FR2494523A1 - Montage servant a la modification de la vitesse de moteurs a courant alternatif monophase - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE DES MONTAGES SERVANT A LA MODIFICATION DE LA VITESSE DE MOTEURS A COURANT ALTERNATIF MONOPHASE MUNIS D'UN ENROULEMENT AUXILIAIRE ET D'UN CONDENSATEUR DE SERVICE. L'ENROULEMENT AUXILIAIRE 4 ET L'ENROULEMENT PRINCIPAL 3 DU MOTEUR 2 PEUVENT, A L'INTERVENTION D'UN COMMUTATEUR 6, ETRE, AU CHOIX, RELIES DIRECTEMENT AU RESEAU 7 OU RELIES AU RESEAU PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN CONDENSATEUR AUXILIAIRE 8. LORSQUE LE CONDENSATEUR AUXILIAIRE EST MIS EN CIRCUIT, EST EN MEME TEMPS MISE EN CIRCUIT PAR 9, EN PARALLELE AVEC L'ENROULEMENT AUXILIAIRE 4, AU MOINS UNE RESISTANCE OHMIQUE 11 MONTEE EN SERIE AVEC UNE DIODE 10. LE MONTAGE EST PREVU POUR DES MOTEURS DE VENTILATEURS DESTINES A L'AERATION ET A LA VENTILATION DE LOCAUX.

Description

MONTAGE SERVANT A LA MODIFICATION DE LA VITESSE DE MO
TEURS A COURANT ALTERNATIF MONOPHASE
La présente invention concerne un montage servant à la modification de la vitesse de moteurs à courant alternatif monophasé munis d'un enroulement auxiliaire et d'un condensateur de service1 des tinés à la commande de ventilateurs.

Les moteurs à courant alternatif monophasé du genre indiqué ci-dessus qui sont destinés à la commande de ventilateurs prévus pour l'aération et pour la ventilation de locaux sont conçus pour une puissance électrique relativement faible et pour une vitesse nominale fixe.

La puissance de mise en circulation particulière de l'air des ventilateurs est dans ce cas déterminée à partir de la vitesse nominale des moteurs à courant alternatif monophasé.

Dans de nombreux cas d'emploi, il est toutefois souhaitable, voire nécessaire, que la puissance de mise en circulation de l'air des ventilateurs puisse être modifiée. Afin que ceci puisse etre réalisé, il est nécessaire de prévoir -une modification et/ou un réglage de la vitesse des moteurs à courant alternatif monophasé.

Pour obtenir la modification de la vitesse de tels moteurs à courant alternatif monophasé et/ou le réglage de cette vitesse, on peut, comme on le sait, utiliser des régulateurs de vitesse, qui sont montés entre le réseau et le moteur et qui fonctionnent soit sur base électronique, soit à l'aide de résistances à valeur fixe.

Ces régulateurs de vitesse présentent des inconvénients en ce sens que non seulement ils exigent une dépense d'une importance con sidérale au point de vue technique et sont de ce fait d'un ordre de prix qui se rapproche de celui des moteurs à courant alternatif mono phasé, mais encore qu'ils fonctionnent avec une forte perte d'énergie, ce qui augmente dans une importante mesure le cout du fonctionnement des ventilateurs.

Un inconvénient très important que presentent les régulateurs de vitesse électroniques connus découle de ce que le bruit propre des moteurs à courant alternatif monophasé est d'autant plus important que la vitesse de travail est abaissée par rapport à la vitesse nomi nale. La cause de ce phénomène indésirable réside en ce qu'une fréquence supplémentaire est introduite dans le moteur par les régulateurs de vitesse électroniques, fréquence supplémentaire qui se situe dans une importante mesure au-dessus de la fréquence du réseau et qui fait agir sur le rotor une composante de force axiale qui engendre des secousses pour le rotor et qui détermine de ce fait une augmentation des bruits de ronflement.

Dans le cas des régulateurs de vitesse qui fonctionnent à l'aide de résistances à valeur fixe, il se produit un important échauffement, qui ne peut etre compensé que si le régulateur est placé dans le courant d'air produit par le ventilateur, endroit où, dans la plupart des cas, il a un effet extrêmement genant.

La présente invention a pour but de procurer, moyennant une faible dépense au point de vue technique, un montage du genre indiqué dans le préambule de ce mémoire qui, lors du réglage d'une vitesse de travail du moteur à courant alternatif monophasé qui s'écarte de la vitesse nominale, fonctionne avec peu de pertes, qui réduise les bruits de marche et qui évite un échauffement excessif.

Afin que ce but puisse etre atteint, il est proposé que, suivant une caractéristique de réalisation de la présente invention, l'enroulement auxiliaire et l'enroulement principal dont est muni le moteur à courant alternatif monophasé puissent, à l'intervention d'un-commutateur, etre, au choix, reliés directement au réseau ou reliés au réseau par l'intermédiaire d'un condensateur auxiliaire, et que, lorsque le condensateur auxiliaire est mis en circuit, soit en meme temps mise en circuit, en parallèle avec l'enroulement auxiliaire, au moins une résistance ohmique montée en série avec une diode.

Dans ce montage, le condensateur auxiliaire détermine une chute de tension externe à l'enroulement auxiliaire et à l'enroulement principal et il provoque une perte de puissance qui a déjà pour effet, dans une certaine mesure, une diminution de la vitesse de travail par rapport à la vitesse nominale.

Etant donné la connexion en court-circuit supplémentaire de l'enroulement auxiliaire par le montage en série de la résistance ohmique et de la diode, il est induit dans le montage une tension constante pulsatoire qui, par l'intermédiaire de l'enroulement auxiliaire, provoque une perturbation de champ magnétique dans le champ tournant elliptique du moteur à condensateur, ce qui a pour résultat une nouvelle diminution de la vitesse par rapport B la vitesse nominale.

L'avantage particulier que présente ce montage réside en ce qu'il ne nécessite, en plus du commutateur, que trois élément de montage électronique supplémentaires, qui sont le condensateur auxiliaire, la résistance et la diode, la mesure de la modification de la vitesse dumoteur à courant alternatif monophasé par rapport à la vitesse nominale pouvant etre influencée par le choix convenable de la résistance.

I1 s'est révélé qu'il ne se produisait pratiquement pas d'échauffement des éléments de montage électroniques de ce montage et que le bruit de fonctionnement du moteur à courant alternatif monophasé se réduisait dans une mesure considérable lorsque la vitesse de travail du moteur diminuait par rapport à la vitesse nominale.

Une modification à étages multiples de la vitesse du moteur à courant alternatif monophasé peut etre obtenue moyennant une faible dépense supplémenta,re au point de vue technique si, selon une caractéristique de réalisation de la présente invention, le montage comporte plusieurs résistances ohmiques fixes montées en série avec la diode et Si ces résistances fixes peuvent être mises en circuit par l'intermédiaire de contacts supplémentaires de façon à pouvoir etre ajoutées ou à pouvoir etre soustraites.

Une modification non étagée de la vitesse du moteur à courant alternatif monophasé peut etre obtenue si la résistance ohmique est un potentiomètre, selon une caractéristique de réalisation de la pré sente invention.

Afin que soient évités les chocs de tension en retour à partir du condensateur auxiliaire, il s'est avéré avantageux que, sui vant une caractéristique de réalisation de la présente invention, le montage comporte une résistance de protection montée en parallèle avec le condensateur auxiliaire.

Suivant une caractéristique de réalisation avantageuse du montage qui fait l'objet de la présente invention, le condensateur auxiliaire et le montage en série de la résistance et de la diode peuvent en commun être mis en circuit et être mis hors circuit à l'intervention d'un contact de commutation bipolaire.

Dans de nombreux cas, il s'est avéré avantageux, voire nécessaire, de munir de deux ventilateurs, ou davantage, les appareils d'aération et/ou de ventilation de locaux. Dans de tels cas, il est par conséquent judicieux de concevoir le montage pour la modification simultanée des vitesses de deux moteurs à courant alternatif monophasé avec enroulement auxiliaire et condensateur de service.Ceci peut être réalisé, selon une caractéristique de l'invention, par le fait que les enroulements principaux des deux moteurs à courant alternatif monophasé peuvent être reliés au réseau en série l'un avec l'autre et que les enroulements auxiliaires de ces deux moteurs peuvent être reliés au réseau en parallèle l'un avec l'autre, et par le fait qu'un montage se composant d'au moins une résistance et une diode prévues en série, montage qui est prévu en parallèle avec les enroulements auxiliaires, peut être facultativement mis en circuit et mis hors circuit à l'intervention d'un contact.

Ce montage a pour avantage qu'il ne doit pas comporter de condensateur auxiliaire et que, pour tous les moteurs à courant alternatif monophasé ensemble, il ne faut prévoir qu'un seul montage en série se composant d'au moins une résistance et une diode.

Le mode de fonctionnement d'un montage réalisé suivant la présente invention est d'autant plus favorable que la différence entre la résistance interne de l'enroulement auxiliaire et la résistance interne de l'enroulement principal est grande, la résistance interne de l'enroulement auxiliaire d'un moteur à courant alternatif monophasé unique correspondant par exemple à un tiers de la résistance interne de l'enroulement principal.

Si deux moteurs à courant alternatif monophasé avec enroulement auxiliaire et enroulement principal prévus de façon convenable sont utilisés avec le montage qui est indiqué dans la sixième revendication, le mode de fonctionnement est encore plus favorable, car les résistances internes des enroulements auxiliaires sont soumises à une influence soustractive et les résistances internes des enroulements principaux sont soumises à une influence additive.

On fera encore ressortir ci-après, de façon amplement détaillée, d'autres caractéristiques et avantages que présentent les montages faisant l'objet de la présente invention, dans une description d'exemples de réalisation de ceux-ci que l'on donnera ci-dessous en se référant au dessin annexé à ce mémoire.

Dans ce dessin,
la figure 1 représente un schéma de montage pour un moteur à courant alternatif monophasé unique, muni d'un condensateur auxiliaire, tandis que
la figure 2 représente un schéma de montage pour deux moteurs à courant alternatif monophasé travaillant en même temps, munis d'un enroulement auxiliaire et d'un condensateur de service.

La figure 1 du dessin ci-annexé représente, comme moteur de commande d'un ventilateur 1, un moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction) 2, qui comporte un enroulement principal 3 et un enroulement auxiliaire 4, enroulement auxiliaire à l'avant duquel se trouve un condensateur de service 5. Le moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction) 2 se présente par conséquent sous la forme d'un moteur à condensateur, l'enroulement auxiliaire restant en circuit avec le condensateur. De ce fait, il se forme dans l'entrefer du moteur un champ tournant plus régulier que ce ne serait le cas Si seule la densité périphérique de courant de l'enroulement principal et celle de l'enroulement du rotor excitaient le champ.

Les moteurs à courant alternatif (moteurs à induction) 2 de ce genre, pour des ventilateurs tels que le ventilateur 1 en question, destinés à l'aération et/ou à la ventilation de locaux, sont conçus pour une faible puissance électrique, pour la raison que la mise en circulation de l'air n'exige qu'une puissance utile minimale.

Dans le cas des moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction) conçus pour une faible puissance électrique, il s'est jusqu' présent avéré difficile d'obtenir les modifications de vitesse souhaitables, par exemple en vue d'une diminution de la puissance de mise en circulation de l'air, pour la raison que l'on ne disposait que d'appareils de réglage compliqués au point de vue technique, fonctionnant avec beaucoup de pertes et, par conséquent, onéreux.De plus, ces appareils de réglage, qui doivent etre montés entre le réseau et l'enroulement principal du moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction), ont pour inconvénients ou bien qu'ils amplifient le bruit de marche du moteur pour une vitesse de travail réduite par rapport à la vitesse nominale, ou bien qu'ils s'échauffent fortement en service continu et nécessitent par conséquent un refroidissement supplémentaire.

Le montage qui est représenté sur la figure l du dessin ciannexé est en revanche conçu de telle sorte qu'il puisse être réalisé moyennant une faible dépense au point de vue technique, qu'il fonctionne avec peu de pertes et quasi sans échauffement et qu'il diminue dans une mesure considérable le bruit de marche du moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction) 2, lorsque la vitesse de travail est réduite.

Ce montage se caractérise en ce que l'enroulement principal 3 et l'eproulement auxiliaire 4 peuvent, à l'intervention d'un commutateur 6, entre, au choix, reliés directement au réseau 7 ou reliés au réseau 7 par l'intermédiaire d'un condensateur auxiliaire 8. En outre, des mesures sont prises pour que, lors de la mise en circuit du condensateur auxiliaire 8, au moins une résistance ohmique 11 montée en série avec une diode 10 soit, en même temps, à l'inter- vention d'un autre commutateur, le commutateur 9, mise en parallèle avec l'enroulement auxiliaire 4.

Si, en revanche, l'enroulement principal 3 et l'enroulement auxiliaire 4 du moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction) sont directement reliés au réseau 7 à ltintervention du commutateur 6, la connexion en court-circuit de l'enroulement auxiliaire 4 par la résistance ohmique l1 qui est montée en série avec la diode 10 est levée, de telle sorte que le moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction) peut fonctionner à la vitesse nominale.

La modification de la vitesse du moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction) Z par la mise en circuit du condensateur auxiliaire 8 dans le circuit de travail de l'enroulement principal 3 et de l'enroulement auxiliaire 4, de même que par la mise en circuit de la résistance ohmique 11 qui est montée en série avec la diode 10 dans le branchement en court-circuit de l'enroulement auxiliaire 4 repose, d'une part, sur le fait que par le condensateur 8, la résistance externe du circuit principal est accrue et est par conséquent soumise à une chute de tension qui a déjà pour conséquence une certaine diminution de la vitesse, et elle résulte, d'autre part, d'une perturbation du champ magnétique qui est induite par l'enroulement auxiliaire et dont la mesure est déterminée par la résistance ohmique 11.Par la résistance ohmique 11 qui est montée en série avec la diode 10 dans le branchement en court-circuit, il est notamment induit dans l'enroulement auxiliaire 4 un courant continu pulsatoire qui provoque la perturbation de champ magnétique et qui influence le champ tournant dans l'entrefer du moteur de telle façon qu'il se produise une nouvelle diminution de la vitesse du rotor, ceci s'accompagnant d'une diminution simultanée du bruit de marche du moteur.

Etant donné que la mesure de la modification de la vitesse dépend essentiellement de la résistance ohmique 11, il peut être utilisé, au lieu de la résistance à valeur fixe 1 l qui est représentée sur la figure 1, un potentiomètre qui permette, dans certaines limites, une modification non étagée de la vitesse. On peut toutefois également imaginer de monter en série avec la diode 10 plusieurs résistances à valeur fixe ll', 11" et lI"', et ce, de telle façon que ces résistances puissent être mises en circuit à l'intervention de contacts supplémentaires 13' et 13", de façon qu'elles puissent être ajoutées ou soustraites, comme on peut le comprendre en se référant au petit schéma adjoint au schéma principal de la figure 1.

I1 s'est avéré avantageux de monter une résistance de protection 12 en parallèle avec le condensateur auxiliaire 8, pour la raison qu'une telle résistance de protection empêchera les chocs de tension en retour à partir du condensateur 8, qui pourraient provoquer l'endommagement du commutateur 6 et qui pourraient faire ressentir des secousses électriques désagréables à la personne qui, lors de l'utilisation du dispositif, toucherait les contacts à fiches des appareils branchés par fiches.

I1 est égaiement recommandable de réunir les deux commutateurs 6 et 9 en un commutateur bipolaire, afin que le condensateur auxiliaire 8 et le montage en série de la résistance ohmique Il et de la diode 10 puissent, en commun, etre mis en circuit et être mis hors circuit.

Le montage qui est représenté sur la figure 2 du dessin ciannexé est conçu pour la modification simultanée des vitesses de deux moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction), respectivement désignés par 2' et par 2".

Le moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction) 2' est muni de l'enroulement principal 3'- et de l'enroulement auxiliaire 4' et le moteur à courant alternatif monophasé (moteur à induction) 2" est, de façon correspondante, muni de l'enroulement principal 3" et de l'enroulement auxiliaire 4".

Les enroulements de travail 3' et 3" des deux moteurs 2' et 2" sont reliés au réseau 7 en série l'un avec l'autre, tandis que les enroulements auxiliaires 4' et 4" de ces deux moteurs sont reliés au réseau 7 en parallèle l'un avec l'autre. Aux deux enroulements auxiliaires 4' et 4" est adjoint un condensateur de service 5, qui leur est commun. En parallèle avec les deux enroulements auxiliaires 4' et 4", il est prévu un branchement en court-circuit qui comporte le commutateur 9 et dans lequel se trouvent une résistance ohmique Il et une diode 10 qui sont montées en série.

Etant donné le montage en série des enroulements principaux 3' et 3" des deux moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction), les résistances internes de ces deux enroulements s'ajoutent, si bien que dans ce montage, ni le condensateur auxiliaire 8, ni la résistance de protection 12 qui sont prévus dans le cas du montage que représente la figure 1 ne sont nécessaires. En effet, le montage en série des deux enroulements principaux 3' et 3" des deux moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction) 2' et 2" détermine une certaine chute de vitesse par rapport à la vitesse nominale donnée. I1 a cependant pour effet, d'autre part, de donner lieu à un comportement de marche doux et calme et, par conséquent, à un fonctionnement provoquant peu de bruit.La dépense que le montage représenté sur la figure 2 nécessite au point de vue technique est, étant donné que ce montage ne comporte ni le condensateur auxiliaire 8, ni la résistance de protection 12, ni le commutateur 6, réduite dans une mesure considérable par rapport à celle qu'exige le montage qui est représenté sur la figure 1.

Si l'on désire obtenir une modification non étagée de la vitesse, on peut, dans le cas du montage que représente la figure 2, comme dans le cas du montage qui est représenté sur la figure 1, utiliser un potentiomètre au lieu de la résistance à valeur fixe ll. Si l'on vise à obtenir une modification finement étagée de la vitesse, il est également possible, d'autre part, de prévoir le montage en série de plusieurs résistances à valeur fixe avec la diode 10 et de prévoir la mise en circuit de ces résistances à l'intervention de contacts supplé- mentaires, de façon qu'elles puissent etre ajoutées ou soustraites, comme l'indique le petit schéma qui est adjoint au schéma principal de la figure 1 et dont il a déjà été question plus haut.

I1 convient encore de faire remarquer, pour conclure, que le mode de travail des montages qui sont représentés sur la figure 1 et sur la figure 2 sera d'autant plus favorable que la différence entre la résistance interne de l'enroulement principal et de la résistance interne de l'enroulement auxiliaire sera grande. Ainsi, la résistance interne de l'enroulement auxiliaire 4 peut correspondre à un tiers de la résistance interne de l'enroulement principal 3, de meme que la résistance interne des enroulements auxiliaires 4' et 4't peut correspondre à un tiers de la résistance interne des enroulements principaux 3' et 3".

Les montages qui ont été décrits ci-dessus et qui sont représentés dans le dessin ci-annexé ont été mis à épreuve dans le cas de moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction) dont l'enroulement de travail présentait une résistance interne de 67252, dont l'enroulement auxiliaire présentait une résistance interne de 250# et dont le condensateur de service avait une capacité de 1,5 1,5
On avait dans ce cas utilisé dans le montage un condensateur auxiliaire qui avait également une capacité de 1,5 F. tandis que les résistances Il utilisées étaient comprises entre 20 et150#. De plus, on avait utilisé une diode 10 du type 1N 4007 et, comme résistance de protection, une résistance de 100 k#.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1. Montage servant à la modification de la vitesse de moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction) munis d'un enroulement auxiliaire et d'un condensateur de service, destinés à la commande de ventilateurs, caractérisé en ce que l'enroulement auxiliaire (4) et l'enroulement principal (3) peuvent, à l'intervention d'un commutateur (6), être, au choix, reliés directement au réseau (7) ou reliés au réseau (7) par l'intermédiaire d'un condensateur auxiliaire t8), et en ce que, lorsque le condensateur auxiliaire (8) est mis en circuit (par 6), est en même temps mise en circuit (par 9), en parallèle avec l'enroulement auxiliaire (4), au moins une résistance ohmique (11) montée en série avec une diode (10).

2. Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs résistances fixes (ll', ll", ll"') montées en série avec la diode (10) et en ce que ces résistances fixes peuvent être mises en circuit par l'intermédiaire de contacts supplémentaires (13' et 13"), de façon à pouvoir être ajoutées ou à pouvoir être soustraites.

3. Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance ohmique (Il) est un potentiomètre.

4. Montage suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance de protection (12) qui est montée en parallèle avec le condensateur auxiliaire (8).

5. Montage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le condensateur auxiliaire (8) et le montage en série de la résistance ohmique (11) et de la diode (10) peuvent en commun être mis en circuit et être mis hors circuit à l'intervention d'un contact de commutation bipolaire (6, 9).

6. Montage servant à la modification simultanée des vitesses de deux moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction) munis dtun enroulement auxiliaire et d'un condensateur de service, destinés à la commande de ventilateurs, caractérisé en ce que les enroulements principaux (3' et 3") des deux moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction) (2' et 2'1) peuvent être reliés au réseau (7) en série l'un avec l'autre, en ce que les enroulements auxiliaires (4' et 4") des deux moteurs à courant alternatif monophasé (moteurs à induction) peuvent être reliés au réseau (7) en parallèle l'un avec l'autre, et en ce qu'un montage se composant d'au moins une résistance ohmique (11) et d'une diode (10) prévues en série, montage qui est prévu en parallèle avec les enroulements auxiliaires (4' et 4"), peut facultativement être mis en circuit et être mis hors circuit à l'intervention d'un commutateur (9).