Entraînement triphasé à vitesse réglable.
L'invention concerne un entraînement triphasé à vitesse réglable comportant un moteur asynchrone avec
rotor à bagues., pouvant être connecté à un réseau triphasé
et un moteur à courant continu couplé mécaniquement au
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par l'intermédiaire d'un redresseur non commandé relié aux bagues collectrices du moteur asynchrone.
<EMI ID=2.1> asynchrone engendre une grande tension d'induit pour une faible vitesse de rotation, et que le moteur à courant con-
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cascade TC connue ne conviant que pour de relativement petites gammes de réglage de vitesse.
On connaît, par exemple par la revue ETZ,
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convertisseurs statiques de courant, appelée sous-synchrone, dans laquelle la.puissance de glissement du moteur asynchrone est renvoyée dans le réseau triphasé par l'intermédiaire d'un convertisseur statique commandé. Grâce à cette cascade de convertisseurs statiques sous-synchrone, on peut obtenir une gamme de réglage de vitesse relativement large moyennant des dépenses appropriées. La puissance réactive de la cascade de convertisseurs statiques sous-synchrone qui se compose
de la puissance réactive de la machine, de la puissance réactive de commutation du redresseur et de la puissance réactive de réglage du convertisseur statique, est cependant la plus grande par rapport à tous les autres entraînements dont on peut régler la vitesse.
Le but est de former un entraînement triphasé
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piloté par le réseau, grâce auquel la dépense en composants peut être maintenue faible.
Dans l'entraînement triphasé conforme à l'invention, le groupe de machines constitué du moteur asynchrone et du moteur à courant continu est essentiellement mieux utilisé que dans la cascade TC connue et on peut obtenir une gamme de réglage de vitesse plus large. Le convertisseur statique commandé peut être utilisé aussi bien en fonctionnement en redresseur qu'en fonctionnement en onduleur. Il résulte de ceci des dépenses plus faibles et un besoin en puissance réactive plus faible.
Le moteur à courant continu est de préférence réalisé à l'aide d'un moteur synchrone triphasé alimenté
par l'intermédiaire d'un onduleur commandé et l'onduleur
est connecté en série avec le redresseur non commandé et le convertisseur statique commandé. L'onduleur peut être connecté entre le redresseur non commandé et le convertisseur statique commandé.
Un moteur synchrone triphasé alimenté par un onduleur est également désigné sous le nom de moteur à con-
<EMI ID=10.1> Siemens 45 année 1971, pages 177-182. Ce moteur à convertisseur statique correspond, en ce qui concerne son type de
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à excitation indépendante, le collecteur mécanique étant remplacé par un collecteur électronique, l'onduleur, L'ondu-
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cette manière une solution très économique. Dans le moteur à convertisseur statique, on n'observe pas de limitation de la puissance limite, qui est limitée, dans le moteur à cou-
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par les forces centrifugea apparaissant au collecteur. La cascade de machines "triphasé - triphasé'* conforme à l'invention peut par conséquent également être utilisée pour des
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ment élevées, par exemple comme entraînement réglable très économique pour les pompes d'alimentation de la chaudière dans les centrales électriques, où on a utilisé jusqu'à présent en première ligne des entraînements par turbine.
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tion est expliqué plus en détail dans la suite, à titre d'exemple, à l'aide des figures 1 à 4. Deux exemples d'exécution sont représentés sur les figures 1 et 2, les mêmes composants étant pourvus des mêmes signes de référence.
La figure 1 représente le schéma d'une cascade de machines "triphasé-continu" conforme à l'invention, équipée de convertisseur statique commandé dans le circuit d'induit du moteur à courant continu. Cet entraînement
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constitué d'un moteur asynchrone triphasé 1 avec rotor à bagues et d'un moteur à courant continu 2 à excitation indé-pendante 2a. Le moteur asynchrone 1 et le moteur à courant continu 2 sont couplés mécaniquement entre eux par l'intermédiaire d'un arbre 3. Le couplage mécanique peut également être effectué par l'intermédiaire d'un engrenage ou par exemple dans le cas de la traction par l'intermédiaire de
la voie, ce qui est différent de l'exemple d'exécution. Le moteur asynchrone 1 est raccordé aux phases R, S, T du réseau triphasé 5 par l'intermédiaire d'un appareillage
de coupure 4. Les bagues collectrices du moteur asynchrone
1 sont reliées aux entrées triphasées d'un redresseur non commandé 6, dont les bornes de courant continu 7 et 8 sont connectées dans le circuit d'alimentation 9 pour l'induit
du moteur à courant continu 2. Dans l'exemple d'exécution
le redresseur 6 est composé de six valves non commandées 6a à 6f montées en pont triphasé. Les valves non commandées du convertisseur statique 6a à 6f peuvent par exemple être dos diodes. Le courant d'induit du moteur asynchrone est redressé par le redresseur non commandé 6 et amené au circui' d'induit 9 du moteur à courant continu 2.
Dans le circuit d'alimentation 9 du moteur à courant continu 2, les bornes de courant continu 11 et 12 d'un convertisseur statique commandé 10 sont connectées en série avec le redresseur non commandé 6. Les bornes do courant triphasé du convertisseur statique commandé 10 sont raccordées, dans l'exemple d'exécution, aux phases R, S, T de la ligne triphasée 5 par l'intermédiaire d'un transformateur d'adaptation 13 et d'un appareillage de coupure 14. Dans le cas où le type d'entraînement le permet, l'appareillage de coupure 14 peut être combiné à l'appareillage de coupure
4 en un appareillage de coupure commun. Dans l'exemple d'exécution, une self 15 destinée au lissage du courant con-tinu est introduite dans le circuit d'induit ou de courant continu 9. Dans l'exemple d'exécution, on a prévu, comme
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piloté par le réseau qui est constitué des valves commandées
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statique piloté par .le- réseau peut être réalisé moyennant des frais relativement faibles en composants. Le convertisseur statique piloté par le réseau peut être complété par-une brancha de- roue -libre, ou on peut utiliser, à la place du convertisseur statique piloté par le réseau, un convertisseur statique à commutation forcée. Dans les deux cas les besoins en puissance réactive de l'entraînement sont plus faibles, mais les frais sont cependant largement plus élevés. Il faut encore mentionner que le convertisseur statique 10 peut être constitué de plusieurs convertisseurs statiques connectés en série ou en parallèle. Les valves commandées 10a à lof du convertisseur statique peuvent par exemple être des thyristors. Ils reçoivent leurs impulsions d'amorçage d'un dispositif de commande 11, comme il est d'usage pour les convertisseurs statiques commandés et
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"Convertisseurs statiques pilotés par le réseau, équipés
de thyristors" éditeur Siemens AG 1967, pages 275 à 280.
La figure 2 représente, sous forme d'un second exemple d'exécution, le schéma d'une cascade de machines "triphasé - triphasé" conforme à l'invention avec convertis- <EMI ID=21.1>
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exemple d'exécution, d'un moteur asynchrone triphasé 1 avec
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roulement d'excitation 2'a, qui remplace le moteur à courant continu 2 de l'exemple d'exécution suivant la figure 1 et qui est alimenté par un onduleur 16 connecté dans le circuit d'alimentation 9. Les autres composants de l'exemple d'exécution selon la figure 2 furent déjà décrits en détail au moyen de la figure 1 et leurs possibilités de variations commentées.
La machine synchrone 2' est alimentée, comme déjà mentionné, par l'intermédiaire des sorties triphasées de l'onduleur commandé 16 qui se trouve en série avec le redresseur non commandé 6 et le convertisseur statique commandé 10 dans le circuit d'alimentation 9 du moteur synchrone 2'. Dans ce but, dans l'exemple d'exécution, l'entrée de courant continu 17 de l'onduleur 16 est reliée
à la sottie de courant continu 8 du redresseur non commandé
6 et l'entrée de courant continu 18 de l'onduleur 16 avec l'entrée de courant continu 12 du convertisseur statique commandé 10. L'onduleur commandé 16 est constitué, dans
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en pont triphasé. Les valves commandées 16a à 16f du convertisseur statique peuvent par exemple être des thyristors. La puissance en courant continu prise par l'onduleur commandé
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9 est transformée en puissance en courant alternatif par
cet onduleur et amenée au moteur synchrone 2. L'onduleur 16 est commandé par le dispositif de commande 19, qui amène
aux valves 16a à 16f du convertisseur statique des impulsions d'amorçage ou de commande. Un réglage de phase ne doit pas être prévu dans ce cas. En ce qui concerne l'exécution du dispositif de commande 19, on peut s'en référer au manuel susmentionné. On obtient la solution la plus économique lorsque l'onduleur 16 est piloté par la charge. Dans ce cas, il peut être nécessaire de prévoir dans la gamme inférieure des vitesses, un auxiliaire de commutation qui peut par exemple <EMI ID=26.1>
Il faut avant tout faire remarquer que la puissance P délivrée à l'arbre du groupe de machines 1 et
2 ou respectivement 2' se compose de la puissance mécanique . du moteur asynchrone 1 et du moteur à courant continu 2 ou respectivement du moteur synchrone 2'. Le pourcentage de puissance des différents moteurs est déterminé par le montage et dépend de la caractéristique vitesse - couple de la machine de travail à faire fonctionner...et de la gamme de réglage de vitesse exigée.
L'explication du réglage de vitesse se fait
à l'aide d'un entraînement pour un ventilateur présentant une allure quadratique du couple, pour un réglage de vitesse de rotation allant de la vitesse nominale n de la machine asynchrone jusqu'au repos. En outre, la puissance nominale
de la machine asynchrone vaut deux tiers, et celle de la machine à courant continu 2 ou respectivement de la machine synchrone 2' un tiers de la puissance à délivrer à la machine de travail pour la vitesse de rotation la plus élevée. Vu que le courant d'induit redressé, qui apparaît au redresseur non commandé 6, parcourt l'induit de la machine à courant continu 2 et respectivement l'onduleur 16 du moteur à convertisseur <EMI ID=27.1>
tinue de la machine 2 à la vitesse nominale et respectivement la somme de la tension d'induit au repos redressée et
de la chute de tension à l'onduleur 16 à la vitesse nominale.
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à la f.é.m. de la machine à courant continu 2 et respective-
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ment dans le circuit de courant continu 9. L'entraînement prend une vitesse de rotation, pour laquelle on a la somme
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commande appropriée, on peut régler par pas toute vitesse à l'intérieur de gammes déterminées I, II ou III. L'allure de la tension obtenue dans ce cas est donnée à la figure 3 par la courbe en trait accentué. Dans la gamme supérieure des <EMI ID=39.1>
est valable, l'appareillage de coupure 4 est ouvert et le moteur à courant continu 2 ou le moteur à convertisseur statique 2' fonctionne seul. Ceci est possible par exemple lorsque le couple de rotation nécessaire pour la machine de travail est plus petit que le couple de rotation admissible de la machine à courant continu 2 ou de la machine synchrone 2', comme pour l'entraînement de ventilateur. Pour une plage de commande du convertisseur statique 10 suffisamment large ou, dans le cas où un démarreur est connecté en série avec
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tombe. Une mise hors circuit séparée du moteur asynchrone 1 n'est alors plus nécessaire.
On peut voir à la figure 3 que pour les données choisies le convertisseur statique 10, qui est l'élément déterminant du prix, ne doit être dimensionné que pour 30 % de la puissance totale d'entraînement même pour une
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A la figure 4, la puissance active P est rapportée à la puissance réactive Q sous forme d'un diagramme vectoriel. Le diagramme vectoriel représente la somme obtenue, à couple de rotation constant, de la puissance prise par le
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cascades de convertisseurs statiques normales sous synchrones, à cause de leur meilleure utilisation, conduisent également
à une diminution de la puissance réactive.
En résumé, il faut constater qu'on peut obtenir, grâce à l'entraînement triphasé conforme à l'invention, une large gamme de réglage de vitesse sans augmentation sensible des frais et pour des besoins en puissance réactive faibles. Aussi bien la cascade de machines "triphasé - continu"
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"triphasé - triphasé" conforme à l'invention présentent ainsi aussi bien les-avantages.des cascades TC connues que les avantages de la cascade de convertisseurs statiques sous synchrone sans en présenter les inconvénients susmentionnés. En outre, du moins la cascade de machines "triphasé - triphasé" peut également être utilisée dans des gammes de puissance élevées par exemple dans une gamme de puissance d'environ
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existantes, les gammes de réglage de vitesse et la puissance d'entraînement peuvent être augmentées en installant en plus le convertisseur statique non commandé 10, sans changement des moteurs.
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REVEND ICAT IONS
1. Entraînement triphasé à vitesse réglable comportant un moteur asynchrone avec rotor à bagues pouvant être connecté à un réseau triphasé et un moteur à courant continu couplé mécaniquement au moteur asynchrone, moteur
à courant continu qui est alimenté par l'intermédiaire d'un redresseur non commandé relié aux bagues collectrices du moteur asynchrone, caractérisé en ce que dans le circuit d'alimentation (9) du moteur à courant continu (2) un convertisseur statique commandé (10)relié au réseau triphasé (5)
est connecté en série avec le redresseur non commandé (6).
2'. Entraînement triphasé à vitesse réglable,