FR2634603A1 - Control circuit, with speed governor, for a monophase asynchronous motor, and module enabling such a control circuit to be constructed from a conventional control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
CIRCUIT DE COMMANDE, A VARIATEUR DE VITESSE, D'UN MOTEUR
ASYNCHRONE MONOPHASE, ET MODULE PERMETTANT LA REALISATION
D'UN TEL CIRCUIT DE COMMANDE A PARTIR D'UN CIRCUIT DE
COMMANDE CLASSIQUE.CONTROL CIRCUIT, WITH SPEED VARIATOR, OF A MOTOR
ASYNCHRONOUS SINGLE PHASE, AND MODULE FOR ENABLING
OF SUCH A CONTROL CIRCUIT FROM A CIRCUIT OF
CLASSIC ORDER.
La présente invention concerne un circuit de commande, à variateur de vitesse, d'un moteur asynchrone monophasé, du type dans lequel le démarrage s'obtient grâce à un enroulement auxiliaire alimenté à partir de la phase du courant alternatif d'alimentation grâce à un circuit comprenant un élément de déphasage, généralement un condensateur monté en série.The present invention relates to a control circuit, with variable speed drive, of a single-phase asynchronous motor, of the type in which starting is obtained by means of an auxiliary winding supplied from the phase of the alternating current supply by means of a circuit comprising a phase shift element, generally a capacitor connected in series.
D'une manière générale, on sait que selon la technique utilisée à l'heure actuelle, l'enroulement principal du moteur est alimenté à partir de deux conducteurs du réseau (neutre et phase) par l'intermédiaire d'un circuit de commande comprenant, en série sur le circuit de phase, un interrupteur commandable, par exemple un triac, dont la borne de commande est pilotée par un circuit électronique permettant de régler l'angle de conduction de l'interrupteur en fonction d'une consigne, étant entendu qu'une variation de cet angle de conduction engendre une variation de la vitesse de rotation du moteur.Generally, it is known that according to the technique used at present, the main winding of the motor is supplied from two conductors of the network (neutral and phase) via a control circuit comprising , in series on the phase circuit, a controllable switch, for example a triac, the control terminal of which is controlled by an electronic circuit making it possible to adjust the conduction angle of the switch as a function of a set point, it being understood that a variation in this conduction angle generates a variation in the speed of rotation of the motor.
Le démarrage d'un tel moteur est alors obtenu au moyen d'un condensateur reliant l'entrée de l'enroulement principal à l'entrée de l'enroulement auxiliaire. The starting of such a motor is then obtained by means of a capacitor connecting the input of the main winding to the input of the auxiliary winding.
I1 s'avère que lorsque le moteur ne tourne pas à sa vitesse de rotation maximale, c'est-à-dire lorsque l'angle de conduction de l'interrupteur commandable n'est pas nul, le moteur reçoit, en conséquence, une tension d'alimentation non linéaire, dont les harmoniques, en particulier l'harmonique 3, engendrent des pertes par effet Joule appréciables, notamment dans l'enroulement auxiliaire. It turns out that when the motor does not rotate at its maximum speed of rotation, that is to say when the conduction angle of the controllable switch is not zero, the motor consequently receives a non-linear supply voltage, the harmonics of which, in particular harmonic 3, generate appreciable Joule effect losses, in particular in the auxiliary winding.
Cette déperdition énergétique est particulièrement importante dans le cas d'un système d'asservissement, par exemple l'asservissement du ventilateur d'un climatiseur, dans lequel le moteur est amené à tourner à une vitesse constamment inférieure à sa vitesse maximale, dans une plage où les pertes par effet Joule sont particulièrement importantes.This energy loss is particularly important in the case of a control system, for example the control of the fan of an air conditioner, in which the motor is made to rotate at a speed constantly lower than its maximum speed, within a range where the losses by Joule effect are particularly important.
En outre, dans l'exemple précédemment évoqué, les calories engendrées par ces pertes par effet Joule provoqueront un réchauffement du local à climatiser. Ainsi, lorsque le climatiseur a pour fonction d'abaisser la température du local, il devra dépenser un surcroît d'énergie pour absorber ces calories.In addition, in the example previously mentioned, the calories generated by these losses by the Joule effect will cause the room to be air-conditioned to heat up. Thus, when the air conditioner has the function of lowering the temperature of the room, it will have to expend additional energy to absorb these calories.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients.The invention therefore more particularly aims to eliminate these drawbacks.
Pour réduire les pertes par effet Joule précédemment évoquées, elle propose d'alimenter l'enroulement auxiliaire du moteur au moyen d'un circuit capacitif reliant l'entrée de cet enroulement auxiliaire à un point du circuit d'alimentation de l'enroulement principal situé en amont de l'interrupteur commandable.To reduce the losses by Joule effect previously mentioned, it proposes to supply the auxiliary winding of the motor by means of a capacitive circuit connecting the input of this auxiliary winding to a point of the supply circuit of the main winding located upstream of the controllable switch.
I1 apparaît donc que, dans ce cas, l'enroulement auxiliaire se trouve alimenté par un courant sinusoldal (sans non linéarité) n'engendrant donc pas d'harmonique, de sorte que les pertes par effet Joule qui, comme précédemment mentionnées, étaient dues à l'harmonique 3 dans les circuits antérieurs, se trouvent supprimées. I1 therefore appears that, in this case, the auxiliary winding is supplied by a sinusoldal current (without non-linearity) therefore generating no harmonics, so that the losses by Joule effect which, as previously mentioned, were due at harmonic 3 in the previous circuits, are deleted.
Toutefois, il est clair que dans ce cas, la commande de l'alimentation de l'enroulement auxiliaire ne peut plus être assurée par l'interrupteur commandable.However, it is clear that in this case, the control of the supply of the auxiliary winding can no longer be ensured by the controllable switch.
C'est la raison pour laquelle l'invention prévoit un interrupteur commandable supplémentaire, de préférence monté en série avec le condensateur.This is the reason why the invention provides an additional controllable switch, preferably mounted in series with the capacitor.
Par ailleurs, les circuits de commande utilisés à l'heure actuelle se présentent habituellement sous la forme d'un module de commande présentant au moins trois bornes, à savoir - deux bornes d'alimentation sur lesquelles viennent
respectivement se brancher les conducteurs du circuit
d'alimentation en courant monophasé, et - une troisième borne connectée à la sortie de l'interrup
teur commandable du circuit de commande.Furthermore, the control circuits used at present are usually in the form of a control module having at least three terminals, namely - two supply terminals on which come
respectively connect the circuit conductors
single-phase power supply, and - a third terminal connected to the output of the interrup
controllable part of the control circuit.
Le condensateur est alors connecté entre les bornes d'entrée de I'enroulement principal et de l'enroulement. auxiliaire, et est donc situé dans le boîtier électrique du moteur.The capacitor is then connected between the input terminals of the main winding and the winding. auxiliary, and is therefore located in the electrical box of the engine.
Les connexions entre le module de commande et le moteur font alors intervenir - un premier conducteur reliant la troisième borne du module
de commande à la borne d'entrée de l'enroulement princi
pal, et - un second conducteur reliant l'une des bornes de phase à
la borne commune de sortie des enroulements primaire et
auxiliaire.The connections between the control module and the motor then involve - a first conductor connecting the third terminal of the module
switch at the main winding input terminal
pal, and - a second conductor connecting one of the phase terminals to
the common output terminal of the primary windings and
auxiliary.
L'invention propose donc un module additionnel pouvant se connecter entre les bornes du module de commande précédemment défini et les bornes du moteur, afin de transformer ce circuit de commande classique en un circuit de commande selon l'invention, sans avoir à intervenir sur les circuits du module de commande, cette transformation n'impliquant, par ailleurs, qu'une simple déconnexion du condensateur de la borne d'entrée de l'enroulement principal et sa reconnexion sur une borne de connexion libre.The invention therefore proposes an additional module which can be connected between the terminals of the previously defined control module and the motor terminals, in order to transform this conventional control circuit into a control circuit according to the invention, without having to intervene on the control module circuits, this transformation also implies only a simple disconnection of the capacitor from the input terminal of the main winding and its reconnection to a free connection terminal.
Ce module additionnel comprend, plus précisément - l'interrupteur commandable supplémentaire dont la borne
d'entrée est connectée à l'une des deux bornes de phase du
module de commande et la borne de sortie est connectée à
la susdite borne de connexion libre du moteur - une première liaison électrique destinée à etre connectée
à la troisième borne du module de commande et à la borne
d'entrée de ltenroulement principal - une deuxième liaison électrique destinée à être connectée
à l'autre borne de phase du module de commande et à la
borne commune de sortie des enroulements principal et
auxiliaire ; et - un dispositif de commande de l'interrupteur commandable
monté entre les deux liaisons électriques, ce dispositif
commandant l'ouverture de l'interrupteur commandable,
lorsque l'énergie transmise par les deux liaisons électri
ques s'abaisse au-dessous d'un seuil prédéterminé.This additional module includes, more precisely - the additional controllable switch whose terminal
input is connected to one of the two phase terminals of the
control module and the output terminal is connected to
the aforesaid free connection terminal of the motor - a first electrical connection intended to be connected
to the third terminal of the control module and to the terminal
input of the main winding - a second electrical connection intended to be connected
to the other phase terminal of the control module and to the
common output terminal of the main windings and
auxiliary; and - a device for controlling the controllable switch
mounted between the two electrical connections, this device
controlling the opening of the controllable switch,
when the energy transmitted by the two electric links
ques drops below a predetermined threshold.
Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemple non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est un schéma de principe d'un circuit de
commande selon l'invention, piloté par un proces
seur
La figure 2 est un schéma montrant les connexions
électriques habituelles entre un module de commande
classique et un moteur asynchrone monophasé ; et
La figure 3 est un schéma illustrant la façon de
transformer le circuit de commande représenté sur la
figure 2, par adjonction d'un module additionnel.Embodiments of the invention will be described below, by way of nonlimiting example, with reference to the accompanying drawings in which
Figure 1 is a block diagram of a circuit
control according to the invention, controlled by a process
sister
Figure 2 is a diagram showing the connections
usual electrical connections between a control module
classic and a single-phase asynchronous motor; and
Figure 3 is a diagram illustrating the way of
transform the control circuit shown on the
Figure 2, by adding an additional module.
Conformément au circuit représenté sur la figure 1, le moteur M, dont on a représenté schématiquement l'enroulemenfr principal 1 et l'enroulement auxiliaire de démarrage 2, est alimenté à partir d'une source de tension alternative appliquée aux bornes S1 et
La borne S1 se trouve plus particulièrement reliée - d'une part, à l'entrée de l'enroulement auxiliaire 2 par
l'intermédiaire d'un circuit comprenant, en série, un
interrupteur commandable 3 (dans le cas d'espèce le
contact d'un relais) et un condensateur 4 ; et - d'autre part, à l'entrée de l'enroulement principal 1 par
l'intermédiaire d'un interrupteur commandable 5 représen
té ici par un triac.In accordance with the circuit shown in FIG. 1, the motor M, the main winding 1 and the auxiliary starting winding 2 of which is shown diagrammatically, is supplied from an alternating voltage source applied to the terminals S1 and
Terminal S1 is more particularly connected - on the one hand, to the input of auxiliary winding 2 by
through a circuit comprising, in series, a
controllable switch 3 (in this case the
contact of a relay) and a capacitor 4; and - on the other hand, at the entrance to the main winding 1 by
via a controllable switch 5 shown
tee here by a triac.
La borne S2 se trouve, quant à elle, reliée à la borne commune de sortie 6 de l'enroulement principal 1 et de l'enroulement auxiliaire 2.Terminal S2 is in turn connected to the common output terminal 6 of the main winding 1 and the auxiliary winding 2.
L'électrode de commande du triac est reliée à la sortie d'un circuit électronique de commande 7, de type classique, alimenté à partir de la tension alternative appliquée aux bornes S1 et S2, et piloté par un microprocesseur 8, par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique/analogique 9.The triac control electrode is connected to the output of an electronic control circuit 7, of the conventional type, supplied from the alternating voltage applied to the terminals S1 and S2, and controlled by a microprocessor 8, via a digital / analog converter 9.
Ce microprocesseur 8 comprend, en outre, une sortie commandant l'excitation de la bobine 10 du relais 3-10 par l'intermédiaire d'un amplificateur 11, de manière à interrompre l'alimentation de l'enroulement auxiliaire 2 lors des arrêts du moteur M. This microprocessor 8 further comprises an output controlling the excitation of the coil 10 of the relay 3-10 via an amplifier 11, so as to interrupt the supply of the auxiliary winding 2 during stops of the motor M.
Le circuit électronique de commande 7 sert à modifier l'angle de conduction du triac 5 pour faire varier la vitesse du moteur M conformément aux consignes transmises par le microprocesseur 8.The electronic control circuit 7 is used to modify the conduction angle of the triac 5 in order to vary the speed of the motor M in accordance with the instructions transmitted by the microprocessor 8.
I1 apparaît clairement que lors de la marche du moteur M, le contact 3 étant fermé, l'enroulement auxiliaire 2 reçoit la tension sinusoldale du secteur (affectée d'un déphasage dû au condensateur 4), tandis que l'enroulement principal 1 reçoit une tension alternative pouvant être sinusoïdale pleine onde quand l'angle de conduction du triac 5 est de 1800, ou constituée de fractions successives de cette tension sinusoldale, dont la durée est fonction dudit angle de conduction.Le moteur M s'arrête lorsque l'énergie appliquée à l'enroulement principal 1 est trop faible, ou est nulle, ce qui est le cas lorsque l'angle de conduction est nul ou voisin de OC. Dans ce cas, le microprocesseur 8 commande l'ouverture du contact 3, de sorte que l'enroule- ment auxiliaire 2 cesse d'être alimenté. I1 clearly appears that when the motor M is running, the contact 3 being closed, the auxiliary winding 2 receives the mains sinusoidal voltage (affected by a phase shift due to the capacitor 4), while the main winding 1 receives a alternating voltage can be sinusoidal full wave when the conduction angle of the triac 5 is 1800, or made up of successive fractions of this sinusoidal voltage, the duration of which depends on said conduction angle. The motor M stops when the energy applied to the main winding 1 is too low, or is zero, which is the case when the conduction angle is zero or close to OC. In this case, the microprocessor 8 controls the opening of the contact 3, so that the auxiliary winding 2 ceases to be supplied.
Comme précédemment mentionné, l'invention propose un module additionnel permettant de transformer, d'une façon très simple, un circuit de commande classique en un circuit de commande selon l'invention.As previously mentioned, the invention proposes an additional module making it possible to transform, in a very simple manner, a conventional control circuit into a control circuit according to the invention.
Il convient de rappeler à ce sujet que les circuits de commande classiques nécessitent le branchement du condensateur 4 entre les bornes d'entrée de l'enroulement principal 1 et de l'enroulement auxiliaire 2, comme représenté sur la figure 2.It should be recalled in this regard that conventional control circuits require the connection of the capacitor 4 between the input terminals of the main winding 1 and the auxiliary winding 2, as shown in FIG. 2.
Ces circuits classiques comprennent un module de commande 13 comprenant trois bornes, à savoir : deux bornes 14, 16 respectivement reliées aux deux phases Phl, Ph2 du secteur, et une troisième borne connectée à la sortie du triac 5 du circuit électronique de commande. Le branchement du moteur M sur ce module de commande s'effectue alors grâce à une première liaison électrique 17 reliant la borne 15 à la borne d'entrée de l'enroulement principal 1 et une deuxième liaison électrique 18 reliant la borne 16 à la borne de sortie commune 6 des enroulements 1 et 2.These conventional circuits include a control module 13 comprising three terminals, namely: two terminals 14, 16 respectively connected to the two phases Ph1, Ph2 of the sector, and a third terminal connected to the output of the triac 5 of the electronic control circuit. The connection of the motor M to this control module is then carried out by means of a first electrical connection 17 connecting the terminal 15 to the input terminal of the main winding 1 and a second electrical connection 18 connecting the terminal 16 to the terminal common output 6 of windings 1 and 2.
Tel que représenté sur la figure 3, le module additionnel 20 permettant d'effectuer la susdite transformation se compose d'un boîtier muni de trois bornes d'entrée 21, 22, 23 et de trois bornes de sortie 24, 25, 26, la borne d'entrée 21 étant reliée à la borne de sortie 24 par l'intermédiaire du contact 27 d'un relais, tandis que les bornes d'entrée 22 et 23 sont respectivement reliées aux bornes de sortie 25, 26 par des conducteurs électriques 28, 29.As shown in Figure 3, the additional module 20 for performing the above transformation consists of a housing with three input terminals 21, 22, 23 and three output terminals 24, 25, 26, the input terminal 21 being connected to output terminal 24 via contact 27 of a relay, while input terminals 22 and 23 are respectively connected to output terminals 25, 26 by electrical conductors 28 , 29.
Par ailleurs, la bobine 30 du relais 27-30 se trouve alimentée par un redresseur à diodes 31 branché entre les conducteurs 28, 29 et un dispositif 32 permettant de régler le seuil de fermeture du relais 30.Furthermore, the coil 30 of the relay 27-30 is supplied by a diode rectifier 31 connected between the conductors 28, 29 and a device 32 making it possible to adjust the closing threshold of the relay 30.
Ce relais 27-30 est conçu de manière à provoquer l'ouverture du contact 2-7 lorsque l'énergie électrique appliquée à sa bobine 30 devient inférieure à un seuil prédéterminé (qui correspond, en réalité, à un angle de conduction déterminé du triac 5).This relay 27-30 is designed so as to cause the opening of the contact 2-7 when the electrical energy applied to its coil 30 becomes less than a predetermined threshold (which in reality corresponds to a determined conduction angle of the triac 5).
L'insertion de ce module dans un circuit tel que celui représenté sur la figure 2, implique tout d'abord la déconnexion du condensateur 4 de la borne d'entrée de l'enroulement principal 1 et l'extraction au moins partielle des deux liaisons électriques 17, 18.The insertion of this module in a circuit such as that shown in Figure 2, firstly involves the disconnection of the capacitor 4 from the input terminal of the main winding 1 and the at least partial extraction of the two connections electric 17, 18.
Le module additionnel 20 peut alors être branché en connectant, respectivement, ses bornes d'entrée 21, 22, 23 sur les bornes d'entrée 14, 15, 16 du module de commande 13 et ses bornes de sortie 24, 25, 26, sur la borne libre du condensateur 4, sur la borne d'entrée de l'enroulement principal 1 et sur la borne de sortie commune 6. de l'enroulement principal 1 et de l'enroulement auxiliaire 2. The additional module 20 can then be connected by connecting, respectively, its input terminals 21, 22, 23 to the input terminals 14, 15, 16 of the control module 13 and its output terminals 24, 25, 26, on the free terminal of the capacitor 4, on the input terminal of the main winding 1 and on the common output terminal 6. of the main winding 1 and the auxiliary winding 2.
Le fonctionnement de ce circuit est alors similaire à celui du circuit décrit sur la figure 1, à la différence que l'ouverture du contact 27 c-ommandant l'alimentation de l'enroulement auxiliaire 2 est assurée automatiquement et sans nécessiter de liaison supplémentaire avec le module de commande 13 dès lors que l'angle de conduction du triac 5 dépasse un seuil prédéterminé. The operation of this circuit is then similar to that of the circuit described in FIG. 1, with the difference that the opening of the contact 27 c-controlling the supply of the auxiliary winding 2 is ensured automatically and without requiring any additional connection with the control module 13 as soon as the conduction angle of the triac 5 exceeds a predetermined threshold.
Claims (6)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |