CH620065A5 - - Google Patents

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif de commande d'un moteur électrique à courant continu à excitation séparée par aimants permanents, comprenant un pont redres- ft0 seur pour l'alimentation en courant continu du moteur, un ensemble de régulation comprenant un triac dans la branche alternative du pont redresseur, l'angle d'amorçage du triac étant déterminé par un condensateur branché en série avec un réseau de résistances. ,,5

De tels dispositifs sont bien connus et utilisés notamment pour la commande du moteur d'une machine à coudre électrique.

Il est souvent intéressant de prévoir une machine à coudre pouvant être branchée sur des réseaux de tensions différentes. A cet effet, on prévoit généralement un commutateur de tension manuel actionné par l'usager. Ce commutateur agit directement sur les bobinages fixes du moteur, ou sur les enroulements de transformateur, ou encore fait brancher une résistance, éventuellement en série avec une diode, en série avec le moteur.

Une telle disposition présente toutefois l'inconvénient d'un oubli de commutation qui peut entraîner une détérioration du moteur, voire même du régulateur de vitesse.

La présente invention a pour but d'éliminer les risques énoncés ci-dessus.

Le dispositif de commande selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour limiter l'énergie fournie au moteur en fonction de la valeur de la tension d'alimentation dans la branche alternative du pont redresseur, ces moyens agissant sur l'angle d'amorçage du triac lorsque ladite tension excède une valeur prédéterminée.

Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un schéma électrique du dispositif selon l'invention.

La fig. 1 représente ce schéma électrique.

La fig. 2 est un diagramme de la tension aux bornes du condensateur C4.

Le dispositif de commande décrit est appliqué à un moteur de machine à coudre pouvant être alimenté aous 110 V ou sous 220 V.

A partir des bornes d'alimentation R et N reliées au secteur, on alimente le circuit d'une lampe d'éclairage L en série avec un interrupteur IL. Ce circuit est indépendant du circuit de commande du moteurM à excitation séparée par aimants permanents fonctionnant sous courant redressé. Ce moteur M est relié par des bornes 4 et 5 aux deux bornes de sortie, l'une K[ négative, l'autre K2 positive, d'un redresseur en pont comprenant quatre diodes Dj, D^, D3, D4.

L'une des entrées alternatives J de ce redresseur est reliée à la borne N par l'intermédiaire d'un interrupteur IM, avec lampe témoin incorporée, et d'un bobine de déparasitage L,. L'autre entrée F est reliée à la borne R par l'intermédiaire d'un triac T et d'une résistance R2. L'électrode de commande du triac T est reliée à travers un diac D à une borne H d'un condensateur C4, dont l'autre borne est reliée à la borne F du redresseur.

Une diode D6 et une résistance R4, en série avec la diode Dâ, sont branchées en parallèle avec le condensateur Q, l'anode de la diode Dfi étant reliée à la borne H.

Le potentiel appliqué sur la borne H est déterminé par le condensateur C4 et par un réseau RT de résistances. Ce réseau comprend, lorsqu'un interrupteur^ est fermé, en partant de la borne H, une résistance ajustableT^ de compensation des tolérances des composants, une résistance variable Ry en parallèle avec cette résistanceTr et dont le curseur est accessible de l'extérieur de la machine à coudre, une résistanceR5 résiduelle de limitation du courant de commande, en série avec les résistances Tr et Rv, suivie de quatre résistances R10, Ry, Rg et R7, en série formantun rhéostat et présentant des bornes de contact P7, P6, P5, P4 et P3. Ces bornes sont disposées de manière à être mises l'une après l'autre en contact avec une barre B déplaçable sous l'action des organes P et A pneumatiques, de commande de la vitesse du moteur.

La borne P3 peut être reliée par l'intermédiaire de la barre B et de la borne Pj à la borne secteur R. La borne P^ reliée à la borne secteur R à travers la résistance R2, est disposée de manière à être mise en contact avec la barre B lorsque celle-ci ayant commencé son déplacement, à déjà contacté la borne P,, les bornesP2 à P7 étant contactées successivement dans l'ordre décroissant de la résistance totale RT, cet ordre étant évidemment inversé losque la barre B retourne à sa positon dé repos représentée au dessin.

3

620 065

Le circuit de commande comprend encore une diode D5 en série avec une résistance R3 branchées entre la borne H etla borne positive du redresseur, l'anode de la diode Ds étant reliée à la borne H.

En parallèle avec l'interrupteur IM est branché un circuit 11A 5 de commutation de tension. Ce circuit comprend en série une diode D7, une bobine de relais Rl, une résistance ajustable Trb et une résistance R12. Un condensateur C6 branché en parallèle avec la bobine de relais RL assure un taux d'ondulation convenable au courant d'excitation du relais. m

La résistance ajustable Trb permet de régler avec précision le seuil de commutation du relais, cette résistance étant susceptible d'être court-circuitée par un interrupteur S| lorsque le relais a commuté.

Ce relais RL commande également l'interrupteur S3 qui, 15 lorsqu'il est ouvert, fait brancher en série avec la résistance RT, une résistance supplémentaire ajustable Ra et une résistance Ru, une diode D8 étant branchée en parallèle avec cette dernière.

Le relais RL commande encore un interrupteur S2 qui, :o lorsqu'il est fermé, court-circuite une résistance en série avec le moteur M.

Le circuit comprend de plus en certain nombre d'éléments de déparasitage tels qu'un filtre en n comprenant la bobine L, en série dans la ligne d'alimentation N et deux capacités C3 et C[ 25 reliées respectivement aux deux extrémités de la bobine L, et à l'autre borne secteur R, une capacité C, je déparasitage étant en outre branchée entre cette borne R et la masse du moteur. Des inductances haute fréquence L2 et L3 sont prévues sur les lignes d'alimentation du moteur. 10

Un circuit RC, comprenant une résistance Rf, en série avec un condensateur C5, est branché en parallèle avec le triac T pour protéger entre autre ce dernier contre les surtensions lors de son fonctionnement.

Une résistance R! est branchée entre les bornes R et N pour assurer la décharge des condensateurs C( et C3 lorsque la fiche est retirée de la prise.

Le fonctionnement est décrit ci-après:

La machine à coudre est supposée prête à l'emploi avec l'interrupteur IM fermé. La machine est alimentée sous 110 V, les interrupteurs §2 et sont fermé et l'interrupteur est ouvert, la tension n'est pas suffisante pour faire commuter le relais RL. Tant que l'utilisateur n'appuie pas sur l'organe de commande P, la barre B est dans la position représentée à la fig. ^ 1 et les bornes Pi à P7 sont libres. Le circuit de commande du triac est ouvert.

Dès que l'utilisateur appuie sur l'organe de commande P, la barre B se déplace et vient en contact avec la borne Pi, se mettant ainsi sous tension secteur. Pius la barre B rencontre la 50 borne P^ court-circuitant la résistance R^ et enfin la borne Fj, alimentant ainsi le circuit de commande du triac T. Cette manière progressive de mettre le circuit sous (et hors) tension a pour but d'éviter les étincelles sur les contacts Pi et P^ qui, d'une part, sont des sources de perturbations et, d'autre part, sont des 55 sources d'usure rapide des contacts.

Le circuit de commande du triac T est donc alimenté à travers le réseau RT de résistances, la résistance totale étant variable, le condensateur C4 et le diacD. L'angle d'amorçage du triac dépend de la vitesse de variation de la tension aux bornes (,ii du condensateur C4.

Plus la résistance Rj dininue, plus la charge du condensateur C4 est rapide ; le diac D et par conséquent le triac T, seront amorcés plus rapidement. Le temps de conduction du triac T augementera et le moteur M recevra plus de puissance. <,5

La diode D6 et un choix judicieux de la résistance R4 permettant de faire démarrer le moteur à des vitesses aussi " basses que le permettent les forces de frottement de la machine,

ce qui est un avantage certain par rapport aux éléments de déclenchement bidirectionnels à tensions dissymétriques connus qui entraînent des variations rapides et brusques de la vitesse. Pendant l'alternance positive, la résistance R4 limite la charge du condensateur C4 en dérivant une partie du courant dans le circuit de retour, la diode D6 étant conductrice, de sorte que le condensateur C4 n'atteint pas la tension positive de commande du diac. Pendant l'alternance négative, la diode D() est bloquée et il n'y a aucune dérivation de courant, de sorte que le condensateur C4 atteint à un instant donné la tension négative de commande du diac. Le triac ne conduit donc que pendant les demi-alternances négatives et ce pour des valeurs assez grandes de Rr, ce qui permet un bas régime du moteur.

La diode D5 et la résistance R3 associées à la force électromotrice délivrée par le moteur M pendant la période de non-conduction du triac T forment une contre-réaction efficace aux basses vitesses. Pour un réglage donné de la vitesse du moteur, une augmentation du couple résistant du moteur se traduit par une diminution de la vitesse du moteur et une diminution de la force électromotrice délivrée par le moteur pendant la période de non-conduction du triac T.

La tension électromotrice apparaissant à la borne K2 est en opposition avec la tension apparaissant sur la borne H, de sorte que lorsqu'il y a diminution de la tension électromotrice, il se produit une augmentation de la dérivation du courant de charge du condensateur C4 à travers les éléments D5, R3. Le condensateur C4 sera chargé à une tension plus faible pendant les demi-alternances positives et atteindra plus rapidement la tension négative de commande du diac D pendant les demi-alternances négatives. Le triac T sera donc amorcé plus rapidement, son temps de conduction sera plus long et le moteur recevra plus de puissance. Dans un circuit de contre-réaction tel que décrit, la tension électromotrice délivrée par un moteur à courant continu à excitation séparée par aimants permanents ne nécessite, du fait de sa valeur importante, aucune amplification.

La résistance ajustable Tr est réglée au montage de manière à assurer une vitesse déterminée du moteur, quelles que soient les tolérances des composants du circuit, lorsque toutes les résistances R7 à R[0 sont court-circuitées et que la résistance Rv est réglée sur sa valeur maximale, correspondant à une vitesse minimale.

Lorsque la machine est branchée sur le réseau 220 V, le courant qui s'établit à travers le circuit 11A est suffisant pour faire commuter le relais R^. Les interrupteurs S2 et S-, s'ouvrent et l'interrupteur Si se ferme, court-circuitant la résistance ajustable Trb. Ceci permet d'utiliser une résistance de faible puissance et de bas prix, mais cette disposition n'est pas indispensable.

La résistance R17 se trouve alors en série avec le moteur M dans le but de limiter le courant, particulièrement au démarrage ou lors d'un blocage du moteur, afin d'éviter une démagnétisation partielle des aimants permanents. En effet, dans le cas d'un moteur 110 V alimenté sous 220 V, le régime du moteur s'obtient par un réglage de l'angle d'amorçage du triac T et le moteur reçoit des impulsions de courant redressées qui pourraient être trop importantes, d'où la nécessité de limiter le courant à une valeur inférieure à celle provoquant la démagnétisation des aimants du moteur.

La résistance Rn peut évidemment être remplacée par un autre circuit limiteur de courant.

Nous avons vu que pour obtenir un démarrage en douceur du moteur alimenté en 110 V, une dissymétrie de charge du condensateur C4 a été créée en branchant en parallèle la résistance R4 en série avec la diode D^. Pour avoir une contreréac-tion enbas régime du moteur, la seconde dissymétrie formée de la résistance R3 et de la diode D5 crée une dérivation du courant de charge du condensateur C4 dépendant de la vitesse du moteur.

620 065

4

Ces dispositions ne sont plus suffisantes dans le cas où le moteur est alimenté sous 220 V, l'énergie fournie au moteur serait trop grande.

C'est pour cela qu'une contre-dissymétrie formée des résistances Ra et Ru et de la diode D8 a été adjointe lors de 1'utilisâtïôn du réseau 220 V. Cette contre-dissymétrie fait varier, en fait augmente, le temps de charge du condensateur Q et agit donc sur l'angle d'amorçage du triac T de telle façon que, en combinaison avec les dissymétries R4, D6 et R3, D5, le moteur soit alimenté en basse vitesse, par commande de phase de 1

l'alternance négative et par commande de phase d'une manière symétrique des alternances négative et positive lorsque le moteur est en régime de pleine puissance.

Le moteur M recevra donc des impulsions de courant d'intensité amoindrie par rapport à celles qu'il recevrait sans ces 1 éléments Ra, Rn, Dg lorsqu'il est alimenté sous 220 V. En ajustant Ra, on peut régler l'énergie fournie au moteur de façon telle queTénergie mécanique restituée soit la même qu'en fonctionnement sous 110 V, tel que décrit précédemment.

A la fig. 2, on a représenté les variations du potentiel à la -borne H du condensateur C4, en fonction de la tension du réseau pour un moteur à pleine puissance.

Pour obtenir, au régime de pleine puissance du moteur, des impulsions de courant sensiblement égales toutes les 10 ms,, c'est-à-dire pour chaque alternance, les éléments R4, et Rg, ; Rii,D8 sont déterminées de manière que le condensateur C4 atteigne les tensions +UD et — UD de déclenchement du diac D toutes les 10 ms. Lorsque le potentiel du point H atteint la valeur +UD, le condensateur C4 se décharge brusquement jusqu'à une valeur +UDi à travers le diac D et le triac T, puis il ■ continue sa décharge à travers R4 D6. Le condensateur C4 est déchargé avant la fin de l'alternance positive.

Dès le début de l'alternance négative, le condensateur se charge dans l'autre sens à travers RT, Rlt, Ra. Dès que le potentiel au point H atteint la valeur — UD, le condensateur se ■

décharge brusquement jusqu'à une valeur — UD1 à travers le diac D et le triac T, puis il continue sa décharge à travers R^, Dg, Rt et atteint une valeur — UD2au moment où l'alternance redevient positive. Dès cet instant, le condensateur C4 recommence à être chargé, dans l'autre sens, à travers RT, D8, Ra jusqu'à ce que le potentiel au point H atteigne la valeur + UD.

On voit que cette dissymétrie des temps de charge et de décharge du condensateur C4 permet de déclencher le diac, et donc le triac, toutes les 10 ms, lorsque le moteur doit tourner à 1 plein régime, et permet de déclencher le diac, et donc le triac, à chaque alternance négative, permettant un bas régime du moteur, tout en répondant à la nécessité de limiter l'énergie fournie à un moteur 110 V alimenté sous 220 V.

On pourrait bien sûr dans un premier temps n'utiliser que la résistance Ra pour créer une variation du temps de charge et de décharge du condensateur C4 lors de la commutation de la tension d'alimentation ; dansce cas, il n'y aurait pas de dissymétrie. On pourrait aussi, en lieu et place de la résistance Ra brancher, lors de la commutation des tensions, un condensateur supplémentaire en parallèle avec le condensateur C4, ce qui fait également varier le temps de charge, la capacité étant plus grande.

Il est évident qu'une limitation telle qu'elle est obtenue par les éléments Rj, Rn et D8 peut être utilisée sans le concours des éléments de dissymétrie R^ D^ et R3 D5 décrite plus haut. Seulement, la combinaison de tous ces éléments donne des résultats très avantageux dans le cas de la commande du moteur d'une machine à coudre électrique où il est intéressant de pouvoir avoir une régulation à très bas et haut régime.

Il va de soi qu'une telle limitation ne s'applique pas essentiellement aux machines à coudre, mais à toute commande de moteur à courant continu à excitation séparée par aimants permanents, alimenté par le réseau à travers un triac et un pont redresseur.

1 feuille dessins

Claims (11)

620 065

1. Dispositif de commande d'un moteur électrique à courant continu à excitation séparée par aimants permanents, comprenant un pont redresseur pour l'alimentation en courant continu du moteur, un ensemble de régulation comprenant un triac dans 5 la branche alternative du pont redresseur, l'angle d'amorçage du triac étant déterminé par un condensateur branché en série avec un réseau de résistances, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour limiter l'énergie fournie au moteur en fonction de la valeur de la tension d'alimentation dans la branche alternative 111 du pont redresseur, ces moyens agissant sur l'angle d'amorçage du triac lorsque ladite tension excède une valeur prédéterminée.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une résistance (Ra) supplémentaire susceptible d'être branchée en série avec le réseau de résistances 15 lorsque ladite tension excède ladite valeur prédéterminée.

2

REVENDICATIONS

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent en outre une résistance (Ru) branchée en parallèle avec une diode (D8), ces deux éléments étant susceptibles d'être branchés en série avec le réseau de résistan- 2(1 ces et la résistance (Ra) supplémentaire lorsque ladite tension excède ladite valeur prédéterminée.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit limiteur de courant dans la branche continue du pont redresseur. 25

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit comprend une résistance (Ri7) susceptible d'être branchée en série avec le moteur (M) lorsque ladite tension excède ladite valeur prédéterminée.

6. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caracté- 30 risé en ce qu'il comprend un interrupteur (S3) branché de manière à court-circuiter lesdits moyens tant que ladite tension n'atteint pas ladite valeur prédéterminée.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un interrupteur (S2) branché de manière à court- 35 circuiter le circuit limiteur de courant tant que ladite tension n'atteint pas ladite valeur prédéterminée.

8. Dispositif selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de commande de commutation des interrupteurs (S2, S3) sensible à la valeur de la tension d'alimen- 40 tation dans la branche alternative du pont redresseur.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit circuit de commande comprend un relais, les deux interrupteurs (S2, S3) présentant des contacts commandés par le relais dont la tension de commutation est égale à ladite valeur 45 prédéterminée.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit circuit comprend une résistance ajustable (Trb) permettant de fixer avec précision la tension de commutation du relais.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce 511 qu'un interrupteur (SJ est branché en parallèle sur la résistance ajustable, cet interrupteur étant commandé par le relais de manière à court-circuiter la résistance ajustable lorsque ladite tension excède ladite valeur prédéterminée.