CH640090A5

CH640090A5 - Dispositif de commande d'un moteur a courant continu.

Info

Publication number: CH640090A5
Application number: CH845780A
Authority: CH
Inventors: Edmond Butschi; Walter Fuerst
Original assignee: Mefina Sa
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1980-11-14
Publication date: 1983-12-15
Also published as: BR8107274A; NL8104917A; GB2088098A; ES507113A0; ZA817497B; IT8168482A0; FR2494522A1; JPS57110091A; SE8106753L; DE3145826A1; ES8301399A1; AU7748181A

Description

L'invention a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de commande ne présentant pas les inconvénients précités. Ce but est atteint grâce au fait que le dispositif de commande est agencé pour founir des impulsions dont le début coïncide avec le passage par zéro de la tension de la source et dont la durée est inférieure à celle d'une alternance.

Le dessin annexé représente schématiquement, et à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif de commande du moteur à courant continu faisant l'objet de l'invention, dans le cas d'un moteur d'actionnement d'une machine à coudre.

La fig. 1 représente schématiquement l'ensemble du dispositif de commande du moteur.

La fig. 2 représente le schéma du circuit de commande.

En référence à la fig. 1, un moteur (M) est alimenté à partir d'une source 1 de courant alternatif par l'intermédiaire d'un circuit 2 de commande. Ce circuit de commande est piloté par un circuit 3 de contrôle.

Le circuit de contrôle reçoit plusieurs signaux, à savoir:

— un signal SI de synchronisation,

— un signal S2 de mesure du courant circulant dans le moteur

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— un signal S3 de la vitesse réelle du moteur, ce signal étant fourni par un capteur 4 entraîné par le moteur M,

— un signal S4 de consigne de la vitesse prescrite, ce signal étant fourni par un circuit 5,

— un signal S5 de commande de réglage de l'alimentation du moteur, et

— un signal S6 de mise en circuit ou hors circuit de l'alimentation du moteur M.

Comme cela est représenté schématiquement à la partie supérieure de la fig. 1, le signal S5 est constitué par des impulsions d'allure générale rectangulaire, dont le début coïncide avec le début d'une alternance. Le début des impulsions S5 est déclenché par le signal de synchronisation SI qui peut être obtenu de façon connue à partir de la source 1 de courant alternatif. La durée tc détermine la tension moyenne d'alimentation du moteur. Comme le circuit de commande comprend un redresseur à deux alternances, la fréquence des impulsions S5 est de 100 Hz dans le cas d'une alimentation par un réseau à 50 Hz.

Le circuit 3 de contrôle ne sera pas décrit en détail, car il peut être réalisé de différentes manières connues, notamment par un microprocesseur. De toute façon, il doit être adapté à la nature des signaux qui lui sont transmis et qu'il doit fournir. C'est ainsi que le

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capteur 4 peut être réalisé pour fournir un signal électrique dont la fréquence est représentative de la vitesse du moteur. Toutefois, il existe aussi des capteurs fournissant une tension proportionnelle à la vitesse du moteur.

Le circuit 3 de contrôle a pour but d'agir sur la tension d'alimen- s tation pour obtenir du moteur M la vitesse correspondant à la vitesse donnée par le circuit 5. A cet effet, le circuit 3 établit la différence entre les signaux S3 et S4 et commande un accroissement de la durée des impulsions S5 aussi longtemps que la vitesse réelle du moteur est inférieure à la vitesse de consigne donnée par le circuit 5 et io vice versa. Cet accroissement peut être proportionnel à la différence entre les signaux S3 et S4, de façon à obtenir un réglage doux à l'approche de la vitesse désirée. La durée des impulsions S5 est également déterminée en tenant compte de l'intensité du courant circulant dans le moteur M, qui est représenté par le signal S2. Lorsque cette 15 intensité dépasse une valeur prédéterminée, la durée tc est réduite proportionnellement à l'excédent du courant moyen. Si la valeur du signal S2 dépasse pendant un temps prédéterminé ladite valeur, le circuit de contrôle 3 peut supprimer complètement le signal S5.

Le signal S6 est un signal de sécurité. Pour que le moteur puisse 2o tourner, il est nécessaire que S5 et S6 soient présents tous deux. Le signal S6 apparaît lorsque S4 dépasse une valeur prédéterminée signifiant que le moteur doit tourner. Il est présent durant toutes les alternances jusqu'à ce que S4 descende au-dessous de cette valeur prédéterminée, auquel cas, il n'est jamais présent. 25

La fig. 2 représente le schéma du circuit de commande du moteur M. Ce moteur reçoit une tension redressée obtenue par un pont redresseur 10 branché aux bornes 6 et 7 d'un réseau alternatif par un interrupteur 8. L'alimentation de ce redresseur 10 est contrôlée par un triac 16 branché en série dans le circuit d'alimentation et com- 30 mandé par un photodiac 17, sans alimentation extérieure. Le photo-diac 17 est piloté par le signal S6 provenant du circuit de contrôle 3 de la fig. 1. Le signal S6 doit donc être présent pour permettre l'alimentation du moteur M.

Les bornes de sortie du redresseur 10 sont connectées à un mon- 35 tage en série comprenant le moteur M, un élément semi-conducteur 11 et une résistance R3. Cette dernière est prévue pour mesurer le courant circulant dans le moteur M. La chute de tension due au passage de ce courant est appliquée à une photodiode 13 qui produit le signal lumineux S2.

L'élément 11 est un élément à transconductance et à faible résistance interne à l'état conducteur, par exemple, celui connu sous la désignation Hexfet IRF 830. L'électrode de commande 9 de l'élément 11 est pilotée par le signal S5 qui est transmis par le circuit de contrôle 3 de la fig. 1 sous la forme d'un signal lumineux. Ce signal S5 attaque un phototransistor 12 qui produit une chute de tension sur une résistance R2, cette tension étant transmise par une diode D à l'électrode 9. Entre l'électrode 9 et la borne négative du redresseur 10 est branché un condensateur 14 en parallèle avec un transistor FET 15.

Le transistor 15 est branché selon un schéma connu pour laisser passer un courant constant dans une gamme déterminée de tension. Ainsi, lorsqu'une impulsion lumineuse du signal S5 rend le phototransistor 12 conducteur, le condensateur 14 est chargé et l'élément semi-conducteur 15 devient conducteur. A la fin de l'impulsion lumineuse, le condensateur 14, qui est déconnecté de la résistance R2 par la diode D, se décharge à courant constant dans l'élément 15. La tension aux bornes du condensateur 14 décroît linéairement et commande donc par l'élément semi-conducteur 11 une diminution progressive du courant du moteur pendant l'alternance considérée. La coupure du courant traversant le moteur est donc effectuée progressivement, ce qui évite l'émission de parasites radioélectriques. Il est ainsi possible de renoncer à prévoir un filtre de déparasitage.

Une diode Zener 18 est branchée sur l'élément pour le protéger contre des surtensions éventuelles. Il y a lieu de remarquer que la liaison entre le circuit de contrôle 3 et le circuit de commande 2 est assurée par des signaux lumineux, ce qui donne une séparation galvanique des circuits à basse tension du circuit de contrôle et des éléments sous haute tension dans le circuit de commande.

Selon une variante intéressante, on pourrait supprimer la diode D et le transistor 15 de sorte que, après la fin du signal optique S5, le condensateur 14 se décharge exponentiellement dans la résistance R2. La diminution exponentielle du courant d'alimentation du moteur M est aussi avantageuse au point de vue de l'absence de parasites HF.

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1 feuille dessins

Claims

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1. Dispositif de commande d'un moteur à courant continu (M) alimenté par une source de courant alternatif (1) connectée à un redresseur (10) à deux alternances, ce dispositif comprenant un élément semi-conducteur (11) à conductibilité commandée, branché en série entre le redresseur (10) et le moteur (M), des moyens fournissant à l'élément semi-conducteur des impulsions de commande en synchronisme avec la fréquence de la source (1) et dont la durée est déterminée en fonction de la tension moyenne désirée pour l'alimentation du moteur (M), caractérisé en ce qu'il est agencé pour fournir des impulsions dont le début coïncide avec le passage par zéro de la tension de la source (1) et dont la durée est inférieure à celle d'une alternance.

2. Dispositif selon la revendication 1, caraactérisé en ce que l'élément semi-conducteur (11) est un élément à transconductance et à faible résistance interne à l'état conducteur.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour fournir des impulsions de forme générale rectangulaire se terminant par un flanc à diminution progressive.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de contrôle (3) fournissant des impulsions rectangulaires (55), ce circuit de contrôle (3) présentant au moins une entrée pour un signal (54) déterminant la tension moyenne désirée pour le moteur (M), l'impulsion rectangulaire (55) du circuit de contrôle (3) étant appliquée à un circuit de commande (2) comprenant des moyens (14, 15) pour donner une pente au flanc arrière de l'impulsion pour obtenir une diminution progressive de cette impulsion.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les-dits moyens (14, 15) produisent une diminution progressive sensiblement linéaire.

6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les-dits moyens (14, R2) produisent une diminution progressive d'allure exponentielle.

7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (3) comprend des moyens pour former des impulsions de commande lumineuses (55) agissant sur un phototransistor du circuit de commande (2), ce phototransistor pilotant l'élément semi-conducteur.

8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend, pour des raisons de sécurité, un interrupteur électronique (16, 17) en une série dans une ligne d'alimentation du redresseur (10), cet interrupteur étant constitué par un triac (16) commandé, sans alimentation extérieure, par un photodiac (17), cet interrupteur étant commandé pour couper l'alimentation du redresseur (10) lorsque le signal d'entrée du circuit de contrôle (3) correspond à une tension moyenne inférieure à un seuil de tension déterminé.

9. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de commande (2) comprend une résistance (R3), en série avec l'élément semi-conducteur (11), la tension aux bornes de cette résistance (R3) étant mesurée au moyen d'une photodiode (13).

10. Dispositif selon l'une des revendications 4, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que le circuit de commande (2) à haute tension du moteur (M) est séparé du circuit de contrôle (3) à basse tension, la liaison entre ces deux circuits (2 et 3) étant réalisée par des signaux optiques transmis par fibre optique.

On connaît des dispositifs de commande d'un moteur à courant continu alimenté par une source de courant alternatif connectée à un redresseur à deux alternances, ces dispositifs comprenant un élément semi-conducteur à conductibilité commandée branché en série entre le redresseur et le moteur, des moyens fournissant à l'élément semiconducteur des impulsions de commande en synchronisme avec la fréquence de la source et dont la durée est déterminée en fonction de la tension moyenne désirée pour l'alimentation du moteur (voir par exemple les brevets USA Nos 3309602 et 3523234).

Dans ces dispositifs connus, le réglage s'obtient, en général, en agissant sur l'angle de conduction, l'allumage de l'élément semiconducteur ayant lieu en un point quelconque de l'alternance, tandis que l'extinction se produit lors du passage par zéro du courant d'alimentation.

Ces dispositifs présentent l'inconvénient d'introduire dans le courant des composantes à haute fréquence donnant lieu à l'émission de parasites radioélectriques importants.

Dans le but de diminuer ces parasites, il a également été proposé de rendre un triac ou un thyristor conducteur pendant toute la durée d'une alternance de façon que l'établissement du courant et respectivement sa coupure aient lieu lors du passage de ce courant par zéro. Pour régler la tension moyenne à la valeur désirée, on ne commande la conduction de l'élément semi-conducteur que pour certaines des alternances (par exemple dans le brevet USA N° 3670226).

Les dispositifs de ce genre présentent l'inconvénient de ne pas permettre un réglage fin puisque celui-ci s'elfectue obligatoirement par sauts successifs. De plus, l'alimentation du moteur peut être puisée à une fréquence relativement basse ce qui provoque des à-coups indésirables sur le moteur et sur les organes mécaniques entraînés par celui-ci.