FR2891959A1

FR2891959A1 - Asynchronous electric machine e.g. three phase motor, for e.g. lift installation, has switching system switching winding elements based on two configurations, where switching system comprises respective interrupters for each phase

Info

Publication number: FR2891959A1
Application number: FR0553103A
Authority: FR
Inventors: Benoit Vincent
Original assignee: MOTEURS PATAY SOC PAR ACTIONS
Current assignee: Moteurs Leroy Somer SAS
Priority date: 2005-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2007-04-13
Anticipated expiration: 2025-10-12
Also published as: FR2891959B1; CN1949636B; CN1949636A

Abstract

The machine has a switching system for switching winding elements (10, 11, 20, 21, 30, 31) based on a configuration, in which all the winding elements are supplied, in series, with voltages (a1, a2), and another configuration, in which only part of the winding elements are supplied. The non supplied winding elements (10, 20, 30) in the latter configuration respectively comprise a non connected terminal and another terminal connected to the winding elements (11, 21, 31). The switching system comprises respective interrupters (41-43, 51, 53) for each phase. An independent claim is also included for a method for supplying an electric machine.

Description

La présente invention concerne les moteurs électriques alimentés par unThe present invention relates to electric motors powered by a

courant alternatif polyphasé, notamment triphasé. Le brevet US 4 363 985 divulgue une machine électrique permettant de modifier les caractéristiques du bobinage d'un moteur en utilisant un système de commutation permettant de fonctionner selon une configuration triangle dans laquelle dans chacune des trois phases, les éléments de bobinage sont tous montés en série et une configuration étoile dans laquelle dans chacune des trois phases, les éléments de bobinage sont tous montés en parallèle. D'autres modes de réalisation sont aussi présentés comme par exemple des configurations dans lesquelles les éléments de bobinage de chaque phase comportent des éléments en série et en parallèle. Le brevet EP 0 923 192 divulgue des procédés pour changer les caractéristiques d'un moteur en modifiant la configuration d'éléments de bobinage. Un premier exemple est reproduit aux figures 1 et 2. Selon une première configuration, illustrée à la figure 1, correspondant aux 15 basses vitesses, tous les éléments de bobinage d'une phase sont alimentés en série, à partir des points d'alimentation U1, V1 et W1. Selon une deuxième configuration, illustrée à la figure 2, correspondant aux hautes vitesses, les éléments de bobinage reliés à un point neutre sont alimentés à partir des points intermédiaires U2, V2 et W2. 20 Un deuxième exemple est reproduit sur les figures 3 et 4. L'alimentation se fait dans cet exemple à partir des points intermédiaires X2, Y2 et Z2 aux hautes vitesses, selon une configuration triangle. Dans ces exemples, les éléments de bobinage non alimentés induisent une surtension aux bornes non connectées qui s'ajoute à la tension induite sur les éléments de 25 bobinage alimentés. Cette surtension impose de limiter le nombre de spires des éléments de bobinage à la valeur admissible compte tenu de l'isolation. Le brevet EP 0 923 192 divulgue une solution à ce problème consistant à réaliser tous les éléments de bobinage avec le même nombre de spires et à faire fonctionner 30 le moteur selon quatre modes de fonctionnement, correspondant à quatre agencements différents, à savoir : - un agencement dit hautes vitesses avec configuration en triangle et éléments de bobinage de chaque phase en parallèle, - un agencement dit intermédiaire hautes vitesses avec configuration étoile et éléments de bobinage de chaque phase en parallèle, - un agencement dit intermédiaire basses vitesses avec configuration triangle et éléments de bobinage de chaque phase en série, - un agencement dit basses vitesses avec configuration étoile et éléments de bobinage de chaque phase en série. La solution proposée dans le brevet EP 0 923 192 n'offre pas entière satisfaction. La commutation d'un agencement à un autre entraîne en effet des changements de la résistance de chaque phase, ce qui occasionne une modification des pertes par effet Joule. Il peut en résulter des variations de température non souhaitables, avec des phases de fonctionnement à chaud et d'autres à une température plus basse, où la machine peut difficilement maintenir son niveau d'isolation dans le temps, étant par exemple plus sensible à l'humidité. Il existe un besoin pour bénéficier d'une machine électrique pouvant fonctionner sur une plage de vitesses relativement grande et d'une manière fiable, éventuellement simplifiée. alternating current polyphase, in particular three-phase. US Pat. No. 4,363,985 discloses an electrical machine for modifying the characteristics of the winding of an engine by using a switching system that makes it possible to operate in a triangle configuration in which, in each of the three phases, the winding elements are all mounted in series and a star configuration in which in all three phases, the winding elements are all connected in parallel. Other embodiments are also presented as for example configurations in which the winding elements of each phase comprise elements in series and in parallel. EP 0 923 192 discloses methods for changing the characteristics of a motor by changing the configuration of winding elements. A first example is reproduced in FIGS. 1 and 2. According to a first configuration, illustrated in FIG. 1, corresponding to the low speeds, all the winding elements of a phase are supplied in series, from the supply points U1. , V1 and W1. In a second configuration, illustrated in Figure 2, corresponding to the high speeds, the winding elements connected to a neutral point are fed from the intermediate points U2, V2 and W2. A second example is reproduced in FIGS. 3 and 4. In this example, the feed is fed from intermediate points X2, Y2 and Z2 at high speeds in a triangle configuration. In these examples, the non-powered coil elements induce an overvoltage at the unconnected terminals which adds to the voltage induced on the powered coil elements. This overvoltage requires limiting the number of turns of the winding elements to the admissible value given the insulation. EP 0 923 192 discloses a solution to this problem of making all the winding elements with the same number of turns and to operate the motor according to four modes of operation, corresponding to four different arrangements, namely: so-called high speed arrangement with delta configuration and winding elements of each phase in parallel, - a so-called high speed intermediate arrangement with star configuration and winding elements of each phase in parallel, - an intermediate low speed arrangement with triangle configuration and elements winding each phase in series, a so-called low speed arrangement with star configuration and winding elements of each phase in series. The solution proposed in EP 0 923 192 does not offer complete satisfaction. Switching from one arrangement to another in fact leads to changes in the resistance of each phase, which causes a change in losses by Joule effect. This can result in undesirable temperature variations, with hot operation phases and others at a lower temperature, where the machine can hardly maintain its insulation level over time, for example being more sensitive to the temperature of the machine. 'humidity. There is a need to benefit from an electric machine that can operate over a relatively large speed range and reliably, possibly simplified.

Il existe également un besoin pour remédier aux inconvénients précités de l'art antérieur. L'invention vise notamment à répondre à tout ou partie de ces besoins. L'invention a pour objet une machine électrique polyphasée, par exemple triphasée, dont chaque phase comporte au moins deux éléments de bobinage, comportant un système de commutation pour commuter les éléments constitutifs de bobinage selon l'une des configurations suivantes : - une première configuration dans laquelle tous les éléments de bobinage sont alimentés en série, pour chaque phase, avec des tensions aux bornes de ces éléments de bobinage qui s'ajoutent, - une deuxième configuration dans laquelle pour chaque phase une partie seulement des éléments de bobinage est alimentée, et dans laquelle pour chaque phase au moins un élément de bobinage non alimenté comporte une première borne reliée à au moins un autre élément de bobinage et une deuxième borne non reliée, le potentiel de la deuxième borne étant donné par celui de la première borne auquel est retranchée la tension induite par cet élément de bobinage non alimenté. Grâce à l'invention, la machine électrique peut fonctionner sur une plage de vitesses relativement grande, par exemple avec une puissance sensiblement constante. L'invention peut permettre d'éviter de générer une surtension lorsque seulement une partie des éléments de bobinage est alimentée. La machine peut comporter au moins un point intermédiaire situé entre deux éléments consécutifs du bobinage d'une phase et au moins un premier interrupteur entre le point intermédiaire et l'un des éléments de bobinage et au moins un deuxième interrupteur relié au point intermédiaire et à une entrée de l'alimentation. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, lorsque le premier interrupteur est ouvert, le deuxième est fermé, et inversement. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le système de 15 commutation permet de commuter les éléments de bobinage selon l'une quelconque des configurations suivantes : - une configuration étoile dans laquelle les éléments de bobinage de chaque phase sont alimentés en série, - une configuration triangle dans laquelle les éléments de bobinage de chaque 20 phase sont alimentés en série, - une configuration étoile dans laquelle une partie seulement des éléments de bobinage de chaque phase est alimentée, - une configuration triangle dans laquelle une partie seulement des éléments de bobinage de chaque phase est alimentée. 25 Dans un exemple de réalisation, chaque phase de la machine électrique peut comporter exactement deux éléments de bobinage. Les éléments de bobinage de chaque phase peuvent avoir le même nombre de spires ou non. La machine peut comporter au moins un capteur, par exemple optoélectronique, 30 permettant d'effectuer une lecture de la vitesse de rotation de son rotor. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la machine électrique est une machine asynchrone pilotée par un variateur de fréquence. There is also a need to overcome the aforementioned drawbacks of the prior art. The invention aims in particular to meet all or part of these needs. The subject of the invention is a polyphase electrical machine, for example three-phase, each phase of which comprises at least two winding elements, comprising a switching system for switching the winding elements according to one of the following configurations: a first configuration in which all the winding elements are fed in series, for each phase, with voltages at the terminals of these winding elements which are added, - a second configuration in which for each phase only part of the winding elements is fed, and wherein for each phase at least one unpowered winding element comprises a first terminal connected to at least one other winding element and a second non-connected terminal, the potential of the second terminal being given by that of the first terminal to which is removed the voltage induced by this unpowered winding element. Thanks to the invention, the electric machine can operate over a relatively large speed range, for example with a substantially constant power. The invention may make it possible to avoid generating an overvoltage when only a part of the winding elements is energized. The machine may comprise at least one intermediate point situated between two consecutive elements of the winding of a phase and at least one first switch between the intermediate point and one of the winding elements and at least one second switch connected to the intermediate point and an input from the power supply. In an exemplary implementation of the invention, when the first switch is open, the second is closed, and vice versa. In an exemplary implementation of the invention, the switching system makes it possible to switch the winding elements according to any one of the following configurations: a star configuration in which the winding elements of each phase are fed in series a triangle configuration in which the winding elements of each phase are fed in series, a star configuration in which only part of the winding elements of each phase is fed, a triangle configuration in which only part of the elements winding of each phase is fed. In an exemplary embodiment, each phase of the electrical machine may comprise exactly two winding elements. The winding elements of each phase may have the same number of turns or not. The machine may comprise at least one sensor, for example an optoelectronic sensor, making it possible to read the speed of rotation of its rotor. In an exemplary implementation of the invention, the electric machine is an asynchronous machine driven by a frequency converter.

Selon un exemple de réalisation, le système de commutation comporte des interrupteurs électroniques de puissance, à semi-conducteurs, ce qui peut augmenter la rapidité des commutations. Lors de la phase de démarrage, les éléments de bobinage peuvent être agencés en série selon une configuration étoile. Selon un autre de ses aspects, l'invention a pour objet un procédé d'alimentation d'une machine telle que définie précédemment, comportant les étapes consistant à : - faire d'abord fonctionner la machine jusqu'à une première vitesse de commutation, tous les éléments de bobinage de chaque phase étant alimentés, par exemple selon une configuration étoile avec tous les éléments de bobinage pour chaque phase en série, - commuter, lorsque la vitesse dépasse la première vitesse de commutation, les éléments de bobinage de manière à n'alimenter qu'une partie seulement des éléments de 15 bobinage pour chaque phase. La première vitesse de commutation est par exemple choisie de manière à ce que le flux dans la machine soit sensiblement moitié moindre que le flux nominal, lorsque cette première vitesse de commutation est sur le point d'être atteinte. La première vitesse de commutation vaut par exemple sensiblement le double 20 de la vitesse de base. Le flux est alors par exemple compris entre 0,4 et 0,6 fois le flux nominal. Selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le procédé comporte les étapes consistant à : - faire fonctionner la machine jusqu'à une première vitesse de commutation 25 avec les éléments de bobinage de chaque phase reliés électriquement en série selon une configuration étoile et tous alimentés, - à partir de la première vitesse de commutation et jusqu'à une deuxième vitesse de commutation, faire fonctionner la machine avec les éléments de bobinage reliés électriquement en série selon une configuration triangle, 30 - à partir de la deuxième vitesse de commutation et jusqu'à une troisième vitesse de commutation, faire fonctionner la machine en alimentant une partie seulement des bobinages par phase, selon une configuration étoile, - à partir de la troisième vitesse de commutation et au-delà, faire fonctionner la machine de manière à n'alimenter qu'une partie seulement des bobinages de chaque phase, selon une configuration triangle. L'invention a encore pour objet une installation de levage comportant une 5 machine électrique telle que définie précédemment. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - les figures 1 à 4, précédemment décrites, illustrent l'art antérieur, 10 - les figures 5 et 6 sont des schémas en blocs d'exemples d'installations équipées d'une machine électrique réalisée conformément à l'invention, - la figure 7 représente schématiquement un exemple de configuration des éléments de bobinage de la machine, - la figure 8 est une vue analogue à la figure 7, avec une configuration 15 différente des éléments de bobinage, - la figure 9 illustre un exemple d'évolution de la puissance en fonction de la vitesse de rotation, - les figures 10 et 11 illustrent d'autres exemples de configuration des éléments de bobinage, 20 - la figure 12 illustre l'évolution de la puissance en fonction de la vitesse de rotation dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, et - les figures 13 et 14 sont d'autres exemples de configuration des éléments de bobinage. On a représenté à la figure 5 une installation, par exemple de levage, 25 comprenant une machine électrique comportant un moteur 1, par exemple asynchrone, alimenté par un variateur de fréquence 2. Le stator du moteur 1 comporte dans l'exemple considéré une pluralité d'éléments de bobinage pour chaque phase. L'installation comporte également un système de commutation 3 qui permet de 30 commuter les différents éléments de bobinage du moteur 1 selon diverses configurations, par exemple en fonction de la vitesse de rotation et/ou du flux. L'installation peut comporter un capteur 4 de vitesse de rotation du rotor. According to an exemplary embodiment, the switching system comprises electronic power switches, semiconductor, which can increase the speed of switching. During the starting phase, the winding elements can be arranged in series in a star configuration. According to another of its aspects, the subject of the invention is a method for feeding a machine as defined above, comprising the steps of: first operating the machine up to a first switching speed, all the winding elements of each phase being fed, for example in a star configuration with all the winding elements for each phase in series, - switching, when the speed exceeds the first switching speed, the winding elements so as to n feed only a part of the winding elements for each phase. The first switching speed is for example chosen so that the flow in the machine is substantially less than half the nominal flow, when the first switching speed is about to be reached. The first switching speed is for example substantially double the basic speed. The flux is then for example between 0.4 and 0.6 times the nominal flux. According to another exemplary embodiment of the invention, the method comprises the steps of: operating the machine up to a first switching speed with the winding elements of each phase electrically connected in series according to a configuration star and all energized, - from the first switching speed and up to a second switching speed, operate the machine with the winding elements electrically connected in series in a triangle configuration, 30 - from the second speed switching and up to a third switching speed, operate the machine by feeding only a part of the windings per phase, in a star configuration, - from the third switching speed and beyond, operate the machine of to feed only part of the windings of each phase, according to a triangle configuration. The invention also relates to a lifting installation comprising an electric machine as defined above. The invention will be better understood on reading the following detailed description, non-limiting examples of implementation thereof, and on examining the appended drawing, in which: FIGS. 1 to 4 , previously described, illustrate the prior art, - FIGS. 5 and 6 are block diagrams of examples of installations equipped with an electrical machine produced in accordance with the invention; FIG. 7 schematically represents an example of configuration of the winding elements of the machine, - Figure 8 is a view similar to Figure 7, with a different configuration of the winding elements, - Figure 9 illustrates an example of evolution of the power according to the speed 10 and 11 illustrate other examples of configuration of the winding elements, FIG. 12 illustrates the evolution of the power as a function of the speed of rotation in another embodiment of FIG. e the invention, and - Figures 13 and 14 are other examples of configuration of the winding elements. FIG. 5 shows an installation, for example a lifting installation, comprising an electric machine comprising a motor 1, for example asynchronous, powered by a frequency converter 2. The stator of the motor 1 comprises in the example under consideration a plurality of winding elements for each phase. The installation also comprises a switching system 3 which makes it possible to switch the different winding elements of the motor 1 according to various configurations, for example as a function of the speed of rotation and / or the flow. The installation may comprise a sensor 4 for rotating the rotor.

Le moteur 1 est par exemple accouplé à un treuil 5 mais peut entraîner, sans que l'on sorte du cadre de la présente invention, tout autre organe mécanique. Dans l'exemple considéré, le variateur 2 et le système de commutation 3 ont été représentés sous la forme de blocs distincts, et correspondent par exemple à des cartes électroniques distinctes, mais on ne sort pas du cadre de la présente invention lorsque ces éléments sont regroupés au sein d'une même carte électronique. Le système de commutation 3 peut être déporté ou non, étant par exemple disposé dans une armoire ou boîtier solidaire ou non du moteur 1. Le capteur 4 a été représenté sur la figure 5 relié au variateur 2 mais on ne sort 10 pas du cadre de la présente invention lorsque c'est le système de commutation 3 qui reçoit des informations en provenance du capteur 4, comme illustré à la figure 6. Le système de commutation 3 et le variateur 2 peuvent échanger des informations de manière à ce que le variateur 2 connaisse la configuration des éléments de bobinage et puisse commander le moteur 1 en conséquence. 15 Le variateur 2 peut comporter une mémoire contenant les caractéristiques du moteur 1 selon les différentes configurations des éléments de bobinage pouvant être obtenues grâce au système de commutation 3. Le variateur 2 peut recevoir une information représentative d'une vitesse de consigne. 20 Le moteur 1 présente par exemple trois phases a, b et c, et comporte pour ces phases des éléments de bobinage respectifs 10 et 11, 20 et 21 et 30 et 31, comme illustré à la figure 7. Le système de commutation 3 comporte par exemple des interrupteurs 41, 51 pour la phase a, 42 et 52 pour la phase b et 43 et 53 pour la phase c. 25 Les interrupteurs 41, 42 et 43 sont disposés chacun entre deux éléments de bobinage de la phase correspondante. Les interrupteurs 51, 52 et 53 sont reliés d'une part à des points intermédiaires respectifs 60, 61 et 62 et d'autre part à des entrées d'alimentation respectives 70, 71 et 72 connectées aux phases U, V et W d'alimentation. 30 Les interrupteurs 41, 42 et 43 sont reliés respectivement aux points intermédiaires 60, 61 et 62. The motor 1 is for example coupled to a winch 5 but may cause, without departing from the scope of the present invention, any other mechanical member. In the example considered, the drive 2 and the switching system 3 have been represented in the form of separate blocks, and correspond for example to separate electronic boards, but it is not beyond the scope of the present invention when these elements are grouped together in one electronic card. The switching system 3 may be remote or not, being for example disposed in a cabinet or housing integral or not integral engine 1. The sensor 4 has been shown in Figure 5 connected to the drive 2 but it does not out 10 of the frame. the present invention when the switching system 3 receives information from the sensor 4, as shown in Figure 6. The switching system 3 and the drive 2 can exchange information so that the drive 2 know the configuration of the winding elements and can control the motor 1 accordingly. The drive 2 may comprise a memory containing the characteristics of the motor 1 according to the different configurations of the winding elements that can be obtained thanks to the switching system 3. The drive 2 can receive information representative of a set speed. The motor 1 has, for example, three phases a, b and c, and comprises for these phases respective winding elements 10 and 11, 20 and 21 and 30 and 31, as illustrated in FIG. 7. The switching system 3 comprises for example switches 41, 51 for phase a, 42 and 52 for phase b and 43 and 53 for phase c. Switches 41, 42 and 43 are each disposed between two winding elements of the corresponding phase. The switches 51, 52 and 53 are connected on the one hand to respective intermediate points 60, 61 and 62 and on the other hand to respective supply inlets 70, 71 and 72 connected to the phases U, V and W of FIG. food. The switches 41, 42 and 43 are respectively connected to the intermediate points 60, 61 and 62.

Au début du fonctionnement du moteur 1, selon la configuration de la figure 7, la vitesse v peut augmenter, comme illustré sur la figure 9, de 0 jusqu'à une vitesse de base vo. Au-delà de la vitesse vo, la limitation en tension du variateur 2 peut imposer de diminuer le flux de la machine proportionnellement à la vitesse, si l'on cherche un fonctionnement à une puissance sensiblement constante Pi. Le système de commutation 3 est par exemple agencé de telle sorte que lorsqu'une première vitesse de commutation vl, qui correspond par exemple sensiblement à deux fois la vitesse de base vo, est atteinte, le système de commutation passe de la configuration de la figure 7 dans laquelle les interrupteurs 41, 42 et 43 sont fermés et les interrupteurs 51, 52 et 53 ouverts, à la configuration de la figure 8. Dans cette configuration, les interrupteurs 41, 42 et 43 sont ouverts et les interrupteurs 51, 52 et 53 fermés. Seuls les éléments de bobinage 11, 21 et 31 reliés au point neutre N sont ainsi alimentés. Cela permet d'augmenter le flux et de fonctionner à une puissance sensiblement constante Pi au-delà de la première vitesse de commutation vi. De plus, les éléments de bobinage 10, 20 et 30 sont maintenus par des premières bornes respectives 10a, 20a et 30a aux potentiels d'alimentation U, V et W respectivement et le potentiel à leurs deuxièmes bornes respectives 10b, 20b et 30b est proche de celui du point neutre N, contrairement à l'art antérieur illustré à la figure 2 où la tension induite aux bornes des éléments de bobinage non alimentés s'ajoute à celle des éléments de bobinage alimentés. Par exemple, pour la phase a, on a au point intermédiaire 60 la tension ai par rapport au point neutre N et la borne 10b de l'élément de bobinage est au potentiel ai-a2, ce potentiel étant proche de celui du point neutre N. Dans l'art antérieur, la borne U1 non connectée est au potentiel ai + a2. Lorsque l'on souhaite plus de deux plages de fonctionnement à puissance sensiblement constante, comme illustré à la figure 9, on peut par exemple, lorsque la vitesse dépasse la première vitesse de commutation vi, agencer le système de commutation 3 avec d'autres interrupteurs non représentés de manière à passer de la configuration étoile de la figure 7 à la configuration triangle de la figure 10, dans laquelle les éléments de bobinage de chaque phase sont reliés électriquement en série. At the beginning of the operation of the engine 1, according to the configuration of FIG. 7, the speed v can increase, as illustrated in FIG. 9, from 0 to a base speed v 0. Beyond the speed vo, the voltage limitation of the drive 2 may require reducing the flow of the machine proportionally to the speed, if one seeks an operation at a substantially constant power Pi. The switching system 3 is by example arranged so that when a first switching speed v1, which corresponds for example substantially to twice the base speed vo, is reached, the switching system goes from the configuration of Figure 7 in which the switches 41, 42 and 43 are closed and the switches 51, 52 and 53 open, in the configuration of Figure 8. In this configuration, the switches 41, 42 and 43 are open and the switches 51, 52 and 53 closed. Only the winding elements 11, 21 and 31 connected to the neutral point N are thus fed. This makes it possible to increase the flux and to operate at a substantially constant power Pi beyond the first switching speed vi. In addition, the winding elements 10, 20 and 30 are held by respective first terminals 10a, 20a and 30a at the supply potentials U, V and W respectively and the potential at their respective second terminals 10b, 20b and 30b is close. that of the neutral point N, unlike the prior art illustrated in Figure 2 where the voltage induced across the non-powered winding elements is added to that of the powered winding elements. For example, for the phase a, at the intermediate point 60 the voltage ai with respect to the neutral point N and the terminal 10b of the winding element is at the potential ai-a2, this potential being close to that of the neutral point N In the prior art, the unconnected terminal U1 is at potential ai + a2. When it is desired to have more than two operating ranges with a substantially constant power, as illustrated in FIG. 9, it is possible, for example, when the speed exceeds the first switching speed vi, to arrange the switching system 3 with other switches. not shown so as to pass from the star configuration of FIG. 7 to the triangle configuration of FIG. 10, in which the winding elements of each phase are electrically connected in series.

Lorsque la vitesse atteint une deuxième vitesse de commutation v2, le système de commutation 3 peut être agencé pour commuter les éléments de bobinage selon la configuration de la figure 8 pour fonctionner à puissance sensiblement constante. Lorsque la vitesse dépasse une troisième vitesse de commutation v3, le système de commutation 3 peut amener les éléments de bobinage dans la configuration triangle de la figure 11, dans laquelle une partie seulement des éléments de bobinage est alimentée, les interrupteurs 51, 52 et 53 étant fermés et les interrupteurs 41, 42 et 43 ouverts. On a représenté sur la figure 12 un exemple d'évolution de la puissance en fonction de la vitesse pour chacune des configurations isolément. When the speed reaches a second switching speed v2, the switching system 3 can be arranged to switch the winding elements according to the configuration of Figure 8 to operate at substantially constant power. When the speed exceeds a third switching speed v3, the switching system 3 can bring the winding elements into the triangle configuration of FIG. 11, in which only part of the winding elements is energized, the switches 51, 52 and 53 being closed and the switches 41, 42 and 43 open. FIG. 12 shows an example of evolution of the power as a function of the speed for each of the configurations in isolation.

Le basculement des interrupteurs peut être simultané ou non pour chacune des phases. Par exemple, l'interrupteur 41 peut s'ouvrir au moment où l'interrupteur 51 se ferme et inversement. Le basculement peut encore être quasi-simultané. La machine électrique peut comporter plus de deux éléments de bobinage par phase et, à titre d'exemple, on a illustré à la figure 13 une machine électrique qui comporte trois éléments de bobinage par phase, à savoir deux éléments de bobinage 10 et 11 respectivement associés à des interrupteurs 41 et 51 d'une part et 44 et 54 d'autre part et un troisième élément de bobinage 12 pour la phase a, deux éléments de bobinage 20 et 21 respectivement associés à des interrupteurs 42 et 52 d'une part et 45 et 55 d'autre part et un troisième élément de bobinage 22 pour la phase b, et des éléments de bobinage 30 et 31 respectivement associés à des interrupteurs 43 et 53 d'une part et 46 et 56 d'autre part et un troisième élément de bobinage 32, pour la phase c. Dans l'exemple de la figure 13, les éléments de bobinage sont disposés selon une configuration étoile et dans l'exemple de la figure 14 selon une configuration triangle. Switching of the switches can be simultaneous or not for each of the phases. For example, the switch 41 can open when the switch 51 closes and vice versa. The switchover can still be almost simultaneous. The electrical machine may comprise more than two winding elements per phase and, by way of example, there is illustrated in FIG. 13 an electric machine which comprises three winding elements per phase, namely two winding elements 10 and 11 respectively associated with switches 41 and 51 on the one hand and 44 and 54 on the other hand and a third winding element 12 for phase a, two winding elements 20 and 21 respectively associated with switches 42 and 52 on the one hand and 45 and 55 on the other hand and a third winding element 22 for the phase b, and winding elements 30 and 31 respectively associated with switches 43 and 53 on the one hand and 46 and 56 on the other hand and a third winding element 32, for phase c. In the example of FIG. 13, the winding elements are arranged in a star configuration and in the example of FIG. 14 in a triangle configuration.

Les différents interrupteurs peuvent être commutés de manière à permettre à la machine de fonctionner dans une première phase de fonctionnement avec tous les éléments de bobinage en série pour chaque phase, et ensuite, lorsque la vitesse augmente, avec une partie seulement d'entre eux alimentés. Ainsi, dans l'exemple de la figure 13, la machine peut fonctionner dans une deuxième phase de fonctionnement avec les interrupteurs 41, 42 et 43 ouverts et 51, 52 et 53 fermés, les interrupteurs 44, 45 et 46 étant fermés, puis dans une troisième phase de fonctionnement avec les interrupteurs 44, 45 et 46 ouverts et les interrupteurs 54, 55 et 56 fermés. Dans tous les exemples illustrés, les interrupteurs peuvent être des interrupteurs électromécaniques et/ou à semi-conducteurs. Chaque interrupteur peut par exemple comporter plusieurs composants en série et/ou en parallèle selon la puissance à commuter. L'invention n'est pas limitée à une installation de levage et s'applique aux machines-outils, à l'enroulage ou au déroulage, à la propulsion, entre autres. L'invention n'est pas limitée à un fonctionnement à puissance sensiblement constante lorsque la vitesse est supérieure à la vitesse de base. On peut par exemple avoir un fonctionnement avec plusieurs paliers de puissances, la puissance étant sensiblement constante sur chaque palier associé à une plage de vitesses. L'expression comportant un doit être comprise comme étant synonyme de comportant au moins un , sauf si le contraire est spécifié. The different switches can be switched to allow the machine to operate in a first phase of operation with all the coil elements in series for each phase, and then, when the speed increases, with only a part of them powered . Thus, in the example of FIG. 13, the machine can operate in a second phase of operation with the switches 41, 42 and 43 open and 51, 52 and 53 closed, the switches 44, 45 and 46 being closed, then in a third phase of operation with the switches 44, 45 and 46 open and the switches 54, 55 and 56 closed. In all the illustrated examples, the switches may be electromechanical and / or semiconductor switches. Each switch may for example comprise several components in series and / or in parallel depending on the power to be switched. The invention is not limited to a hoisting installation and applies to machine tools, winding or unwinding, propulsion, among others. The invention is not limited to operation at substantially constant power when the speed is greater than the base speed. One can for example have an operation with several power levels, the power being substantially constant on each bearing associated with a range of speeds. The expression containing one must be understood as being synonymous with at least one, unless the opposite is specified.

Claims

1. Polyphase electric machine, for example three-phase, each phase comprises at least two winding elements, comprising a switching system for switching the winding components in one of the following configurations: a first configuration in which all the elements winding are fed in series, for each phase, with voltages (ai, a2) at the terminals of these winding elements which are added, - a second configuration in which for each phase only part of the winding elements is energized, and wherein for each phase at least one unpowered winding element (10; 20; 30) has a first terminal (10a; 20a; 30a) connected to at least one other winding element (11; 21; 31) and a second terminal (10b; 20b; 30b) not connected, the potential of the second terminal being given by that of the first terminal to which is subtracted the induced voltage (a2) by this element non-powered winding (10b; 20b; 30b).

2. Machine according to claim 1, characterized in that the configuration in which the winding elements of each phase are connected in series is a star configuration.

3. Machine according to claim 1, characterized in that the switching system (3) makes it possible to switch the winding elements according to any one of the following configurations: a star configuration in which the winding elements of each phase are fed in series, - a triangle configuration in which the winding elements of each phase are fed in series, - a star configuration in which only part of the winding elements of each phase is fed, - a triangle configuration in which a only part of the winding elements of each phase is fed. 30

4. Machine according to any one of the preceding claims, comprising at least one intermediate point (60; 61; 62) located between two consecutive elements of the winding of a phase and at least one first switch (41; 42; 43) between the intermediate point and one of the winding elements and at least one second switch (51; 52; 53) connected to the intermediate point and to an input (70; 71; 72) of the power supply.

5. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that each phase of the electrical machine comprises exactly two winding elements.

6. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that the winding elements of each phase have the same number of turns. 10

7. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one sensor (9) for performing a reading of the speed of rotation of its rotor.

8. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that it is asynchronous. 15

9. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that during the starting phase, the winding elements are arranged in series in a star configuration.

10. Polyphase electric machine, in particular a three-phase motor, each phase (a; b; c) comprising at least two winding elements (10, 11; 20, 21; 30, 31) comprising a switching system (3) for according to the rotational speed and / or the flux, switching the components of winding according to at least one of the following configurations: a first configuration in which all the winding elements are fed in series, for each phase, by virtue of a first switch connecting these winding elements in the closed state, - a second configuration in which only part of the winding elements is fed, for each phase, from an intermediate point (60; 61; ) located between two consecutive elements of the winding of this phase, and at least one second switch (41; 42; 43) between this intermediate point and an input 30 (70; 71; 72) of the supply, this second switch t in the closed state and the first switch in the open state in this second configuration, the second switch being in the open state in the first configuration.

A method of feeding a machine as defined in any one of the preceding claims, comprising the steps of: - first operating the machine to a first switching speed, all the winding elements with each phase being fed, - switching, when the speed exceeds the first switching speed, the winding elements so as to supply only a part of the winding elements for each phase.

The method according to claim 11, comprising the steps of: - operating the machine up to a first switching speed with the coil elements connected electrically in series in a star configuration; - switching, when the speed exceeds the first switching speed, the winding elements so as to feed only a part of the winding elements for each phase.

Method according to claim 11, comprising the steps of: - operating the machine up to a first switching speed with the winding elements of each phase electrically connected in series in a star configuration and all energized, - from from the first switching speed and up to a second switching speed, operating the machine with the electrically connected winding elements in series in a triangle configuration, - from the second switching speed and up to a third switching speed, operate the machine by feeding only a part of the windings per phase, according to a star configuration, - from the third switching speed and beyond, operate the machine so as to power only only part of the windings of each phase, according to a triangle configuration.

The method of any one of claims 11 to 13, wherein the first switching speed is substantially twice the base speed. 30

The method of any one of claims 11 to 14, wherein the flux when the first switching speed is about to be reached is substantially half of the nominal flux.

Lifting installation comprising an electric machine as defined in any one of claims 1 to 10.