Installation comprenant un moteur polyphasé à commutation électronique Dans les brevets antérieurs Nos 394364, 419316 et 422131 a été décrite une technique de mise en forme du courant d'entraînement d'un moteur à commutation électronique, singulièrement d'un moteur à induction, par le procédé de découpage de phase , dont le principe sera rappelé brièvement en relation avec la fig. 1 du des sin annexé.
Le bobinage moteur 3 est inséré dans un pont de 4 transistors de commutation 1, l', 2 et 2' travaillant en diagonale. Un type d'alternance correspond à la diago nale 1-2 et l'autre type à la diagonale l'-2'.
Les transistors 1 et l' sont dits de mise en forme ou de découpage de phase et fonctionnent de la manière suivante Supposons la diagonale 1-2 engagée. En vertu de la self-induction de la bobine 3 additionnée éventuellement de celle d'une bobine auxiliaire, le courant croît pro gressivement. Lorsqu'il atteint un seuil de consigne supé rieur, le transistor 1 est brusquement bloqué, ce qui per met au courant moteur de se refermer par la diode 4 et le transistor 2 jusqu'à ce que sa valeur tombe au-des sous d'un seuil de consigne inférieur à partir duquel la commutation est rétablie et ainsi de suite.
Les seuils de consigne sont définis par une tension pilote dont le courant moteur épouse approximativement la forme.
De par leur fonction simple, les transistors 2 et 2', conducteurs tout à tour, sont dits de commutation alternée<B> .</B>
Les différentes phases d'un moteur polyphasé, singu lièrement triphasé, sont alimentées individuellement, con formément au principe illustré à la fig. 1, le système de tensions pilotes étant également triphasé.
Une alimentation partiellement commune des bobi nages d'un moteur triphasé couplés en étoile ou en triangle présente des avantages économiques et tech niques, mais ne s'accommode pas d'une simple généralisa- tion de la fig. 1, comme il est possible de le démontrer au moyen de la fig. 2.
La généralisation du circuit selon la fig. 1, appliquée au circuit selon la fig. 2, consisterait à avoir en 6, 6' et 6" des transistors de mise en forme, tandis que les transis tors 7, 7' et 7" seraient à commutation alternée, avec la condition que le transistor 7 est bloqué lorsque le transis tor 6 travaille et de même pour les couples suivants.
Si l'on veut engendrer de cette manière un système de courants triphasés quasi sinusoïdaux, il faut admettre, à chaque cycle, la conduction simultanée de deux transis tors de commutation alternée (7, 7' et 7") sur un cer tain angle électrique. Cette conduction simultanée est incompatible avec la présence d'une tension induite dans les bobinages de phase, tension qui serait court-circuitée entre les deux transistors en question.
La présente invention a précisément pour but de ren dre possible l'application de la technique de commuta tion électronique décrite plus haut à des moteurs poly phasés dont les bobinages de phase sont connectés en étoile ou en<B> </B>triangle<B> .</B>
L'invention a plus précisément pour objet une ins tallation comprenant un moteur polyphasé à commuta tion électronique et un circuit associé d'alimentation des bobinages de phase du moteur à partir d'une source de tension continue, ce circuit comprenant une paire d'élé ments de commutation attribuée à chaque phase pour engendrer dans ledit bobinage un courant alternatif quasi sinusoïdal, caractérisée par le fait que les bobina ges de phase sont reliés en triangle ou en étoile, et par le fait que ledit circuit comprend des moyens agencés de manière à rendre les éléments de commutation de cha que paire alternativement conducteurs, de manière que les points d'alimentation desdits bobinages soient parcou rus par des courants au moins approximativement alter natifs.
Les fig. 2 et 3 du dessin annexé représentent, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'in vention.
La fig. 2 représente un mode de couplage des bobi nages de phase dit en étoile , le circuit d'alimentation étant représenté d'une manière simplifiée.
La fig. 3 représente un mode de couplage des bobi nages de phase dit en triangle , le circuit d'alimenta tion étant représenté plus en détail.
Dans le couplage reproduit à la fig. 2, les trois bobi nages de phase sont désignés par les références 8, 9 et 10 et sont reliés à un point commun 0 par l'une de leurs extrémités. L'autre extrémité de chacun des bobinages 8, respectivement 9 et 10, est reliée au point commun (R, S, T) de deux éléments de commutation en série constitués par des transistors complémentaires 6 et 7, respectivement 6' et 7', 6" et 7".
Contrairement aux transistors 1 et 2, respectivement l' et 2' d'une paire du circuit représenté à la fig. 1 qui constituent respectivement un transistor de mise en forme et un transistor de commutation alternée , les transistors 6 et 7, respectivement 6' et 7', 6" et 7" d'une même paire de la fig. 2, ont la même fonction qui con siste à mettre en forme le courant d'alimentation de la même manière que les transistors 1 et l' de la fig. 1.
On n'a donc non plus une mise en forme ou un découpage de phase par les transistors inférieurs et une commuta tion alternée par les transistors supérieurs, mais un découpage de phase par tous les transistors de commu tation. Le découpage de phase opéré alternativement par les deux transistors d'une même paire permet de considérer que les points d'alimentation R, S et T du bobinage sont parcourus par des courants alternatifs obtenus par mise en forme du courant continu.
Ce circuit présente des avantages principaux par rap port au circuit d'alimentation selon la fig. 1.
Un avantage économique tient premièrement à la suppression de la moitié des canaux de commutation, comme il relève d'une comparaison de la fig. 2 et de la fig. 1 multipliée par trois phases.
Le même avantage découle du couplage en trian gle de la fig. 3, par ailleurs plus complète, bien qu'une seule phase du circuit de commutation soit représentée.
On retrouve les bobines motrices 8, 9 et 10, tandis que les bobines 11, 12 et 13 sont des inductances auxi liaires, ajoutées lorsque l'inductance propre des bobines motrices serait insuffisante.
Les résistances, de très faible valeur, 14 et 15, dites résistances paramétriques , traduisent le courant mo teur en une tension proportionnelle qui est découpée à haute fréquence par le transistor 16, transmise par trans formateur du primaire 17 à la bobine secondaire 21 puis détectée par la diode 23 pour restituer une tension pro portionnelle au courant moteur, dite tension paramé- trique , qui vient se soustraire à la tension pilote 26, appliquée à la résistance ajustable 22 par l'intermédiaire du transistor inverseur 25.
Lorsque la tension paramétrique appliquée à la base du transistor 24 est égale ou supérieure à la tension pilote engendrée aux bornes de la résistance 22, le trans istor 24 est bloqué, tandis qu'il est conducteur dans le cas contraire.
Lorsque le transistor 24 est bloqué (courant moteur égal ou supérieur à sa valeur instantanée de consigne) les canaux de commutation sont également bloqués. Dans le cas contraire, le transistor 28 est conducteur, état qui doit être transmis au transistor de commutation 6 ou au transistor de commutation 7 selon l'alternance considérée. Cet aiguillage est commandé par une ten sion rectangulaire 27, en phase avec la tension pilote. Les alternances positives de cette tension 27, débloquent les transistors 29 et 30, tandis que les alternances néga tives bloquent ces deux transistors.
Lorsque les transistors 29 et 30 sont bloqués (alter nances négatives de 27) la conduction du transistor 28 n'entraîne que la conduction du canal conduisant au transistor de commutation 6 par les transistors 31, 32 et 33, tous simultanément conducteurs.
Lorsque les transistors 29 et 30 sont conducteurs (alternances positives de 27) le transistor 31 et le canal correspondant sont bloqués par la conduction du trans istor 30 tandis que la conduction du transistor 29 per met celle du transistor 34 lorsque le transistor 28 est conducteur, d'où déblocage du transistor de commuta tion 7 par le canal comprenant les transistors 35, 36 et 37, tous simultanément conducteurs.
Le transistor auxiliaire 38 assure, par son circuit asso cié, un temps de blocage minimum consécutif à chaque découpage. La résistance 39 engendre une réaction qui détermine la différence entre les seuils de blocage et ceux de déblocage de manière à ne pas avoir un décou page de fréquence trop élevée. L'alimentation de puis sance est assurée entre la masse et la tension -h U. La tension du conducteur 40 est légèrement négative par rapport à la masse (6V). La tension du conducteur 41 est légèrement positive par rapport à la masse (10V). La tension du conducteur 42 est légèrement négative par rapport à -h U (6V). La tension du conducteur 43 est légèrement positive par rapport à -h U (6V).
Le transistor 16 de découpage de la tension paramé- trique engendrée aux bornes des résistances 14 et 15 est excité par une tension à haute fréquence, transmise par le bobinage 18 à travers une résistance de limitation 19. On remarquera que la disposition adoptée ici permet le contrôle du courant des deux alternances par un même transistor de découpage. Il présente encore l'avantage de doubler la tension paramétrique engendrée par un courant dû à la conduction accidentelle simultanée des transistors 6 et 7 et par là d'accélérer le blocage.
Il en serait ainsi, par exemple, lors du claquage, par court- circuit, de l'un des transistors 6 ou 7 et du déblocage de l'autre.
Outre l'avantage économique résultant de la suppres sion de la moitié des canaux de commutation, le cir cuit décrit ci-dessus offre encore des avantages tech niques importants.
Les moteurs en question présentent, en effet, la parti cularité de consommer un courant de démarrage et de surcharge sensiblement égal au courant nominal maxi mum. Il y aurait alors un grand intérêt de prévoir la possibilité d'une commutation série-parallèle des bobi nages, le démarrage et les faibles vitesses étant opérés dans le mode série , tandis que les grandes vitesses s'opèrent dans le mode parallèle . Le mode série- parallèle engendrerait toutefois un saut très important de couple et de vitesse maximum, dans le rapport 4/1.
Les mêmes avantages résultent du couplage étoile-trian- gle, mais avec un saut de 3/1 souvent mieux adapté au besoin de la cause.
Le couplage étoile-triangle nécessite 6 fils de liaison au moteur, tandis qu'il en faudrait 12 pour le couplage série-parallèle triphasé. Le démarrage dans le mode étoile<B> </B> permet non seulement d'augmenter le couple, mais en accusant une inductance beaucoup plus élevée des bobines motrices, il permet un découpage, toujours maximum au démar rage, de fréquence plus basse, propre à ménager les transistors de puissance.
En plus de l'avantage économique relatif à la sup pression de la moitié des canaux de commutation, il faut mentionner l'avantage technique dû à l'augmention de fiabilité et à la réduction d'encombrements consé cutifs.
En résumé, l'installation décrite présente les avanta ges suivants - La réduction par moitié du nombre des canaux de commutation par rapport aux précédentes solutions proposées d'où réduction de prix, d'en combrement et de probabilité de panne.
- Le démarrage et le fonctionnement aux faibles vitesses peuvent admettre un couple trois fois plus élevé par le couplage étoile , tandis que le cou plage<B> </B>triangle<B> </B> permet d'atteindre une vitesse trois fois plus élevée que le précédent.
- Le démarrage selon le couplage étoile permet encore de limiter la fréquence de découpage grâce à une inductance trois fois plus élevée, d'où une moindre sollicitation des transistors de puis- sance. - La commutation étoile-triangle ne nécessite que 6 fils de liaison au moteur alors qu'il en faudrait 12 pour le couplage série-parallùle triphasé. L'invention a été décrite en relation avec un moteur triphasé, mais il est clair que son principe peut être étendu à un nombre quelconque de phases.
Le principe et les avantages de la solution proposée ne sont, de même, pas limités aux moteurs à induction mais s'éten dent, au contraire, aux moteurs à rotor à aimant per manent, à inducteur bobiné, à ponts magnétiques, etc.