BE743602A

BE743602A -

Info

Publication number: BE743602A
Authority: BE
Priority date: 1969-12-23
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1970-05-28

Description

"Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, réglable et commandé, pour l'alimentation de moteurs à courant alternatif
Le perfectionnement faisant l'objet de la présente invention est relatif à un groupe onduleur au convertisseur statiqua de fréquence, réglable et commandé, pour l'alimentation de moteurs à courant alternatif, avec réglage et commande de la fréquence et de la grandeur du courant de charge, groupe où, conformément au brevet principal N 711.931, on prévoit, par phase, pour régler la tension de sortie du convertisseur statique de fréquence, au moins un alternateur tournant en synchronisme avec le moteur et agissant comme générateur de synchronisation, lequel comporte un dispositif qui maintient constante l'amplitude de cette tension de sortie, indépendamment de la vitesse,

et où il est prévu des potentiomètres

électroniques qui modifient l'amplitude ec la phase ou la fré- quence des valeurs ajustées par le g@nérateur de synchronisa- tion.

Suivant le brevet N 711.931, on emploie à cet effet, en guise de générateur de synchronisation, un alternateur tour- nant en synchronisme'avec le moteur. Dans ce cas, il apparaît à la sortie de l'alternateur une tension qui demeure constante indépendamment de la vitesse et pour laquelle l'amplitude, la phase ou la fréquence- de cette- tension du générateur de synchro- nisation sont modifiées par-des potentiomètres électroniques y raccordés. Dans le brevet principal, on a décrit deux exemple d'exécution pour la machine génératrice de synchronisation.

D'une part, on a décrit des g-nérateurs de Hall montés séparément du moteur ou incorporés à celui-ci. Une autre solution consis- te à disposer sur le rotor du moteur une bague munie de lan- guettes bonnes conductrices d'électricité, espacés à des inter- valles égaux au pas polaire, le stator étant pourvu d'un cir- cuit oscillant dont la bobine possède un noyau de fer, à tra- vers l'entrefer duquel passe les languettes.

La présente invention suggère une troisième solution, plus simple,qui est caractérisée en ce que l'alternateur est constitué par une machine asynchrone à induit à bagues collec- trices, machine dont un enroulement triphasé est alimenté par une tension alternative triphasée, tandis que l'autre enroule- ment à courant triphasé débite une tension qui fournit celle du gnrateur de synchronisation, et en ce qu'il est prévu des moyens pour déceler l'axe.';de l'enroulement de la machine asynchrone à induit à bagues collectrices par rapport à l'axe de l'enroulement du moteur à courant alternatif.

Dans ce cas, on a la possibilité d'appliquer au rotor de la machine asynchrone la tension alternative et de recueil-

lar à partir du stator la tension fournissant celle du géné-
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rateur de synchronisation;- ôur5ementrelést8tor et le rotor entre eux.

Les Figs. représentent cet ex.,:e ütexcution: La Fig. 1 représente la dispasi4--4zn d'ensemble des machines, tandis que la Fi.,. 2 repr-s-=e le montage électrique. Dans la Fig. 1, le chiffre de ré-5#ance 1 désigne le moteur. Les enroulements statori ques dj eur sont désignés par R,tS,v et T,. Le rotor, qui représen4----Z.garr-itation de la machine, est désigné par E,. Le chiffre Óe référence 2 désigne la machine génératrice de synchronis atien qui tourne en syn- chronisme électrique avec le moteur. C'est une machine asynchrone à enroulements statoriques R2,S2, T2 et à enroulements
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rotoriques r2,s2,t2. Les arbres de 1ia$On entre le moteur et la machine asynchrone sont désignés par 3 et 4.

On doit dé-
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sormais adopter des dispositions qui noeoculement assurent la marche synchrone des deux machines, mais encore établissent la concordance des phases ou un angle déterminé entre celles-ci.
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Dans la Fig.l, on a représenté deux c<3yens .our atteindre ce but, à savoir, d'une part, la possibilité de décaler la stator.

Ceci est indiqué par le système 5, composé d'un pignon 6 et d'une couronne dentée 7.solidaire du stator, système qui peut être manoeuvré à l'aide d'un volant à main 8. Il va de soi que
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le décalage peut être aussi effictué à 1.ei.de d'un servo- moteur. En actionnant le volant à main, on décale les axes
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des enroulements R2,S2,T2 par rapport à ceux du moteur, . également savoir, R1,S1T1. Dans ce cas, il se pcoduiit un décalage de la phase des tensions (R2,S2,T2 et donc de la tension du générateur de synchronisation) induites daas le stator. Une autre solution possible est indiquée dans cette même Fig.

On a représenté dans celle-ci un accouplement 9 qui relie entre

eux les arbres 3 et 4. Cet accouplement peut être décalé à l'aide du levier 10, de telle manière que l'axe des enroule- ments rotoriques r2,s2,t2 peut être décalé par rapport à l'en- roulement inducteur E1 du rotor. on obtient alors le même effet qu'on décalant le stator.

Le chiffre de référence 11 désigne un engrenage, qui est nécessaire lorsque les nombres respectifs des paires po- laires des deux machines sont différents. Pour obtenir néan- moins des tensions synchronisées, il faut établir entre les vitesses un rapport approprié à celui existant entre les nom- bres des paires polaires. Ceci est réalisé par l'engrenage 11.

L'élaboration de la tension du générateur de synchro- nis ation à partir des tensions de la machine asynchrone 2 in- duites dans le rotor est représentée dans la Fig. 2. La rotor se voit appliquer la tension alternative UN à la fréquence in- variable fN du réseau. On recueille au stator la tension UG du générateur laquelle possède la fréquence fG¯fN, compte tenu du sens de rotation,fG étant la fréquence qui correspond au sens de rotation.

Les deux tensions UN et UG sont appliquées ' aux mélangeurs 12, l'ordre des phases de la tension alternative étant permuté; il y apparaît alors par multiplication une ten- sion UA, qui comprend des membres avec la fréquence fG¯ 2 fil et la fréquence fG- Le membre avec la fréquence fG ¯2 fN est en phase dans toutes les trois phases, tandis que dans le membre avec la fréquence fG,les phases sont décalées chacune de 120;

si l'on ne permute pas l'ordre des phases de la tension alternative UN à l'entrée des mélangeurs, le membre avec la fréquence fG¯ 2 fN devient triphasé, tandis que le membre avec la fréquence fG devient en phase. Zn ce qui concerne la

commande du moteur, c'est le premier cas (celui représenté) qui est pris en considération. Le premier membre est donc une tension homopolaire, le second étant une tension directe dans le send du compte des composâtes symétriques. Les 3 phases de la tension UA sont totalisées dans le totalisateur.

Ainsi. toutes les composantes triphas@es, c'est-à-dire, les systèmes directs, sont éliminées, tandis que les membres en phase, c'est- à-dire, les systèmes homopolaires, apparaissent à la sortie avec une triple amplitude. Il s'établit donc une tension 3
UA'qui possède une amplitude triple de UA et qui ne comprend plus que le membre avec la fréquence fG¯ fN. Cette tension est décalée à 180 dans le circuit inverseur 14, de sorte que l'on obtient - 3UA'. La tension est ensuite appliquée à un diviseur de tension 15, de sorte qu'il apparaît désormais à la sortie une tension -UA, qui possède la même amplitude que UA.

Le diviseur de tension démultiplie donc dans un rapport de 3: 1. Par conséquent, cette tension est répartie sur les trois phases et est appliquée aux totaliseurs 16. Ceux-ci reçoivent en autre directement la tension U . On obtient -- désormais à la sortie des totalisateurs 16, dans les trois - phases, les tensions Uo, qui sont égales à UA - UA'. Par suite de l'addition, les membres avec la fréquence fG¯ 2fN, disparaissent et il ne demeure plus que les membres avec la fréquence fG, qui comportent, dans les trois phases, un dé- phasage mutuel de 120 . Cette tension de sortie est la tension désirée Uo du générateur de synchronisation.- La fréquence fG représente alors la fréquence désirée du moteur.

Conformément à la disposition suivant le brevet princi- pal, cette tension est composée avec une tension U90, dépha- sée à 90 par rapport à la première. La tension U90 peut être obtenue à l'aide d'un circuit déphaseur 17. Cette dernière

tension compose convenablement les composantes de la tension des différentes phases de telle manière que l'on obtient au total une'amplitude égale, mais décalée de 90 . Or, la tension qui apparaît au stator de la machine 2 n'est pas indépendante de la vite.se. Elle subsiste cependant enc.,re pour une vitesse zéro du moteur.

On a donc la possibilité de prévoir une régu- lation de la tension qui, pour toutes les vite..ses depuis zéro jusqu'à la vite@e nominale, dans les deux sens de rotation, règle la tension à une valeur constante, A cette fin, les ten- sions Uo et U90 sont redressées dans le redresseur 18 et appli- quées à un comparateur 19, où elles sont comparées avec une tension prescrite Vsoll. La différence, c'est-à-dire, l'écart de la valeur prescrite, est ensuite amplifiée dans l'amplifi- cateur 20 et appliquée aux mélangeurs 12.

La tension différen- tielle influence les mélangeurs, en.raison de la division, de telle manière que U, et donc aussi Uo,de même que U90, possè- dent la même amplitude à toutes les vite.ses. Les tensions Uo et U90, qui sont ainsi maintenues à la même amplitude, sont dé- sormais traitées de la même manière que dans le système suivant le brevet principal. Elles sont donc appliquées à des potentio- mètres électroniques qui, compte tenu de la phase et de la gran- deur, appliquent finalement la tension du générateur de syn- chronisation aux onduleurs ou convertisseurs statiques de fréquen- ce qui alimentent le moteur et peuvent ainsi gouverner la vites- se et la charge.

Claims

--.=--..., R E V E N D I C A T I O N S 1. Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, méglable et commandé, pour l'alimentation de moteurs à courant alternatif, avec réglage et commande de la fréquence et de la grandeur du courant de charge, groupe où, conformément au brevet <Desc/Clms Page number 7> principal N 711.931, on prévoit, par phase, pour régler la ten- sion de sortie du convertisseur statique de fréquence, au moins un alternateur tournant en synchronisme avec le moteur et agis- sant ccmme générateur de synchronisation, lequel comporte un dispositif qui maintient constante'l'amplitude de cette tension de sortie, indépendamment de la vitesse,

et où il est prévu des potentiomètres électroniques qui modifient l'amplitude et la phase ou la fréquence des valeurs ajustées par le générateur de synchronisation, caractérisa en ce que l'alternateur est constitué par une machine asynchrone à induit à bagues collec- trices, machine dont un enroulement triphasé est alimenté par une tension alternative triphasée, tandis que l'autre enroule- ment à courant triphasé débite une tension qui fournit celle du générateur de synchronisation, et en ce qu'il est prévu des. moyens pour déceler l'axedesenroulements de la machine asynchrone à,induit à bagues collectrices par rapport à l'axe des enroule- ments du moteur à courant alternatif.

2.Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, réglable et commande, suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un mélangeur est raccordé par phase au stator de la machine asynchrone, mélangeur auquel on applique en outre la ten- 'sion alternative; en ce qu'il est prévu un totalisateur,auquel on applique les trois phases de la tension de sortie du mélan- geur ; en ce qu'un inverseur est raccordé au totalisateur, in- verseur relié à un diviseur de tension; et en ce qu'il est prévu un autre totalisateur par phase, auquel on applique la tension. de sortie du mélangeur, ainsi que la tension de sortie du divi- seur de tension, de sorte que la tension du générateur de syn- chronisme s'établit à la sortie de ce totalisateur.

3. Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, <Desc/Clms Page number 8> réglable et commandé, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la tension du générateur de synchronisation se voit affecter un système de régulation qui maintient cette tension à une valeur constante, indépendamment de la fréquence.

4. Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, réglable et commandé, suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu un comparateur auquel sont appliquées la tension du générateur de synchronisation et une tension pres- crite et à la- sortie duquel est recueillie la différence de.¯ ces deux tensions, et en ce que cette tension est appliquée, à travers un amplificateur, aux mélangeurs, qui modifient la tension jusqu'à ce que s'établisse la tension désirée.

5. Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, caractérisé réglable et Commandé, suivant la revendication )/en ce qu'un système de décalage du stator est adjoint au générateur asynchro- ne, système qui décale l'axe des enroulements du stator du générateur par rapport à l'axe des enroulements du stator du moteur.

6. Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, réglable et commandé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre du générateur asynchrone est.relié à l'arbre du moteur par l'intermédiaire d'un accouplement ajustable, de sorte que l'axe des enroulements du rotor du générateur asynchrone peut être décalé par rapport à l'axe des enroulements du rotor du moteur.

7. Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, réglable et commandé, suivant la revendieation 1, caractérisé en ce que l'arbre du générateur asynchrone et l'arbre du moteur sont reliés entre eux par un engrenage dont le rapport de tran= mission compense la différence entre les nombres respectifs des paires polaires des deux machines. <Desc/Clms Page number 9>

8. Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, réglable et commandé, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour obtenir une composante, décalée de 90 suivant la revendication 5 du brevet principal, de la tension du générateur de synchronisation, on raccorde un déphaseur à la tension fournie par la machine asynchrone.

9. Groupe onduleur ou convertisseur statique de fréquence, réglable et commandé, suivant les revendications 3 et 8, caractérisé en ce que pour obtenir la grandeur réglée, on redresse la tension du générateur de synchronisation et la tension décalée de 90 ,