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Dispositif de commande électronique pour moteurs électriques.
La présente Invention concerne les dispositifs élec- troniques d'alimentation de moteurs à courant continu à partir d'une source de courant alternatif, pour la marche à vitesse variable.
L'invention a pour but de perfectionner et simplifier ces dispositifs en ce qui concerne les éléments intervenant dans la compensation de la chute de tension IR et leur rendement, c'est-à-dire les circuits et dispositifs servant à stabiliser des variations indésirables de la vitesse du moteur qui peuvent être dues à des variations dans les conditions de charge et de couple du moteur.
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Dans les coiiâandes électroniques connues de ce genre, du courant est fourni a l'induit d'un moteur à à excita- tion indépendante par une source de courant alternatif, à travers un redresseur réglable. D'ordinaire, une paire de redresseuses
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à gaz, tell.es que des thyratrons ou des ignitrons, aii-nentent l'induit en courant, oar demi-pfrtodes successives de tension alternative. L'intensité du courant envoya dans l'induit dépend de l'instant où les redresseuses commencent à être conductrices, dans la demi-période dans laquelle le tube est capable de con-
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duire le courant. Le point d'all'image est réglé, en appliquant au circuit de commande de chaque tube, une tension de comaa ùe variable.
D'habitude, la tension de commande est la combi- naison d'une composante de tension alternative à amplitude fixe et à déphasage donné par rapport à la tension de la source alternative, et d'une seconde composante de tension unidirection- nelle lais à amplitude variable. La tension de commande uni- directionnelle est composée, en principe, d'une composante pra- tiquement constante et d'une composante variable provenant d'une
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source auxiliaire de courant continu, par l'internédifiire d'un maître- tube de comia,ide. Celui-ci est connecta de telle façon que l'a"'pli t 1:1 de la composante de tension variable ri6e'1d de la coCjducttvit4 du maître- tu je de commande.
Pour régler la vitesse, la co,iductivit4 du iTiaît"-?-tube de commande est variée en fonction du réglage du ruceostat de corn:.a :.ïe de v1ts';' et pn fonction aussi de la tension et lu courant d'induit du moteur.
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Dans les dispos* tifs connus, 3 il;J:,11qle au circuit do grille uti4Lq-iecf-!.t les camp santés de te:.si de con.a de que l'on vient de meitl:>rcier, qui so,.t proportionnelles à la te¯-¯si>-. l'induit du moteur et à la tension de ca.sa:¯3a¯ déterminée par
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If r glage iu rhéostat 'le cO;;':.1i:de de vitesse, tandis a le la te:. si.};, de CJtvla..3a proportionnelle au courant d'induit est , 'jt'e 11... circuit le- grille Uhr i'1.'lt?t'TaEf:N!r- d'un dispo-
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sitif électronique conprenant un tube amplificateur auxiliaire.
Le circuit de plaque du tube auxiliaire est alimenté par une source séparée de tension continue et son circuit de grille est commandé par un signal dérivé du circuit d'induit du moteur.
L'invention a plus spécialement pour but de simplifier les dispositifs de commande du type susmentionné, en supprimant le tube amplificateur auxiliaire et ses circuits associés servant à appliquer la tension de grille résultante au maître-tube de commande, réduisant ainsi le nombre d'éléments du dispositif ainsi que son prix, tout en simplifiant le réglage du dispositif de commande.
L'invention a encore, comme but particulier, la réali- sation du dispositif d'alimentation de la tension de grille pro- portionnelle au courant d'induit, pour le maître-tube de com- mande, dans un sens tel, que cette composante de tension de grille soit fortement stabilisée.
L'invention ressortira clairement de la description détaillée de deux forues d'exécution préférées, représentées à titre d'exemple aux dessins annexés.
Les figures 1 et 2 sont des schémas de deux dispositifs de commande de moteur.
Les bornes de courant alternatif 1 du dispositif de commande de la figure 1, sont reliées au priuaire 2 d'un trans- formateur de puissance 3 dont l'enroulement secondaire prinsupal 4 a une prise médiane 5 entre les bornes d'extrémité b et '7 de l'enroulement. Le trausformateur 3 est pourvu de deux enroule- nents secondaires supplémentaires 3 et 9.
L'induit 11 et un enroulement d'excitation série 12 d'un moteur M sor.t reliés à la prise médiane 5, en série l'un par rapport à l'autre. L'enroulement d'excitation principal 13
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1.'.: ra teur est alimenté, de façon l'1dépenda:1t..., au moyen d'une 1 " '!"3ttq'¯:P'P'lt ('or:tl'l1e fournie par le secondaire 3 du
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transformateur 3, à travers un redresseur 14. Peur tubes re- dresseurs 15 et 16, des thyratrons par exemple, ont leurs anodes respectives reliées aux extrémités 7 et 6 du secondaire de transformateur 4, en série avec les enroulements primaires res- pectifs 17 et 18 d'un transformateur 19 dont le secondaire 21 a une prise médiane 22.
Les électrodes ou grilles de commande 23 et 24 des tubes respectifs 15 et 16 sont reliées par des ré- sistances série 25 et 26 aux extrémités d'un secondaire à prise médiane 27 d'un transformateur déphaseur 28 dont le primaire 29 est connecté, par l'intermédiaire d'un circuit déphaseur 31 comprenant un transformateur associé 32, au secondaire 9 du transformateur de puissance 3.
Les tubes 15 et 16 ont une connexion de cathode commune 30 faisant partie du circuit d'induit du moteur. Deux résistances 33 et 34, en série entre elles, sont mises en shunt sur l'induit 11 du moteur. Un point du circuit, entre les résistances 33 et 34, est relié par une connexion 35 au curseur 36 d'un rhéostat de réglage de vitesse SR dont la résistance 37 est mise aux bornes d'une source appropriée 33 de tension continue, en série avec deux autres résistances 39 et 41. Celles-ci se trouvent aussi.
en série avec une résistance 42 insérée dans le circuit plaque d'un maître-tube de commande 43. Ce circuit plaque est alimenté par la source de tension constante 3 et comprend asi la ré- sistanee 37 du rnéostat SR de commande de vitesse déjà mentionnée.
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Le t..1be 43 est un tane à vide pt l'''''lt co.:-1='-, e"..1- #* pentode, comme indiqué. Sa grills de cûn.;.:iip 44 est r¯li #''<=> ,'",.r l'intermédiaire de résistances 45 et 46 au curseur ou ,>ris* 47 d'un rhéostat potentiomc- trique 43. Une extrait- de c-lui-c! est reliée à la prise 22 de 1* enroulement secondaire 21 du trans- .¯:watu^ 15. L'autre extrémité du r'-mestat 4 est connectée - c:.t noito 4 ## d'une ja:7-;jj.0::? 50 ou d'une r!;!j:'O;jseU!i.: som- : t': 1".U .modes 51 et 2 du tube 50 sor.t reliées aux
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extrémités respectives du secondaire 21, aux bor es duquel est placée une résistance de charge 53.
L'amplitude des courant et tension redresses apnll- qués à l'induit 11 du moteur M dépend de la conductivité moyenne des tubes redresseurs 15 et 16 et, par conséquent, du point d'allumage de ces tubes. Ce point d'allumage est réglé par le potentiel de commande appliqué entre électrodes de commande et cathodes des tubes redresseurs respectifs, par les circuits de commande ou de grille associés.
Le circuit de commande du tube 15 part de la grille 23, passe par la résistance 25 et une moitié de l'enroulement secor.- daire 27 du transformateur déphaseur 28, pour s'arrêter à la prise médiane de l'enroulement 27. Le circuit de grille du tube 10 part de la grille 24, passe par la résistance 26 et l'au- tre moitié d l'enroulement secondaire 27 pour s'arrêter à la même prise médiane. De là, les deux circuits de grille passent par la résistance 42, résistance 41, résistance 39, partie de la résistance 37 jusqu'au curseur 36 du rhéostat de commande de vitesse SR, connexion 35 et résistance 34, pour aboutirla connexion commune de cathode 30 des tubes 15 et 16.
Ce circuit de commande des tubes 15 et 16 reçoit cinq tensions différentes, corme il sera exposé ci-dessous.
Le secondaire 27 du transformateur déphaseur 98 four@it au circuit de commande une tension alternative ayant la même fréquence que celle existant aux bornes de l'e@roulement secon-
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daire 4 du trft'1sfo!,'n8t' 'ur de puissance 'i, L':ê:" lr. te\ri ,r 1;,.¯ native appliquée au circuit de grille est dépassée par le cir- cuit déphaseur 31, de préférence de telle maniére qu'elle est déprasée en arrière de 90 par rapport à la tension de l'enroule-
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.f-', 5i:'C'I,)'l.ialrf: 4' Unf te*tsL')'i contins COitStâ¯.tB est âj1111 Q au circuit '' H' rè.:1rt'$.I'::;, '--cU: bornes de:: résistances 3 et .1.
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Cette tension continue provient de la chute de tension produite dans ces résistances par le courant de la source 38. Lh polarité de la tension au? brimes des résistai.ces 39 et 41 tend à rendre les grilles de comrande 23 et 24 des tubes redresseurs 15 et 1<- posi- tives par rapport à leurs cathodes. Une autre ten!' L.r. co:3t.i-w' *?* appliquée au circuit de grille, provenant de la résistance 42.
I.P"plitude de cette tension dépend de la conductivité du r,f.*trf# tul.:e de comr'î':.lldE:' 43 et varie en fonction de la tensicn du ,:ircv' ' de grille associé, coaute on l'expliquera plus loir-.
Une tension unidirectionnelle, existant dans le circ:.=- de grille des tubes redresseurs 15 et 16, apparaît aussi sur. t--> nes de la partie de la résistance 37 comprise entre le curseur ?t et le ga3r.t de connexion de la résistance 39. Cette tension enz fc: c¯icn de la position du curseur 36, mais son amplitude est fai- ble cr parée aux autres tensions susmentionnées, de sorte que se?. iitluence sur la conrande des tubes redresseurs est négligeable.
Une tension variable apparaît aussi aux bornes de la résistance 34. Cette tension est proportionnelle à la tensicr. au bornes de l'il:duit 11 du moteur, u.ais elle est aussi telle- ment ff-iblf qu'elle n'± pas d'influence sur la corrpnde der tu:E'' redresseurs 15 et 16. D'autre part, cette tension et* pratiquèrent compensée fer la tensicn du riécstat 37.
La des{'ri ',U (n précédente r:or. trt-' que la te!:c;.r f,rJ. 1-- cathode résultante al pl 1 q'l?e aux tube: redresseurs 15 et IL "r- 7rrr.d pspe:.t:#lie;''er.t la te!.s,:,cl1 Fltf'rr;.t1vf' dér-ht5<'r '. #>.#:.# # t1'e.rWfCJ"L^.a'i.Pi:r 2?, 12 tE'l.: I. continue eonstei te f. r- ; ;#- rC'±'ctFr7CP 3 et 41, et Ir- te".:(1 cortir.f E %,< 7- f; . # - rési 5ttnce 42.
Ce!" trait 2±.' C¯ ¯. , ..) t ; r . ]#: rti .i" # *-: :t- *, - .. *# '; ># , iCrrCat c- Etrt#tu ce coT''t- bzz ('C)""'-,-:1 .p r:i"t-.'* # nru.-T , le pcttrtiel néfe'-tif produit t i cT' 1. ter. ri. .) t.^'.c; v .f ^:.It ;trEjr,iÈre r#flFtf''':c'e) a ujc- fc!.i'fjdp $lfl--'i!--EoT ,-.; -r ##" #. t ' -: .' 'F- l'Cic-rîntkn ce ri"1 j e de: tu; e; recirt t;ui'i t- .-1- .ri'.q'..r -.t E. , 'r l ci. r ro dn- les tu: 6"' r:- : .¯ ,¯.., :t .:l: -':'(-'( "- .:. 1" P'-C",:-: t'..::: .-..t 1.;. -- "'fl : ::-...-:
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d'allumage des redresseurs est avancé et que ceux-ci envoient dans l'induit du moteur, une quantité de courant qui augmenta au fur et à mesure que la conductivité du maître-tube de commande di- minue.
La condactivité du tube de commande 43 dépend du po- tentiel grille-cathode appliqué à ce tube par son circuit de grille associé. Le circuit de grille part de la grille 44, passe par les résistances 45 et 46, une prise 47 du rhéostat 43, la partie dérivée du rhéostat 48, la connexion 55, la résistance 34 et la connexion 35, le curseur 36 du rhéostat de commande de vitesse SR, et la partie dérivée de la résistance 37, pour aboutir à la connexion de cathode 56 du tube de comme ande 43.
Ce circuit de grille reçoit trois tensions dont la résultante détermde le potentiel grille-cathode.
La première tension de grille est fournie par la par- tie de la résistance 37 de dérivation délimitée par le curseur 36 du rhéostat de commande de vitesse SR. Cette tension et donc la position du curseur 36 détermine la vitesse normale de marche du moteur M.
Une autre tension est appliquée au circuit de grille du tubede commande 43 par la résistance 34 (deuxième résistance) .
Comme il a été mentionné, cette tension varie proportionnellement à la tension d'induit du moteur M. La polarité de cette tensir variable est opposée à celle de la tension de commande susmen- tionnée dérivée du rhéostat de commande de vitesse SR.
Une troisième tension est spalicuée au circuit de
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{Tille du tune de com 1,3 :,r V",!.a:1 d.- : . # crti-1 e'. ?ir-. 'i.¯ Li... r'':st.3:' 4.J (troisième rt'sistqncp) , e..tre 1: ;::se 1.7 et .c L.exior 55. Cette troisième tension est délivrée, ir l'irt- ¯ :-a::.::,ïr 1U redresseur 50, par 1<* trins formateur 1-<. CoEi..f - fI"';t ,:l"e:5tt: par le coarant de .;.ar;a d"a t1.JtC!',:r traver- .# t <#. 1r.S:-'t'.:.r 1" t>t lo, la te;.s1,'"1 redressée eur #* ,-', ("... la Le:.=1¯:: Jf.-l:;';'te au circuit 0
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grille du tube de commande 43 varie proportionnellement au courant d'induit et est une mesure de la chute de tension IR dans le circuitd'induit du moteur.
En négligeant momentanément l'effet de cette derai-re tension fournie par le rhéostat 48, et en supposant que la charge ou le couple du moteur M reste constant, la conductivité du maître-tube de commande 43, et donc le point d'allumage des tur es redresseurs 15 et 16, et la vitesse du moteur M sont uniquement déterminés par la position du rhéostat de commande SR. Quand on écarte le curseur 36 de l'extrémité de la résistance 37 reliée à la connexion 56, la vitesse du moteur augmente. Si le couple varie, la tension d'induit varie en conséquence, et il en est le même de la tension appliquée au circuit de grille du tube de commande 43 fournie par la résistance 34.
La polarité de la tension aux bornes de la résistance 34 est telle qu'une augmen- tation du couple fait, par l'intermédiaire de la résistance 34, diminuer la conductivité du maître-tube de conmande 43 de ma- nière à avancer le point d'allumage des tubes redresseurs 15 et 16. Inversement, une diminution du couple provoque, par la teusion de la résistance 34 et le circuit de grille du tube de commande 43, un recjl du polit d'allumage des tubes redresseur:: 15 et 16. De cette manière, le dispositif compense les varia- tions de tension d'induit dues aux variât' @ de charge.
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La troisième tension surraeritioniut- appliquée fu '!r:. de grillf .3n tu:'f' de c'.=::. <'l1je 43 par la r<'sistTi-p ,',"* "j'pn. résistance) agit dans le même sens que 1: te.ri v..ri;.ll- r - venant du rhéostat de cj[T..''iJ de vitesse rp. et -om-s hit.: ls variations de te'.sin dies a 1 c- ,'t..t-- :;-- tp-.sLr" l'iir. le circuit d'i.'.au'.t. le courar,: d- ¯#!.,. r-e a,-2.er.t<: et.
;".v.,t; L.r. r..lG'*;is'e'f"it d' nateur ru;,- : ri In vit r.r .:##-, L. t.-h..pe [#>' l'effet de réduction do la ::::::7P de te:i2l'. t*- '. '.. ï:¯r:.t?. j- l'i-.dlt, 1. I'j":;i *##, r<*':"'-3-<
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appliquée, par l'intermédiaire du tube 50, au potentiomètre 4 augmente. 11 s'ensuit que le circuit de grille se comporte comme si la tension de commande de vitesse réglée par le rhéostat SR était légèrement augmentée, et le point d'allumage des redres- seurs 15 et 16 est déplacé de manière à accroftre la tension d'induit du moteur d'une quantité suffisante pour compenser les variations de vitesse dues à la chute de tension 1R.
On remarquera que, dans le dispositif de commande décrit ci-dessus , la tension de grille qui mesure la chute de tension IR dans le circuit d'induit du moteur et apparaît aux bornes de la résistance 48, ne provient pas d'une source indé- pendante par l'intermédiaire d'un tube amplificateur, mais est forméepar le courant d'induit du moteur lui-même.
De cette manière, on supprime l'équipement amplificateur supplémentaire nécessaire jusqu'ici, et la construction et la mise au point du dispositif en sont simplifiées d'autant dans l'ensemble, Conçue la composante de tension de grille mesurant le courant d'induit pour le tube de cormande 43 est formée par le courant d'induitproduit par redressement, les irrégularités parfois importantes de ce courant peuvent se communiquer au cir-
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cuit de grille du tube de comande et troubler la stabilité d- lu tension de com.-l:1.!1de aux bornes de la résistance 42, ce c pourrait affecter la précision de la commande.
Jans un dispositif con!'?1"!tle à l'l::ve:. i-., ces -:-"'2:: sont cependant réduits au :!1i::Ümu:n, grâce à 1- résista'.ce 4r z..<* en série avec le curseur 47 du rhéostat potentiométrique 48, et a un condensateur 60 en série avec la résistance 46, les deux en-
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si^la se trouvant er shunt sur la parti" en dérivation du r,i,-, stat '. Quand une variation rapide de tension se produit aux bornes ##:'rti en dérivation du rhéostat 4, la charge du condensa- v.".< tt fêiit passer un courant !! charge ou de dé'largc '#r-..4t ft"')"t' s':t3S' de 1L résistance et de la partie
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active du rhéostat 48. Ce courant capacitif applique au circuit fermé une tension qui a pour effet de réduire au minmum la cause de la variation de tension perturbatrice.
Par exemple, tout accroissement subit de la tension aux bornes du raéestat 48 provoque un passage de courant dans le condensateur 60 pen- dant la variation de tension. Ce courant crée aux bornes de la résistance 46 une tension qui rend la grille 44 plus positive par rapport à sa cathode, ce qui augmente la chute de tension aux bornes de la résistarce 42 et recule le point d'allumage des tubes redresseurs 15 et 16. Il s'ensuit que le courant dans le circuit d'induit est réduit dans 'LE proportion requise pour expédier l'augmentationde tension aux bornes du rhéostat 48.
Le dispositif de coin-ande de moteurreprésenté à la figure 2est très semblable à celui de la figure 1, et représente une variante du dispositif de circuit qui relie le circuit de grille du maître- tube de comme ande 43 au circuit d'induit du mo- teur.jour dériver de ce dernier une tension proportionnel]? à la chute de tension IR dans le circuit d'induit. Les éléments qui sent identiques dans lesdeux dispositifs portent lesmêmes
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références.
Corn e le L'or ct:onner..er.t eu di sic: itif d- 11 :'1[\-Ip 2 est, dans ror ensertlp, semblable eu dispositif précéder IL dF. crir ti 3i. suivante se limite 2l;X \';,1",,' ('., Ce qui difftrc:!,c-;t pssent:c-HFrf"'.t If div :''tj' fib1:rE' 2 de cElt.1 ce If f1p.rl' 1, cor:,ts'E de:.' 2f :; H anc tut e rtrE':.:,e't.r C' et -'Le tr±.i:sj*or3"ìî f ir .1-' df- .: fif r* I . #* :.U; fif5. Le cirru'1 d'i:'ù1...jt t CL: .¯t': , '¯: :##::':;##'. : t¯"¯t ¯ dE ftitle r{1:..tm Cf- O::TC¯f, La chute rie tetr, é.:;' :-:#i. ';E t-- 1 If-ci est pr;'frtio!rpl3< au c,urrS.t d If et vvt ( i :# i.: #.# r .i :### de iî chute de teta-icr IF. Le circuit ce grilif du tui t' de #'.# 4'< yt,'t Ctr le grille de COI<.InÙe 4J., !f:S:;f' \ i.r les ré- ..or', 1 :4. 4t, F r''t'¯:'.e'¯ et c:''-Lj.u# d, 1'tLE'c 37, ci nu tme 43. Il f.
C': . t r ter.L'. ! ia.x
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bornes dp la résistance 34 est proportionnelle à la tension d'induit et opposée à la tension prise à la résistance 61. Par conséquent, la tension résultante appliquée aux résista ces 61 et 34 en série correspond à la différence entre lE tension aux bornes du moteur et la chute de tension IR. En proportionnant convenablement les deux chutes de tension, la tension résultante peut être rendue proportionnelle à la force contre électro- motrice du moteur, laquelle est pratiquement proportionnelle à la vitesse du moteur.
Plus en détail, quand le courant d'in- duit augmente, une tension négative croissante est appliquée par la résistarce 61 à la grille du tube 43. Il s'ensuit eue la tension aux bornes de la résistance 34 est réduite et que le point d'allumage des thyratrons 15 et 16 est avancé. La partie de la tension d'induit aux bornes de la résistance 34 compense approximativement la tension aux bornes de la partie active du rhéostat 37. Normalement, la tension aux bornes de la résistai ce 34 vaudra le cinquième de la tension d'induit totale.
Résistance 46, condensateur 60 et résistance 66 forment ur. circuit Etabli.' 5? leur, et les condensateurs 59 et 62 servent de filtres . Aussi longtempsque lE! tension d'induit est stable, aucune tension n'estappliquée à la résistai ce 46.
Dans le ces d'un changement brusque du courant et de le tension d'induit, une variation corresi ondante se produitdans la chute de tensior aux bornes de la résister ce 33, de sorte que 1 cherté- du comden- sateur 60 varie et applique une tension sur bormes de la résis- tance 46 qui intervient dans le circuitde grille du tube 43 dans un but de stabilisation, de la même manière que celle décrite ci-dessus en se référai, au condensateur 60 età la
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rE'- ' !uwc 4t de la figure 1.