IT9021570A1

IT9021570A1 - Procedimento e dispositivo per l'avviamento di un motore elettrico sincrono monofase.

Info

Publication number: IT9021570A1
Application number: IT021570A
Authority: IT
Inventors: Patrick Achino; Mustapha Labraga; Michel Lajoie-Mazenc; Christian Saubion
Original assignee: Eaton Controls Sa
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1990-09-26
Publication date: 1992-03-26
Also published as: ES2024317A6; FR2653613B1; FR2653613A1; IT9021570A0; DE4033121A1; IT1243054B

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE

La presente invenzione è relativa al comando di un motore elettrico sincrono monofase, e concerne, più particolarmente, un procedimento e un dispositivo che assicurano l'avviamento di un tale motore in un senso di rotazione preferenziale.

Per imporre ad un motore elettrico sincrono monofase un senso di rotazione determinato, dunque un senso di avviamento preferenziale, conviene utilizzare un artificio di tipo elettromagnetico o di tipo meccanico, quest'ultimo tipo richiedendo l'utilizzazione di un dispositivo denominato "antiritorno". Un dispositivo antiritorno meccanico come a camma, utilizzato in modo classico, presenta diversi inconvenienti:

- Costo supplementare legato ai pezzi o parti meccaniche necessarie, in particolare la camma integrata al rotore del motore e una battuta di arresto.

- Un rumore fastidioso, specialmente verso il termine della sua vita operativa, amplificato dalla struttura dell'apparecchio sul quale è montato il motore.

- Durata meccanica dell'assieme limitata a quella del dispositivo antiritorno·

- Tempo di avviamento aleatorio e troppo importante in certi casi.

La presente invenzione mira ad eliminare tutti questi inconvenienti, provvedendo un procedimento ed un dispositivo per l'avviamento di un motore elettrico sincrono monofase in un senso imposto, che non necessita alcun mezzo meccanico particolare, in modo che evita in modo particolare i problemi di rumore e di usura, pur essendo particolarmente affidabile e provvedendo anche un tempo di avviamento stabile, questo per un costo economico.

A tale fine, il procedimento secondo l'invenzione consiste essenzialmente nel preposizionare il rotore del motore su un passo specifico a mezzo di almeno un impulso di corrente monoalternanza isolato, di segno predeterminato, in seguito dopo un tempo sufficiente per la stabilizzazione meccanica del rotore su detto passo nell'alimentare il motore con corrente alternata "onda intera" con una prima alternanza di segno opposto a quella dell’impulso di preposizionamento del rotore .

Così, l'invenzione provvede un procedimento di avviamento che è di natura puramente elettrico, e che può essere facilmente pilotato da un circuito elettronico di comando del motore, utilizzando una tecnologica analogica o numerica, l'attuazione del procedimento potendo essere sincronizzata sull'onda della rete elettrica alternata di alimentazione del motore, in particolare per quanto concerne l'impulso o gli impulsi di preposizionamento del rotore.

Il principio dell'invenzione consiste dunque nel portare ed arrestare il rotore in una posizione angolare specifica, a meno che occupa già precedentemente questa posizione, in seguito nell'avviare effettivamente il motore a partire da questa posizione del rotore ed in condizioni ben determinate, per imporre un senso di rotazione.

In pratica, l'impulso di preposizionamento del rotore deve tuttavia rispondere a certe condizioni, per quanto concerne la sua energia, dunque la corrente media di questo impulso:

Così l’energia dell'impulso di preposizionamento deve essere almeno uguale ad un valore limite inferiore, che è necessario in date condizioni di alimentazione e di ambiente, per vincere le coppie resistenti ed inerziali, e per superare un passo nel caso in cui il rotore non è inizialmente sul passo specifico; nel caso contrario, l'impulso conferma semplicemente la posizione di riposo del rotore.

Inoltre, l'energia dell'impulso di preposizionamento non deve oltrepassare un valore limite superiore, corrispondente alla coppia acceleratrice massima al di là della quale il rotore supererebbe diversi passi e si stabilizzerebbe in una posizione aleatoria.

I valori limite inferiore e superiore definiscono, rispetto a degli intervalli ricercati di tensione della rete alternata di alimentazione e di temperatura ambiente, un campo di comando da rispettare per imporre un senso di avviamento.

In un modo di attuazione preferito del procedimento secondo l'invenzione, al fine di tener conto di tutte le dispersioni, legate in particolare alle variazioni dei parametri di comando e ai componenti, il rotore è preposizionato su un passo specifico a mezzo di diversi impulsi di corrente monoalternanze successivi, isolati nel tempo, tutti di uguale segno ma di energie differenti gli uni dagli altri. Per esempio, si prevede nel presente caso una successione di impulsi di corrente di energie decrescenti nel tempo, il primo impulso essendo quello di maggiore energia e l'ultimo impulso essendo quello di minore energia.

L'utilizzazione di una tale sequenza di impulsi garantisce che almeno uno degli impulsi appartiene al campo di comando da rispettare. Questo assicura, in combinazione con la regressione delle energie della sequenza di impulsi, che l'ultimo impulso di corrente sufficiente per posizionare il rotore su un passo corretto non sia ostacolato dall'impulso o impulsi seguenti, necessariamente di energia troppo debole per fare superare un passo al rotore. Il rotore rimane dunque su una posizione stabile corretta dopo il treno di impulsi, qualunque siano le dispersioni precedentemente menzionate .

L'invenzione ha ancne par oggetto un dispositivo destinato all'attuazione del procedimento sopra definito di avviamento di un motore elettrico sincrono monofase in un senso di rotazione preferenziale.

Questo dispositivo comprende essenzialmente, in combinazione, un interruttore comandato bidirezionale montato in serie col motore, un generatore di impulsi elettrici la cui uscita rende conduttivo l'interruttore comandato, e dei mezzi per la sincronizzazione del generatore di impulsi sulla rete elettrica alternata di alimentazione del motore, il generatore essendo concepito per comandare, a mezzo dell'interruttore, l'alimentazione del motore a mezzo di almeno un impulso di corrente monoalternanza di segno predeterminato, destinato a preposizionare il rotore, in seguito l'alimentazione di questo motore con corrente alternata "onda intera", con una prima alternanza di segno contrario a quella dell'impulso di preposizionamento.

L'interruttore comandato bidirezionale in relazione col generatore di impulsi di corrente può essere un triac, mentre i mezzi per la sincronizzazione del generatore di impulsi elettrici sulla rete alternata sono vantaggiosamente costituiti da un rivelatore di passaggio dallo zero della tensione alternata di questa rete.

Nel caso della generazione di una successione di impulsi di energie decrescenti, il generatore è previsto per rendere conduttivo l'interruttore comandato con dei tempi di ritardo crescenti rispetto a degli istanti di passaggio dallo zero della tensione alternata della rete, in modo da ottenere degli impulsi di corrente successivi di energie decrescenti nel tempo. In altre parole, le energie della sequenza di impulsi sono "calibrate" mediante comando di fase.

In ogni modo, l'invenzione sarà meglio compresa a mezzo della descrizione che segue, in relazione al disegno schematico allegato che rappresenta,a titolo di esempio non limitativo, una forma di esecuzione di questo dispositivo per l'avviamento di un motore elettrico sincrono monofase, e che illustra il funzionamento di detto dispositivo:

la figura 1 è uno schema di principio di un dispositivo conforme alla presente invenzione;

la figura 2 è un diagramma dei segnali elettrici generati o utilizzati dal dispositivo della figura 1.

In figura 1, il riferimento 1 indica un motore elettrico sincrono monofase, alimentato a partire da una tensione alternata V, tra due morsetti 2 e 3, da una rete alternata monofase. Un interruttore di potenza comandato bidirezionale 4, come un triac, è montato in serie col motore 1 tra i morsetti di alimentazione 2 e 3.

Un generatore di impulsi elettrici 5 ha una uscita 6 collegata all’elettrodo di comando dell'interruttore 4, gli impulsi emessi dal generatore 2 rendendo conduttivo l'interruttore 4. Il generatore di impulsi elettrici 5 è esso stesso sincronizzato sulla rete alternata di alimentazione del motore 1 a mezzo di un rivelatore di zero 7, ossia un dispositivo che rivela i passaggi da un valore nullo della tensione alternata V della rete di alimentazione.

Il funzionamento del dispositivo, al momento dell'avviamento del motore 1, è spiegato in modo più preciso dal diagramma della figura 2, le cui linee sovrapposte rappresentano rispettivamente, in funzione del tempo _t:

- la tensione alternata della rete di alimentazione V, presente tra i morsetti 2 e 3;

- i segnali Z emessi dal rivelatore di zero 7;

- la tensione Vm alla quale il motore 1 è effettivamente alimentato in un dato istante;

- l'intensità Im della corrente che attraversa il motore 1.

I segnali Z, erogati dal rivelatore di zero 7 al generatore 5, sono degli impulsi periodici la cui frequenza è doppia di quella della rete di alimentazione.

Nell'esempio qui considerato, il dispositivo è previsto per inviare al motore 1 tre impulsi di corrente successivi II, 12 e 13 di preposizionamento del rotore, tutti di segno positivo e di energie decrescenti.

Questi impulsi sono ottenuti rendendo ad ogni passo il triac 4 conduttivo dopo un certo tempo di ritardo, Tl, T2 o T3 dopo un istante dal passaggio tl, t2 o t3 della tensione V da un valore nullo,con la tensione passando allora da un valore negativo ad un valore positivo, il.tempo di ritardo essendo controllato dal generatore 5. Il triac 4 rimane allora conduttivo sino al prossimo passaggio dallo zero della tensione V. Il primo tempo di ritardo Tl, relativamente piccolo, conduce ad ottenere un primo impulso di corrente II di energia relativamente elevata. Il secondo tempo di ritardo T2, più grande del primo, conduce ad ottenere un secondo impulso di corrente 12 di energia meno importante. Infine, il terzo tempo di ritardo T3, ancora più grande del secondo, conduce ad ottenere un terzo impulso di corrente 13 di energia ancora meno elevata.

Dopo il terzo impulso di corrente 13, il dispositivo rivela un nuovo istante di passaggio t4 della tensione V da un valore nullo, ma con la tensione passando allora da un valore positivo ad un valore negativo. A partire da questo istante t4, il triac 4 è comandato in modo da essere conduttivo in permanenza. Il motore elettrico è così alimentato con corrente alternata "onda intera", con una prima alternanza A di segno negativo, ciò che assicura l'avviamento del motore in un senso determinato.

L'invenzione è applicabile, tra l’altro,ai motori elettrici sincroni monofasi incorporati nei programmatori di apparecchi elettrodomestici,come lavastoviglie e lavatrici, questi motori assicurando il trascinamento in rotazione di un blocco di camme che comanda esso stesso un certo numero di interruttori elettrici. In questa applicazione, e più particolarmente se si tratta di un programmatore di tipo "ibrido", il motore è già pilotato da un circuito elettronico che controlla in particolare la durata del passo di programma; è allora facile incorporare a questo circuito elettronico le funzioni del dispositivo oggetto della presente invenzione, per imporre al motore un senso di avviamento.

Naturalmente, l'invenzione non è limitata alla sola forma di esecuzione di questo dispositivo per lo avviamento di un motore elettrico sincrono monofase sopra descritto, a titolo idi esempio; essa include, al contrario, tutte le varianti di realizzazione e di applicazione che rispettano lo stesso principio. Così non si uscirebbe dall'ambito dell'invenzione modificando il numero degli impulsi di preposizionamento, o invertendo il segno di questi impulsi, purché l'alimentazione si effettui in seguito con una prima alternanza di segno contrario a quella degli impulsi di preposizionamento .

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per l'avviamento di un motore elettrico sincrono monofase, che assicura l'avviamento del motore in un senso di rotazione preferenziale, caratterizzato da ciò che consiste nel preposizionare il rotore del motore (1) su un passo specifico tramite almeno un impulso di corrente monoalternanza isolato (II, 12, 13), di segno predeterminato, in seguito dopo un tempo sufficiente per la stabilizzazione meccanica del rotore su detto passo, nell'alimentare il motore (1) con corrente alternata "onda intera" con una prima alternanza (A) di segno contrario a quella dell'impulso di preposizionamento del rotore.
2. Procedimento per l'avviamento di un motore elettrico sincrono monofase secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che il rotore è preposizionato su un passo specifico a mezzo di diversi impulsi di corrente monoalternanze succesivi (II, 12, 13), isolati nel tempo, tutti di uguale segno ma di energie differenti gli uni dagli altri.
3. Procedimento per l'avviamento di un motore elettrico sincrono monofase secondo la rivendicazione 2, caratterizzato da ciò che il rotore è preposizionato su un passo specifico a mezzo di una successione di impulsi di corrente (II, 12, 13) di energie decrescenti nel tempo (t).
4. Procedimento per l'avviamento di un motore elettrico sincrono monofase secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato da ciò che l'impulso o impulsi (II, 12, 13) di preposizionamento del rotore sono sincronizzati sull'onda (V) della rete elettrica alternata di alimentazione del motore (1).
5. Dispositivo per l'attuazione del procedimento di avviamento di un motore elettrico sincrono monofase in un senso di rotazione preferenziale secondo la rivendicazione 4, caratterizzato da ciò che comprende essenzialmente, in combinazione, un interruttore comandato bidirezionale (4) montato in serie col motore (1), un generatore (5) di impulsi elettrici la cui uscita {&) rende conduttivo l'interruttore comandato (4), e dei mezzi (7) per la sincronizzazione del generatore di impulsi sulla rete elettrica alternata di alimentazione del motore, il generatore (5) essendo previsto per comandare, a mazzo dell'interruttore (4), l'alimentazione del motore (1) a mezzo di almeno un impulso di corrente monoalternanza (II, 12, 13) di segno predeterminato, destinato a preposizionare il rotore, in seguito l'alimentazione di questo motore con corrente alternata "onda intera", con una prima alternanza (A) di segno contrario a quella dell'impulso di preposizionamento .
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato da ciò che l'interruttore comandato bidirezionale, in relazione col generatore (5) di impulsi elettrici, è un triac (4).
7. Disposotivo secondo la rivendicazione 5 o 5, caratterizzato da ciò che i mezzi per la sincronizzazione del generatore (5) di impulsi elettrici sulla rete alternata sono costituiti da un rivelatore (7) di passaggio dallo zero della tensione alternata (V) di questa rete.
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato da ciò che il generatore (5) di impulsi elettrici è previsto per rendere conduttivo l’interruttore comandato (4) con dai tempi di ritardo (TI, T2, T3) crescenti rispetto a degli istanti di passaggio dallo zero (tl, t2, 13) della tensione alternata (V) della rete, in modo da ottenere degli impulsi di corrente successivi (II, 12, 13) di energia decrescenti nel tempo (t).
9. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5 a 8, caratterizzato dalla sua applicazione ad un motore elettrico sincrono monofase (1) incorporato in un programmatore di apparecchio elettrodomestico.
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, applicato più particolarmente al motore di un programmatore di tipo "ibrido”, caratterizzato da ciò che le funzioni di questo dispositivo sono incorporate al circuito elettronico che pilota il motore e che controlla in particolare la durata del passo di programma.