 6,

en détectant les variations du flux magnétique principal.

La figure 8 représente un autre exemple de réalisation de la présente invention dans lequel un moteur asynchrone triphasé doit être

démarré à basse tension. Un moyen 12 à impédance variable est con-

necté en série avec chacun des enroulements primaires 11 du moteur

asynchrone triphasé 10. Dans ce cas, le moyen 12 à impédance varia-

ble peut être constitué par le montage en parallèle d'un enroulement 13 et d'un thyristor bidirectionnel 5. Les fonctionnements à l'état ouvert et à l'état conducteur des thyristors bidirectionnels 5 sont commandés par un moyen 14 de commande. Ce dernier comprend un premier moyen

détecteur, un deuxième moyen détecteur et un moyen détecteur de dé-

phasage qui sont tout à fait similaires à ceux qui sont utilisés dans les

précédents exemples de réalisation des figures 1, 4 et 5, et par consé-

quent on ne décrira pas le moyen 14 de commande. La commande s'ef-

fectue de telle sorte que, aussi longtemps que la phase du courant est retardée par rapport à la phase de tension pendant le stade initial de

l'opération de démarrage, les thyristors bidirectionnels 5 sont comman-

dés de manière à se trouver à l'état non conducteur et, en conséquence,

les enroulements 13 se trouvent connectés en série avec les enroule-

ments primaires respectifs 11; lorsque l'opération de démarrage est

terminée, les thyristors bidirectionnels 5 sont commandés de telle ma-

nière qu'ils deviennent conducteurs et, de ce fait, ils courtcircuitent

les enroulements respectifs 13 et, par conséquent, connectent les en-

roulements primaires respectifs Il du moteur asynchrone triphasé 10 directement aux lignes omnibus d'alimentation U, V et W. La figure 9 représente encore un autre exemple de réalisation

de la présente invention, dans lequel est effectué un démarrage étoile-

triangle d'un moteur asynchrone triphasé. Dans le démarrage étoile-

triangle, les enroulements primaires Il du moteur 10 sont couplés en étoile et connectés entre les lignes omnibus d'alimentation U, V et W pendant le stade initial de l'opération de démarrage. Au moment o la

phase de courant s'approche de la phase de tension à la fin de l'opéra-

tion de démarrage, le couplage des enroulements primaires Il est mo-

difié de telle sorte que ces enroulements se trouvent couplés en trian-

gle et connectés entre les lignes omnibus d'alimentation U, V et W. Le changement de couplage des enroulements primaires décrit ci-dessus peut s'effectuer par l'intermédiaire du moyen 15 à impédance variable

qui peut être constitué de thyristors bidirectionnels 5. Les fonctionne-

ments à l'état ouvert et à l'état conducteur des thyristors bidirection-

nels 5 sont commandés par un moyen 14' de commande. Comme dans le

cas du moyen 14 de commande de la figure 8, le moyen 14' de comman-

de comprend un premier moyen détecteur, un deuxième moyen détecteur et un moyen détecteur de déphasage qui sont tout à fait similaires à ceux qui sont utilisés dans les exemples de réalisation des figures 1, 4 et 5,

et par conséquent on ne décrira pas le moyen 14' de commande.

La figure 10 représente un autre exemple de réalisation de la présente invention, dans lequel le démarrage d'un moteur asynchrone triphasé du type à rotor bobiné, s'effectue au moyen d'une résistance secondaire. Dans le présent exemple de réalisation, pour démarrer

le moteur asynchrone triphasé 16, on connecte un moyen 18 à impé-

dance variable au côté secondaire du moteur asynchrone. Le moyen 18 à impédance variable peut être constitué de thyristors bidirectionnels 5. Pendant le stade initial de l'opération de démarrage du moteur

asynchrone triphasé 16, au cours duquel la phase de courant est consi-

dérablement retardée par rapport à la phase de tension, la durée de

l'état conducteur des thyristors bidirectionnels 5 est commandée de ma-

nière à être plus courte, ce qui permet d'augmenter la résistance des enroulements secondaires 17 du moteur asynchrone triphasé 16. A la fin de l'opération de démarrage, lorsque la phase de courant est plus

proche de la phase de tension, la durée de l'état conducteur des thyris-

tors bidirectionnels 5 est commandée de manière à être plus longue, ce qui permet de diminuer la résistance des enroulements secondaires du moteur asynchrone triphasé 16. Le fonctionnement à l'état conducteur et le fonctionnement à l'état ouvert des thyristors bidirectionnels 5 sont commandés par un moyen 14" de commande. Ce moyen 14" comprend un premier moyen détecteur, un deuxième moyen détecteur et un moyen détecteur de déphasage qui sont tout à fait similaires à ceux qui sont

utilisés dans les exemples de réalisation des figures 1, 4 et 5, par con-

séquent on ne décrira pas le moyen 14" de commande.

Dans la description qui précède, on a supposé qu'un ou plusieurs

thyristors bidirectionnels étaient utilisés comme moyen à impédance va-

riable. Cependant, il convient de noter que, pour réaliser le moyen à im-

pédance variable, on peut utiliser d'autres éléments tels que des thyris-

tors ou des transistors montés en opposition ou un circuit de relais ana-

logues. La figure 7 représente un exemple de deux thyristors montés en

opposition et qui peuvent être utilisés comme moyen à impédance varia-

ble.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réali-

sation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de

variantes et de modifications qui apparartront à l'homme de l'art.

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Claims (11)

REVEND ICA TIONS

1. Appareil de commande pour moteur asynchrone, caractérisé

en ce qu'il comprend un moyen (5, 12, 18) à impédance variable connec-

té à l'un des enroulements primaires ou secondaires (3, 6, 11, 17) sé-

lectionné du moteur asynchrone; un premier moyen détecteur (7, 7') pour détecter la phase du courant qui passe dans le moteur asynchrone (2, 10, 16); un deuxième moyen détecteur (8, 8', 8") pour détecter la

phase de la tension appliquée au moteur asynchrone lorsque cette ten-

sion atteint une valeur fixe prédéterminée; et un moyen (9, 9') détec-

teur de déphasage pour comparer l'une avec l'autre la phase du signal de sortie du premier moyen détecteur et la phase du signal de sortie du

deuxième moyen détecteur, la commande du moyen à impédance varia-

ble étant basée sur le signal de sortie de ce moyen détecteur de dépha-

sage.

2. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant la

revendication 1, caractérisé en ce que ce moteur asynchrone est cons-

titué d'un moteur asynchrone monophasé (2) du type à démarrage par

condensateur et auquel sont connectés en série un enroulement auxi-

liaire (3) et un condensateur (4) de démarrage, le moyen à impédance variable étant connecté en série au montage en série de l'enroulement auxiliaire et du condensateur de démarrage, le moyen (9, 9') détecteur de déphasage étant prévu pour que l'impédance du moyen à impédance variable soit commandée de manière à diminuer lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur (8, 8', 8") est détecté comme étant déphasé en avant par rapport au signal de sortie du premier moyen détecteur (7, 7'), tandis que l'impédance du moyen à impédance variable est commandée de manière à augmenter lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur est détecté comme étant déphasé

en arrière par rapport au signal de sortie du premier moyen détecteur.

3. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant la

revendication 1, caractérisé en ce que ce moteur asynchrone est cons-

titué d'un moteur asynchrone triphasé (10), le moyen (12) à impédance

variable étant connecté en série aux enroulements primaires (11) du mo-

teur asynchrone triphasé, le moyen détecteur de déphasage étant prévu pour que l'impédance du moyen à impédance variable soit commandée de

manière à diminuer lorsque le signal de sortie du deuxième moyen dé-

tecteur est détecté comme étant déphasé en avant par rapport au signal de sortie du premier moyen détecteur, tandis que l'impédance du moyen à impédance variable est commandée de manière à augmenter lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur est détecté comme étant déphasé en arrière par rapport au signal de sortie du premier moyen détecteur.

4. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant la

revendication 1, caractérisé en ce que ce moteur asynchrone est cons-

titué d'un moteur asynchrone triphasé (10), le moyen (15) à impédance

variable étant prévu pour effectuer un changement de couplage des en-

roulements primaires (11) du moteur asynchrone triphasé entre le cou-

plage en étoile et le couplage en triangle, le moyen détecteur de dépha-

sage étant adapté pour commander le moyen à impédance variable de

telle sorte que les enroulements primaires du moteur asynchrone tri-

phasé soient couplés en étoile lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur est détecté comme étant déphasé en avant par rapport

au signal de sortie du premier moyen détecteur, tandis que les enrou-

lements primaires du moteur asynchrone triphasé sont couplés en trian-

gle lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur est détecté

comme étant déphasé en arrière par rapport au signal de sortie du pre-

mier moyen détecteur.

5. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant la

revendication 1, caractérisé en ce que ce moteur asynchrone est cons-

titué d'un moteur asynchrone triphasé (16), le moyen (18) à impédance variable étant connecté en série aux enroulements secondaires (17) du moteur asynchrone triphasé, le moyen détecteur de déphasage étant

prévu pour que l'impédance du moyen à impédance variable soit com-

mandée de manière à diminuer lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur est détecté comme étant déphasé en avant par rapport au signal de sortie du premier moyen détecteur, tandis que l'impédance du moyen à impédance variable est commandée de manière à augmenter lorsque le signal de sortie du deuxième moyen détecteur est détecté

comme étant déphasé en arrière par rapport au signal de sortie du pre-

mier moyen détecteur.

6. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant l'une

des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier moyen

détecteur comprend un transformateur d'intensité (CT) connecté au côté

primaire du moteur asynchrone.-

7. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant l'une

des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier moyen

détecteur est prévu pour détecter une tension produite aux bornes d'une résistance (R14) connectée en série avec l'enroulement primaire (6) du

moteur asynchrone.

8. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant l'une

des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier moyen

détecteur comprend un élément galvanomagnétique (G) placé en un endroit

tel qu'il soit influencé par le flux magnétique principal du moteur asyn-

chrone.

9. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant l'une

des revendications 2, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que le moyen à impé-

dance variable comprend un thyristor bidirectionnel (5).

10. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant l'une

des revendications 2, 3, 4-ou 5, caractérisé en ce que le moyen à impé-

dance variable comprend des thyristors (ThV, Th) montés en opposition.

11. Appareil de commande pour moteur asynchrone suivant l'une

des revendications 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que le deuxième moyen

détecteur est prévu pour détecter la phase de tension par l'intermédiaire

d'une diode Zéner (ZD) connectée au côté primaire du moteur asynchrone.