FR2486328A1 - Dispositif perfectionne d'economie d'energie pour moteurs a induction - Google Patents

Abstract

A.DISPOSITIF DE CONTROLE DE PUISSANCE ET DE RENDEMENT D'UN MOTEUR A INDUCTION 10 COMPRENANT UN ENROULEMENT DE STATOR 11 ET UN ROTOR COUPLE A UNE CHARGE. B.DISPOSITIF CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UNE SOURCE SINUSOIDALE 13 D'ALIMENTATION DE L'ENROULEMENT 11 ET DES MOYENS DE COMMANDE A CONTRE-REACTION COMPRENANT DES MOYENS DE DETECTION DE CHARGE 17 PAR DEMODULATION DU COURANT MOTEUR, DES MOYENS DE MODIFICATION D'ONDE 15 ET DES MOYENS DE COMMUTATION 14. C.L'INVENTION S'APPLIQUE AUX SYSTEMES D'ECONOMIE D'ENERGIE DES MOTEURS ELECTRIQUES.

Description

L'invention concerne un dispositif d'économie d'énergie pour moteurs à

combustion interne constituai

un perfectionnement du dispositif de commande de puissance alter.

native à économie d'énergie décrit dans le brevet USA No 4.190.

793 déposé le 26 Février 1980 par Parker et Hedges., ce brevet

étant indiqué ici à titre de référence.

Les moteurs à induction classiques maintiennent la pleine tension alternative sinusoïdale aux bornes de l'enroulement de stator quelle que soit la charge du moteur, de sorte que dans les cas o cette charge varie dans de grandes limites, comme par exemple lorsqu'on utilise le moteur pour des opérations de hissage, ce moteur est la plupart du temps très loin de son fonctionnement à plein charge. Les

pertes fer du stator restent alors pratiquement les môme lors-

que le moteur fonctionne à très faible charge et lorsque ce moteur fonctionne à pleine charge; de plus, du fait du faible facteur de puissance intervenant dans un fonctionnement à faible charge, le courant du stator est alors élevé et les

pertes cuivre importantes.

D'autre part, le rendement avec lequel un moteur transforme l'énergie électrique en énergie mécanique est également fonction de la valeur de la tension appliquée, par le réseau, à l'enroulement de stator. Il est bien connu que le rendement intrinsèque du moteur n'est maximum que lorsqu'une relation particulière est réalisée entre la tension appliquée au stator et la charge du moteur au même moment. Ainsi, lorsque la tension alternative d'alimentation stécarte de 10 % environ au-dessus ou au- dessous de sa valeur

nominale, ce qui arrive couramment lorsque l'alimentation élec-

trique se fait par des lignes provenant d'une installation centrale commune de génération d'électricité, le rendement de fonctionnement du moteur décroit proportionnellement aux variations de tension, même lorsque la charge du rotor est constante. Quand un moteur à induction classique fonctionne au-dessous de la pleine charge, ou avec une tension de stator supérieure à la valeur nominale, une certaine fraction de la tension sinusoïdale d'alimentation doit satisfaire les conditions de charge effectivement appliquées au moteur. Un tel découpage d'une partie de la tension sinusoïdale d'alimentation

conduirait donc à une diminution considérable des pertes fer u t.

des pertes cuivre du moteur, et- à une diminution corrélative ie la température du stator. La diminution de température de fonctionnement ainsi obtenue permet alors de réduire encore les pertes cuivre du moteur par abaissement de la résistance ohmique. La combinaison de ces différents facteurs permet alors d'obtenir une réduction très importante de l'énergie consommée

par le moteur à induction, ce qui permet par conséquent d'écono-

miser les sources d'énergie disponibles et de réduire les coûts

de fonctionnement du moteur.

Le brevet USA no 4.190.793 de Parker et Cie, de même que la-présente invention, sont basés

sur les phénomènes indiquéesci-dessus, et chacune de ces inven-

tion pet en oeuvre un mécanisme simple mais fiable permettant de rendre l'énergie électrique fournie au stator, et la densité de flux de stator d'un moteur alternatif à induction standard,

non modifié,fonction de la charge de ce moteur à tout moment.

L'invention permet d'obtenir ce désultat en laissant pénétrer dans le stator une partie plus ou moins grande de l'onde de

tension sinusoïdale provenat d'une source de puissance électri-

que, en fonction des caractéristiques de rendement de fonction-

nement du courant arrivant au stator à chaque alternance. En d-'autres termes l'onde sinusoïdale de tension fournie au s -stator du moteur est modifiée pour s'adapter aux conditions présentes de la charge et de la source de puissance alternative. Il en résulte une réduction des pertes fer et des

pertes cuivre.

Le système décrit dans le brevet Parker et Cie. mentionné ci-dessus utilise la vitesse prise par un moteur à induction fonctionnant à rendement maximum et à charge mécanique nulle, comme référence particulière permettant de déterminer le rendement de fonctionnement du moteur pour une charge ultérieure de grandeur donnée. Plus précisément, dans le système selon l'art antérieur de Parker et Cie, on utilise un petit générateur à induction pour produire un signal modulé en fréquence représentant à tout moment la vitesse et la charge mécanique du moteur. De façon plus précise, ce générateur produit un signal alternatif modulé électro-mécaniquement en fréquence à un rythme de 120 H{z proportionnellement aux charges appliquées, ce qui constitue ainsi un moyen très sensible de détection de

la charge.

Cette disposition selon l'art anté-

rieur présente cependant les deux inconvénients: (1) de nécessiter la présence d'un générateur à induction, et (2) de brancher mécaniquement ce générateur dans- le système de telle manière qu'il puisse répondre aux mouvements de l'arbre de wtor du moteur. Dans la forme de réalisation décrite dans le brevet Parker et Cie, on utilise donc un moyen de détection de charge à signal séparé, constitué par un petit générateur

à induction relié mécaniquement au rotor du moteur à contr8ler.

L'utilisation de moyens optiques ou d'autres moyens mécaniques pour la mesure des variations de vitesse de l'arbre du moteur, Changerait la nature particulière de ces deux inconvénients

mais ne permettrait pas de les supprimer. -

L'invention a pour but de créer des moyens perfectionnés de détection de charge et de contrôle de rendement d'un moteur à induction utilisant un système du type général de celui décrit dans le brevet Parker et Cie., mais permettant de supprimer les deux inconvénients indiqués ci-dessus. Comme cela sera décrit ci-après, l'invention ne nécessite pas la production séparée d'un signal modulé par la charge et/ou lié à la vitesse, et permet donc de supprimer l'utilisation de tout moyen séparé de production de signal se

couplant au motor du moteur.

A cet effet l'invention concerne un dispositif de contrôle de puissance à économie d'énergie destiné

à réduire les pertes fer et les pertes cuivre d'un moteur alter-

natif à induction classique comprenant un enroulement de stator et un rotor couplé à une charge, dispositif caractérisé

en ce qu'il comprend une source de puissance alternative sinu-

soldale d'alimentation de l'enroulement de stator permettant

de faire tourner le rotor, et des moyens de c-ommande à contre-

réaction positive non linéaire en boucle fermée permettant de contr8ler la forme et l'amplitude d'excitation de l'enroulement de stator à partir de la source de puissance, ces-moyens de commande à contre-réaction comprenant des moyens de détection de la charge du moteur destinés à produire un signal de commande

variant en fonction de la charge du moteur, des moyens de modi-

fication d'onde répondant aux moyens de commande, et des moyens de commutation montés entre la source de puissance sinusoïdale et l'enroulement de stator, le temps de conduction des moyens de commutation pouvant se contrôler, à chaque cycle de la source de puissance, en fonction du signal de commande, de manière à

appliquer la pleine tension sinusoïdale de-la source à l'enrou-

lement de stator pendant le démarrage et la montée en vitesse du moteur, et à fonctionner ensuite, lorsque le moteur arive au voisinage de sa vitesse de synchronisme, pour ne transmettre à l'enroulement de stator du moteur que des fractions variables ou des cycles complets de la tension sinusoïdale de la source, suivant les propriétés électromécaniques intrinsèques du moteur et suivant ses besoins en énergie définis par la charge du rotor à un instant donné, les moyens de détection de charge du moteur étant constitués par un circuit démodulateur de courant branché à l'enroulement de stator et sensible aux variations,

liées à la charge, des paramètres du courant d'entrée de len-

roulement de stator à chaque fois que. le courant passant dans cet enroulement de stator augmente à partir de zéro, de manière à

produire les variations du signal de commande.

Selon l'invention, l'enroulement de stator d'un moteur alternatif à induction classique est alimenté, à partir d'une source de tension sinusoïdale, par l'intermédiaire d'un dispositif de modification d'onde permettant de faire varier, à chaque cycle, la partie de l'onde sinusoïdale couplée entre la source et l'enroulement de stator. Ce dispositif de modification d'onde est sensible à une tension continue dont la

valeur particulière est commandée par un moteur électrique action-

nant le circuit de contr8le de rendement, ce circuit faisant partie d'un dispositif de contre-réaction en boucle fermée à fonctionnement non linéaire conditionnel, et transformant la tension continue ci-dessus en un signal de commande variant selon la charge et/ou suivant les variations, liées au rendement

du stator, du courant d'entrée de ce stator, variations naturel-

lement produites par les propriétés électro-mécaniques intrin-

sèques des moteurs à induction.

Le circuit de détection de charge utilisé dans l'invention comprend un circuit de démodulation de courant de stator qui, au-dessus de 95 % environ de la vitesse

de synchronisme du moteur, répond aux caractéristiques particu-

lières du courant d'entrée du stator, lesquelles sont propor-

tionnelles, pendant les quelques premières centaines de micro-

secondes suivant les passages par zéro du courant, au rendement avec lequel le moteur transforme l'énergie électrique en énergie mécanique. Les caractéristiques les plus importantes sont le temps de montée et l'amplitude du courant d'entrée du stator au début de chaque alternance du courant, et la phase instantan' ou instant d'arrivée du courant de stator. Les variations du courant d'entrée, et la phase du courant arrivant au stator,

sont des paramètres qui varient séparément mais de façon spéci-

fique en fonction du rendement de fonctionnement instantané du moteur et qui consistent en fait en deux formes distinctes de

modulation du courant de stator liées au rendement de fonction-

nement et se combinant, lorsqu'elles sont démodulées simultané-

ment, pour donner un signal résultant pouvant s'utiliser comme

indication très fiable du rendement de fonctionnement.

Le circuit de contrôle de rendement décrit ci-dessus peut se brancher magnétiquement à l'une ou l'autre des lignes d'alimentation d'un enroulement de-stator monophasé, et se placer physiquement piès ou loin du moteur à commander. Le signal de sortie de ce circuit consiste en une

tension continue dont l'amplitude vient commander, proportion-

nellement la charge, le dispositif de modification d'onde, si la source de puissance fournit une tension efficace nominale et si la charge appliquée au moteur en marche varie entre zéro et une charge moyenne maximum, ou encore si la source de puissance

fournit une tension plus élevée que la tension nominale, condi-

tion qui, si on ne la contrôlait pas, conduirait à une diminu-

tion de rendement du moteur en marche, dans toutes les condition

de charge, y compris dans le cas d'une surcharge modérée.

En d'autres termes la tension de sortie continue du circuit de contrôle de rendement utilisé dans

l'invention devient automatiquement un signal de commande conti-

nu agissant sur le dispositif de modification d'onde, et par l'intermédiaire de celui-ci, pour contrôler l'application totale ou partielle des ondes de tension sinusoïdales au stator du moteur pour n'importe quelle charge comprise entre zéro et la charge nominale, et pour ntimporte quelle source de tension qui, si elle était appliquée d'une autre manière, conduirait à un rendement de transformation d'énergie électrique en énergie

mécanique inférieur au rendement nominal du moteur utilisé.

La démodulation de cette modulation

liée au rendement, permettant de contrôler les signaux d'impul-

sions du courant d'entrée du stator, peut se faire par un dispo-

sitif de circuit amplificateur d'impulsions présentant des caractéristiques non linéaires particulières. La transformation du courant d'entrée démodulé en ce signal de commande continu

peut se faire par un couplage alternatif de la sortie de l'ampli-

ficateur dtimpulsions à un amplificateur à courant continu polarisé par le signal et entrant en action pour un niveau de modulation donné du courant d'entrée correspondant à un moteur particulier.

Ensuite, en se référant à cette va-

leur particulière, l'amplificateur à courant continu entre en action pour réduire l'amplitude de la tension de commande

continue lorsque la modulation résultante indique un fonction-

nement sous-alimenté. En d'autres termes l'amplitude de la puissane; d'entrée du moteur, obtenue à partir de la source de puissance à onde sinusoïdale, est contr8lée à tout moment par

le rendement de fonctionnement du moteur.

Le dispositif de modification d'onde peut prendre la forme décrite ciaprès sur la figure 2 des dessins, ou encore, dans une variante de réalisation, prendre

la forme de la figure 3 du brevet USA Parker et Cie. no 4 190 792.

Dans l'une ou l'autre de ces formes de réalisation, le signal de commande à courant continu contrôle finalement la fermeture d'un commutateur de puissance à l'état solide à onde pleine, tel qu'un Triac, monté entre la source de puissance sinusoïdale

et le stator du moteur, de façon que la partie d'onde sinusoï-

dale branchée au stator du moteur et, par suite, la densité du champ régnant dans l'enroulement de stator, varie avec les

variations de charge du moteur.

Les différents buts, caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture

de la description détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins

ci-joints dans lesquels:-

- la figure 1 est un schéma de principe d'un système de moteur à induction à champ variable réalisé selon l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une forme de réalisation du système de moteur de la figure 1, - les figures 3a à 3c représentent une série de formes d'ondes relatives à des aspects particuliers d'alternances de tensions de source selon l'invention, lorsque le moteur à induction atteint son rendement de fonctionnement maximum pour des charges de rotor comprises entre zéro et la valeur maximum, en réponse à une commande de puissance d'entrée selon l'invention, et - la figure 4 illustre graphiquement la valeur efficace du courant d'entrée de stator d'un moteur à induction typique alimenté par branchement direct à une source de puissance alternative, et alimenté par un système de commande

de puissance d'entrée selon ltinvention.

En se référant aux figures 1 et 2 sur lesquelles les mêmes références désignent les mêmes éléments un moteur alternatif à induction standard 10 est muni d'un en-.,u roulement de stator-l1 et d'un rotor dont l'arbre 12 est destiné à être couplé à une charge. Une source de courant alternatif 13 est normalement branchée à l'enroulement de stator 11, comme indiqué par exemple par la ligne en trait plein 13c et la ligne en pointillés 13a, pour alimenter l'enroulement de stator 11,

de manière à faire tourner ainsi l'arbre de rotor 12.

Selon l'invention ce circuit d'ali-

mentation normal est coupé, et la source de courant 13, au lieu d'tere branchée directement à l'enroulement de stator 11, est reliée au contraire, comme en 13b par exemple, à une borne d'un commutateur de puissance à l'état solide 14 dont l'autre borne est branchée, comme en 14a par exemple, à l'enroulement de stator 11 par l'intermédiaire de l'enroulement primaire d'un transformateur à noyau saturable 20. Le commutateur 14 peut être constitué par exemple par un dispositif de Triac ou par un redresseur au silicium, et ce commutateur 14 est régulé, comme indiqué sur la figure 1, par un dispositif de modification d'onde 15. Ce dispositif 15 peut se présenter sous la forme décrite dans le brevet USA Parker et Cie. no 4 190 793, ou sous la forme d'un circuit du type de celui décrit ci-après

sur la figure 2. Dans les deux cas, le fonctionnement du dispo-

sitif de modification d'onde 15 est commandé par une tension de commande continue apparaissant sur la ligne 16 à la sortie

d'un démodulateur de courant moteur 17, cette tension de com-

mande étant, dans certaines conditions, fonction de la charge

ou du rendement de fonctionnement du moteur 10.

Plus précisément, et comme indiqué ci-dessus, le primaire du transformateur à noyau saturable 20 est branché en série avec l'une des lignes d'alimentation d'entrée du stator, telle que la-ligne 14a représentée sur la figure 1. Une impulsion de tension de relativement courte durée, provenant du courait d'entrée initial du stator 11 passant dans ce primaire, apparait -aux bornes du secondaire du transformateur 20 à chaque fois que le sens du courant d'entrée s'inverse (c'est-à-dire en fait à chaque passage par zéro du courant), et cette impulsion de tension est appliquée, par l'intermédiaire des lignes 21 et 22, à un pont de diodes à onde complète 24 (figure 2) du démodulateur 17 du courant moteur. Les différents paramètres individuels de ces impulsions de tension, paramètres tels que l'amplitude, le temps de montée, la durée et le temps absolu de récurrence, varient proportionnellement à l'amplitude et à la forme d'onde de la tension appliquée, à

la charge instantanée du moteur, et aux propriétés électroméca-

niques intrinsèques du moteur.

Le démodulateur 17 qui sera décrit plus en détail ci-après en se référant à la figure 2, comprend un circuit ajustable destiné à produire un signal de commande à partir d'une combinaison particulière des paramètres variables mentionnés ci-dessus, lorsque le moteur 10 fonctionne à son

rendement intrinsèque maximum. Cela permet d'obtenir des carac-

téristiques particulières de courant d'entrée de stator, servant

de référEme de rendement de puissance.

La contre-réaction en boucle fermée positive de l'invention, dont le démodulateur 17 est la partie de contrôle de rendement énergétique, a pour but d'augmenter ou de diminuer ensuite la tension d'entrée moyenne couplée de la source alternative 13 par le dispositif de modification d'onde , et appliquée au stator du-moteur, comme cela est nécessaire pour maintenir la référence particulière du paramètre d'impulsion de rendement énergétique, établie, pour le moteur an cours de commande, par le réglage précédent du démodulateur 17. Ce démodulateur 17 peut être réglé par des résistances variables

et 26 (figure 2) pour produire le signal de contr8le de ren-

dement énergétique en réponse aux caractéristiques électro-

mécaniques individuelles particulières, mais généralement

semblables, des différents types de moteur à induction mono-

phasés standard, car l'invention ne se limite pas à un type

unique de moteur.

Quand on utilise l'invention et que l'on effectue le branchement électrique à la source de puissanc 13, le moteur démarre avec un courant sinusoïdal plein,et par conséquent avec un couple maximum. Quand on approche de la vitesse de synchronisme, l'onde de tension sinusoïdale de la source de puissance se trouve modifiée, selon l'invention, de manière à ne fournir que la puissance juste suffisante pour maintenir la vitesse de fonctionnement à rendement optimum du moteur. Sur un moteur à 4 pôles et à 60 Hz, cette vitesse varie typiquement entre 1775 et 1747 tours/minute pour une charge passant de la valeur nulle à sa pleine valeur nominale. Un état

de fonctionnement stable est atteint au bout de quelques secon-

des après application initiale du courant. Si l'on applique

brusquement une charge importante, une nouvele vitesse de ren-

dement est atteinte au bout de 18 cycles environ, c'est-à-dire grossièrement au bout de 1/3 de seconde. Un nouvel état

d'équilibre est ensuite obtenu à cette nouvelle vitesse.

Quand le moteur est en marche et quand le démodulateur 17 a été régi pour donner le rendement maximum du moteur à charge nulle par exemple, le paramètre de modulation ci-dessus du courant d'entrée du stator devient proportionnel à l'amplitude des charges appliquées ensuite. AinE

la modulation paramétrique d'impulsions apparaissant au secon-

daire du transformateur 20, est transformée par le démodulateur 17 en une amplitude correspondante du signal continu de commande présent sur la ligne 16, ce signal étant proportionnel au

rendement ultérieur du moteur et/ou à la charge de moteur parti-

culière appliquée, au-dessus de la charge nulle.de rendement de référence, pour toutes les charges comprises entre la charge

nulle et la charge nominale maximum du moteur.

Plus précisément, le démodulateur 17 fait augmenter ou diminuer le signal continu de commande lorsque les caractéristiques du courant d'entréeindiquent

une diminution du rendement de fonctionnement due à une sous-

charge ou à une surcharge du moteur, quel que soit le cas, par suite de variations de charge du moteur ou de variations d'amplitude de l'onde de tension sinusoïdale fournie par la

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source de puissance alternative 13. En d'autres termes, le démodulateur 17 répond dans un sens de commande correspondant à une diminution du rendement de fonctionnement, quelle que soit

la cause de cette diminution.

La tension de commande continue appliquée à la ligne 16 sert à contrôler le fonctionnement du dispositif de modification d'onde 15 d'une manière qui sera

décrite plus en détail ci-après en se référant à la figure 2.

Pour le moment, il suffit de remarquer que la tension de commande

continue appliquée à la ligne 16 branchée au dispositif de modi-

fication d'onde 15, excite finalement l'électrode de grille d'un commutateur de puissance à l'état solide 14 pour une durée prédéterminée de chaque cycle de tension fourni par la source alternative 13. La durée d'excitation de cette électrode de grille à chaque Lalternance de la source de puissance 13, déterminée par le dispositif de modification d'onde 15, est fonction-de l'amplitude du signal de commande continu de la

ligne 16, et dépend de la référence de rendement de fonctionne-

ment établie au voisinage.de la vitesse de synchronisme du rotor, ce signal de commande devenant fonction de la charge mécanique appliquée au moteur lorsque la source de puissance 13 fournit

la tension nominale de régime.stable.

Quand le dispositif de modification d'onde, ou modificateur d'onde 15 se présente sous la forme de la figure 2, l'excitation de l'électrode de grille consiste en une impulsion de courant de grande amplitude et de courte durée suivie par un courant continu stable, et lorsque le modificateur d'onde 15 se présente sous la forme décrite dans le brevet Parker et Cie mentionné ci-dessus, l'excitation de l'électrode de grille consiste en un train d'impulsions de courant produites par un générateur de déclenchement de grille. Dans les deux cas l'excitation de l'électrode de grille est appliquée à la

borne de commande d'électrode de grille du commutateur de puis-

sance à l'état solide 14, de panière à fermer cet interrupteur pendant une période de temps correspondante de chaque cycle d'alimentation alternative de la source 13. Par suite, une partie plus ou moins grande, ou même la totalit6 de cilLque c-clu de tension fourni par la source de puissance 13, est appliquée,

par le branchement 14a, à l'enroulement de stator 11 du moteur.

I() 10, en fonction de la charge du moteur,

P;ir suite, quand la cliarge augmet1te, la deisi t de chalzmp mnagn-

tique du stator du moteur augmente corrélativement; et quand la charge du moteur diminue, la densité de champ magnétique du

stator diminue corrélativement.

Le type préféré de fonctionnement

est celui décrit ci-dessus sur la figure 2. Dans la description

qui suit, on supposera que le moteur alternatif à induction 10 est un moteur à induction monophasé, et que le circuit de la figure 2 représente la manière selon laquelle on peut contr8ler la densité de flux du stator en fonction de la charge ou du rendement du moteur fonctionnant en monophasé. On peut faire fonctionner des moteurs polyphasés de la même manière en reliant le démodulateur de courant 17 à une ou plusieurs phases et en branchant la sortie de ce démodulateur 17 à deux modificateurs d'onde séparés commandant l'excitation de deux des trois phases dans le cas d'un moteur triphasé. Un montage de ce type général,

utilisant deux modificateurs d'onde répondant à un même dispo-

sitif de détection de charge de moteur, permettant de contr8ler, en fonction de la charge, la puissance alternative appliquée

à deux seulement des- trois phases d'un moteur a induction tri-

pbagé, est décrit dans la demande de brevet USA en cours nO 35 974 déposée le 4 Mai 1979 sous le titre *Economiseur

d'énergie pour moteurs à induction polyphasés".

On décrira maintenant plus en détail le fonctionnement du démodulateur de courant moteur 17. Le transformateur 20 est muni d'un noyau en matériau magnétique se saturant pour une valeur de courant nettement inférieure à celle passant dans le stator 11 lorsque le moteur 10 fonctionne à son rendement maximum, pour une charge nulle. La forme d'onde de la tension développée au secondaire du transformateur 20 consiste en une impulsion de relativement courte durée, à chaque fois que le courant du stator augmente à partir de zéro. D'une façon

générale, chacune des impulsions de tension produites au secon-

daire du transformateur 20 avec une amplitude de 1 volt, pré-

sente une durée d'environ 500 microsecondes dans un système

selon l'invention.

La largeur précise et les autres paramètres de ces impulsions de tension en un passage par zéro quelconque donné du courant de stator, sont proportionnels à divers facteurs tels que l'amplitude et la forme d'onde du courant d'entrée de stator, la grandeur de la charge du moteur, 1 2 et le rendement avec lequel le moteur 10 transforme l'énergie

électrique en énergie mécanique. En d'autres termes, les para-

mètres des impulsions du transformateur 20, sont proportionnels aux différentes caractéristiques du courant passant dans le stator 11, ces caractéristiques variant naturellement selon la forme d'onde de la tension appliquée, selon la charge du moteur,

et selon les propriétés intrinsèques des moteurs à induction.

Ainsi, quand le démodulateur 17 est réglé de manière à faire fonctionner le moteur 10 au maximum de rendement possible, les paramètres actuels, liés à la charge, des impul ons de tension,

comprennent une référence particulière correspondant spécifi-

quement à cette condition de rendement maximum quelle que soit

la valeur particulière de la charge du moteur.

L'enroulement secondaire du trans-

formateur 20 est relié, par les lignes 21 et 22, à un pont de diodes 24 dont la borne de sortie négative est mise à la masse.' La sortie du pont 24 consiste alors en impulsions de tension positives quel que soit le sensactuel de circulation du courant d'entrée de stator. La sortie positive du pont 24 est branchée, par l'intermédiaire d'une résistance variable 25, au point de jonction d'une résistance variable 26 et d'y condensateur 27 dont les autres bornes sont mises à la masse, et se branche par une résistance 28 de manière à constituer la polarisation

positive directe de l'électrode de base d'un transistor amplifi-

-cateur d'impulsions 34 dont l'émetteur est mis à la masse. Cette polarisation positive charge le condensateur 27 suivant les paramètres de charge et de rendement du courant d'entrée initial du stator, puis se décharge par là base et le circuit d'entrée du transistor 34 pendant l'équilibrage de chaque alternance de

la source de puissance 13.

La base du transistor 34 est égale-

ment branchée à la sortie d'un transformateur 50 redressé en double alternance par les diodes 51 et branché par la ligne 51a à la base du transistor, par l'intermédiaire d'un diviseur de

tension constitué par les résistances 29, 30, 31 et les.conden-

sateurs 29a et 31a. Comme indiqué par la forme d'onde de la figure 2, la tension de la ligne 5ia consiste en alternances négatives correspondant aux alternances de tension positives et négatives de la source alternative 13. Par suite de la présence d'un signal sur la ligne 51a, le transistor 34 est également soumis à une polarisation inverse variant de façon particulière à chaque alternance non liée à la charge, de la tension de la source de puissance. En d'autres termes, le transistor 34 est polarisé positivement en fonction du paramètre de courant deentrée de stator pendant chaque alternance de source de tension développée par le pont 24, et se trouve soumis d'autre part à une polarisation inverse dont l'amplitude varie suivant

la phase de chaque alternance de tension de la source.

Par suite, la conduction du transis tor 34 résulte de ces deux polarisations d'entrée liées au réglage initial de rendement du démodulateur 17, cette conducti traduisant à chaque instant le rendement de fonctionnement du moteur. Plus précisément, cette polarisation résultante amène le transistor 34 à produire des impuMions positives à sommet plat apparaissant à une fréquence de 120 Hz au point de jonctio de la résistance 32 avec le condensateur 33, comme indiqué par la forme d'onde de la figure 2. De plus, comme indiqué égalemen sur cette forme d'onde, la largeur des impulsions varie seuleme: suivant les variations de charge du moteur (quand la source de puissance 13 fournit sa tension moyenne nominale). La figure 3b représente les variations de largeur d'impulsion typiques

correspondant à différentes charges.

Le collecteur du transistor amplifi cateur d'impulsions 34 est branché, par l'intermédiaire d'un condensateur 33 et d'une résistance 35, à la base d'un transist amplificateur de courant continu 40 polarisé par le signal alternatif, et à la borne positive d'une source de courant continu 91 par l'intermédiaire d'une résistance 32. Ce montage polarise positivement le transistor 40 et cette polarisation positive est obtenue lorsque le condensateur 33 se charge entre la masse et la borne' positive de la source de puissance 91 par l'intermédiaire d la jonction base- émetteur du transistor 40, de la résistance 35, et de la résistance 32. L'amplitude de cette polarisation positive varie proportionnellement à la valeur de la charge commandant la largeur de l'impulsion positive appliqu au collecteur du transistor 34, de sorte que la conduction du

transistor 40 devient ainsi fonction de la charge du moteur.

Le collecteur du transistor 40 est relié à une borne du condensateur 39 dont l'autre borne est mise à la masse, et ce collecteur est également relié, par une 1 4 résistance 37, à la borne positive de la source de puissance

91. L'émetteur du transistor 40 est mis à la masse par l'inter-

médiaire d'une résistance 41. Le condensateur 39 est chargé

par la source de puissance 91 par l'intermédiaire d'une résis-

tance 37, cette charge se faisant pendant la période o le transistor 40 n'est pas conducteur, et le condensateur 39 se décharge par l'intermédiaire de la résistance 41 et du transistor lorsque ce dernier est conducteur. La constante de temps du circuit RC 37, 39 est longue comparativement à la fréquence de 120 Hz avec laquelle varie la conduction du transistor 40, de sorte que la tension aux bornes du condensateur 39 consiste en une tension continue pratiquement fixe dont l'amplitude est inversement proportionnelle à la largeur des impulsions positives produites au collecteur du transistor 34 (voir figures 3b et 3c) . Quand le moteur 10 tourne à une vitesse supérieure à environ 95 % de la vitesse de synchronisme, et quand la source de puissance 13 fournit sa tension moyenne nominale, les largeurs d'impulsions au collecteur du transistor 34 ne varient qu'inversement proportionnellement à la charge du - moteur. Par suite, la tension aux bornes du condensateur 39, constituée par la tension de commande continue apparaissant finalement sur la ligne 16 par inversion du transistor 40, est proportionnelle à la charge du moteur; c'est-à-dire que la tension continue de la ligne 16 augmente quand la charge du

moteur augmente et vice versa.

La relation existant entre le rende-

ment de fonctionnement et les caractéristiques des quelques premières centaines de microsecondes du courant d'entrée de stator d'un moteur à induction typique dont la tension de source de stator est constituée par des sinusoïdes partiellement

coupées, est généralement assez mal connue. Par suite, l'expli-

cation qui suit est destinée à mieux comprendre le fonction-

nement spécifique du démodulateur de courant moteur 17 qui, par sa conception même, met en oeuvre un fonctionnement non linéaire particulier d'un transistor amplificateur d'impulsions 34 opposant au courant d'entrée de stator une non linéarité induite

par la source de puissance à chaque alternance de- celle-ci.

Quand un moteur à induction non chargé tourne au voisinage de sa vitesse de synchronisme, avec 1 5 une onde de tension sinusoïdale complète appliquée au stator, la nature inductive du moteur a pour conséquence que les passages par zéro du courant de stator sont retardés par rapport aux passages par zéro de la tension de la source, ce retard étant proportionnel à l'inductance du moteur. De plus, la forme d'onde du courant d'entrée initial, après les passages par zéro du courant, suit la forme d'onde sinusoïdale de la tension appliquée. Par suite, les caractéristiques du courant d'entrée

de stator pendant les quatre à cinq cent premières microse-

condes suivant ces passages par zéro, ne varient pratiquemnet

pas entre la charge nulle et la charge maximum du moteur.

Toutes ces indications données ci-dessus sont bien connues.

On ne sait par contre pas bien ce qui se passe lorsque le même moteur est alimenté par une tension de stator constituée par. des ondes sinusoidales partietlement coupées, car les caractéristiques du courant d'entrée initial du stator varient, pendant les quelques premières centaines de microsecondes, en fonction de la charge du rotor, de la vitesse du rotor, et des instants particuliers d'établissement des sinusoïdes partielles appliquées après les passage par zéro de la tension, c'est-à-dire de la phase de la tension de source à l'instant de la commutation. Plus précisément, l'art antérieur n'indique pas que lorsqu'on fonctionne à rendement maximum, les paramètres décrivant les caractéristiques du courant pendant les quelques premières centaines de microsecondes, dépendent plus du rendement de fonctionnement que de ltinductance du moteur lorsque la tension de source est constituée par une sinusoïde partielle

au lieu d'une sinusoïde continue.

L'art antérieur n'indique pas non plus que lorsqu'on maintient le rendement maximum du moteur, pour une variation de la charge mécanique passant de zéro à la charge maximum, en faisant varier l'instant de coupure de la tension

sinusoïdale d'alimentation après les passages par zéro de celle-

ci, les variations de temps de retard du courant d'entrée de

stator par rapport aux passages par zéro de la tension d'alimen-

tation, sont pratiquement proportionnelles à la- charge du moteur

au lieu d'être proportionnelles à son inductance.

Cependant, la variation des para-

mètres du courant d'entrée de stator pendant la variation de la charge, n'est pas linéaire même lorsque la source alternative 1 6

d'alimentation fournit sa tension nominale. Comme chaque alter-

nance de tension de la source d'alimentation consiste en une demi sinusoïde, les paramètres au voisinage de la vitesse de synchronisme varient à la fois suivant la grandeur de la charge et suivant l'amplitude particulière de la source de tension à l'instant précis o la tension est commutée sur le stator après un passage par zéro de cette tension. Ainsi, quand la tension de stator consiste en une sinusoïde partielle dont on augmente la durée pour conserver le rendement maximum du moteur lorsque la charge varie, les paramètres du courant d'entrée varient à

la fois de manière linéaire et de manière non linéaire parti-

culière. Plus précisément, au voisinage de la vitesse de synchronisme, les paramètres varient de façon non linéaire en fonction de la forme sinusoïdale de la tension appliquée, non induite par la charge, et proportionnellement aux variations de

la charge mécanique du rotor. La figure 3a représente l'ampli-

tude (ou la phase) des alternances de la tension d'alimentation au moment de la commutation de la commande de puissance, pour

différentes charges du moteur.

Les variations ci-doesus des para-

mètres du courant d'entrée de stator lorsqu'on applique une tension d'alimentation constituée par des sinusoïdes partielles obtenues par découpage, sont le résultat des propriétés des

moteurs à induction.

L'invention concerne plus parti-

culièrement les paramètres ci-après observés au moment de la commutation, ctest-à-dire 1. la phase de la tension de source, 2. l'amplitude absolue de la tension de source, 3. la grandeur de la charge mécanique du rotor, et

4. la vitesse du rotor.

De façon plus précise, ces paramètres constituent un ensemble particulier de valeurs et de relations dépendant du rendement de fonctionnement du moteur pour les différentes valeurs de la charge du moteur. Plus spécialement, quand le moteur fonctionne à son rendement maximum possible, l'applitude induite par la charge, du courant initial d'entrée de stator, et l'instant d'installation de ce courant par rapport aux passages par zéro de la tension d'alimentation, sont deux paramètres variant avec la charge du moteur mais se reliant

17 2486328

spécifiquement, à chaque instant, au rendement de fonctionnemen

du moteur.

Ces deux paramètres présentent une valeur particulière de relation d'amplitude en fonction de leur position dans le temps, lorsque le moteur fonctionne à son rendement maximum pour des charges données, et permettent donc de définir ce rendement dans la plage des différentes valeurs de charge. Cependant, le courant d'entrée de stator induit (uniquement) par la charge du rotor à un instant donné, ne peut s'observer directement car il est complètement masqué par le courant d'entrée résultant simultanément de la non linéarité

(courbe sinusoïdale) de la tension d'alimentation appliquée.

Cette non linéarité n'est évidemment pas liée à la charge et tend à empêcher l'observation des variations de courant d'entrée ; liées à la charge, en particulier pour les charges faibles

et tendant vers zéro.

Quand la source d'alimentation four-

nit sa tension nominale moyenne, et quand le moteur tourne au vosinage de sa vitesse de synchronisme, les variations combinées des paramètres cidessus peuvent être considérées comme une modulation complexe d'amplitude et de phase produite par des effets de modulation d'amplitude séparés mais simultanés, dus à la charge mécan iue du rotor, à la non linéarité de la source de tension, et également à la phase de la tension au moment o elle est appliquée (par commutation) à l'enroulement de stator. On pourra remarquer à ce propos que si les paramètres de modulation d'amplitude induits par la tension sinusoïdale d'alimentation, et non liés à la charge, étaient neutralisés (c'est-à-dire supprimés), les variations des autres paramètres (de modulation) au voisinage de la vitesse de synchronisme, seraient simplement proportionnelles à celles définissant le rendement de fonctionnement du moteur pour toutes les charges

*du rotor y compris la charge nulle.

En résumé, selon l'invention, cette modulation de phase et d'amplitude liée au rendement, du courant

d'entrée de stator, est démodulée conjointement à chaque alter-

nance de la tension d'alimentation, par le démodulateur de

courant moteur 17. Plus précisément, la conception du démodula-

teur 17 comprend un dispositif de circuit réglable sensible à une première tension développée par les variations totales des

18 2486328

paramètres de courant d'entrée, et à une seconde tension sinu-

soidale opposée provenant de la source de puissance et déphasée d'environ 1800 par rapport à cette tension d'alimentation, à chaque alternance. Grâce à cette conception de circuit, la variation produite par la tension sinusoïdale d'alimentation, et non liée au rendement ou à la charge, peut être annulée (par réglage), les variations des paramètres restants étant, en fait, une modulation résultante-simplement proportionnelle au rendement de fonctionnement du moteur à tout instant ultérieur, ou à

la charge de réglage du moteur.

On décrira maintenant plus en détail la commande, liée à la charge, du démodulateur de courant moteur 17. En revenant à la figure 2 onsupposera que la source de puissance 13 fournit sa tension nominale de réglage, et que le moteur 10 tourne au voisinage de sa vitesse de synchronisme. On supposera également que les résistances variables 25 et 26 du démodulateur de courant moteur 17 ont été préalablement réglées pour obtenir le rendement de fonctionnement intrinsèque maximum du moteur 10 à 50 %, par exemple, de la charge de réglage. On se rappellera, d'après les caractéristiques de fonctionnement précédemment décrites, que la sortie du pont 24 constituant la polarisation positive du transistor 34, résulte de la modulation paramétrique du courant d'entrée de stator, induite par la charge du moteur et par une non linéarité particulière de la tension tirée de la source de puissance 13 par commutation du commutateur

à l'état solide 14.

Ainsi, une partie de la variation d'amplitude de la polarisation positive appliquée au transistor 34 par le pont 24, n'est pas liée à la charge mais dépend au

contraire incidemment de la non linéarité sinusoïdale des alter-

nances de la source d'alimentation. On se rappellera que la polrisation inverse appliquée au transistor 34 par la ligne 51a, est tirée des alternances redressées de la source de puissance 13, et comprend donc une non linéarité sinusoïdale déphasée d'environ 18O0 par rapport aux variations de polarisation positives induites par la non linéarité sinusoïdale de la tension d'alimentation 13. La résultante de ces polarisations directe

et inverse appliquées au transistor 34, peut se régler simple-

ment proportionnellement aux paramètres du courant d'entrée

correspondant à la valeur de la charge du moteur.

-2486328

En d'autes termes, le résultat

global de ces non linéarités sinusoïdales opposées de polarisa-

tion, peut se régler pour obtenir une annulation à chaque alter-

nance, et l'on peut ainsi rendre la donduction du transistor 34 simplement proportionnelle aux paramètres, liés à la charge,

du courant d'entrée de stator, indépendamment de la non linéa-

rité de tension de la source de puissance 13. Ainsi, la durée de conduction du transistor 34 augmente quand la charge du

moteur augmente, et- vice versa.

En se référant maintenant à la figure 3b représentant lés impulsions typiquement produites au collecteur du transistor 34 pour différentes charges du moteur comprises entre zéro et la valeur de réglage maximum, on remarquera que la durée "b" de ces impulsions varie suivant la

charge du moteur quelle que soit la phase de la tension d'ali-

mentation 13 (figure 3a) au moment o cette tension est commu-

tée sur l'enroulement de stator. La figure 3c montre que la

tension de sortie continue apparaissant au collecteur du transis-

tor 40 sous l'effet des impulsions appliquées à son entrée par

le transistor 34, est de la même façon liée à la charge.

Les paramètres combinés de l'impul-

sion de tension de sortie du pont 24 (développée par le courant d'entrée initial du stator) chargent le condensateur 27 à travers la résistance 25 à chaque-alternance de la source de puissance 13. Bien que la largeur de ces impulsions ne soit que de quelques centaines de microsecondes seulement, la constante de temps de décharge du condensateur 27 à travers le circuit d'entrée de base du transistor 34 est de plusieurs millisecondes. Par suite, le transistor 34 est conducteur pendant la plus grande partie de chaque alternance de la source de puissance et bloque ainsi le point de jonction entre la résistance 32 et le condensateur 33 au voisinage du potentiel de la masse, par conduction collecteur-émetteur. La durée de conduction du transistor 34 est repérée par la référence'"a" dans la forme d'onde de la figure 2. Pendant la période "a" variant avec les variations liées à la charge, du courant d'entrée de stator, le transistor amplificateur de courant continu 40 polarisé par le signal, n'est pas conducteur car il ne possède pas de source séparée de polarisation positive. Pendant la période "b" de la même forme d'onde (figure 3b), le transistor 34 n'est pas conducteur et la polarisation directe positive est appliquée au transistor 40 par la charge du condensateur 33, de manière à relier celui-ci, d'un côté, à la borne positive de la source de puissance par l'intermédiaire de la résistance 12, et de l'autre côté à la

masse par l'intermédiaire du circuit d'entrée du transistor 40.

Par suite des variations liées à la charge, de la période de conduction "a" du transistor 34, la période de conduction t'b" varie de la même façon en fonction des

variations de charge du moteur. Ainsi, la conduction du transis-

tor 40 directement liée à la largeur d'impulsion "b", se trouve

liée à la charge. La résistance 35 et le condensateur 44 amor-

tissent la polarisation directe produite par la commutation directe produite par la commutation du transistor 34 et la

décharge du condensateur 33 à travers la diode 36. Le condensa-

teur 42 branché entre la ligne 51a et la ligne 16 sert à amé-

liorer la linéarité de la sortie du démodulateur 17, en parti-

culier au voisinage de la charge nulle.

Pour les raisons ci-dessus, la ten-

sion continue apparaissant sur la ligne 16 est proportionnelle aux charges du moteur comprises entre zéro et la charge maximum de.réglage lorsque la source de puissance 13 fournit sa tension nominale de réglage. La diode 38 empêche le condensateur 39 de recevoir une charge quelconque du circuit modificateur d'onde 15. Bien que l'invention, telle qu'elle a été décrite ci-dessus, soit destinée à assurer une commande liée à la charge, on se rappellera que la base de référence particulière ayant servi au réglage du démodulateur 17 était 3-O liée au rendement plutôt qu'à la charge. Quand le démodulateur 17 est réglé au rendement de fonctionnement maximum possible pour une charge particulière quelconque, la base actuelle de contrôle de puissance d'entrée du stator consiste en un ensemble particulier de paramètres de courant d'entrée de stator obtenus

lorsque le moteur atteint le rendement voulu. Ainsi, ces para-

mètres sont liés au rendement et non à la charge. Par suite, si la charge du moteur est constante mais si la tension nominale de la source de puissance 13 varie, le démodulateur 17 fait varier la tension de commande continue de la ligne 1l comme cela est nécessaire pour maintenir l'ensemble particulier de

21 2486328

paramètres de courant d'entrée de stator correspondant au rende-

ment de fonctionnement maximum.

En d'autres termes, lorsque le démo-

dulateur 17 a été réglé de façon que le modificateur d'onde 15 applique la puissance d'entrée efficace particulière d'onde sint soldale permettant d'obtenir des rendements de fonctionnement maximum du moteur pour une charge de réglage quelconque, ce démc dulateur 17 commande le modificateur d'onde 15 de façon que ce dernier augmente la puissance d'entrée quand les paramètres du

1o courant d'entrée de stator indiquent un fonctionnement sous-

alimenté (par suite d'une augmentation de la charge ou d'une diminution de la tension nominale de la source), et diminue cette puissance d'entrée quand les paramètres ci-dessus indiquer un fonctionnement en surpuissance (par suite d'une diminution

de charge ou d'une augmentation de tension nominale).

Dans les applications typiques des moteurs à induction, les variations de la charge mécanique sont rarement brutales et violentes, et un temps de réponse d'une ou deux secondes du système de commande de puissance d'entrée est suffisant pour obtenir des performances convenables d'économie d'énergie. Cependant, on peut rencontrer certaines applications dans lesquelles la charge varie brutalement de zéro à sa valeur maximum en quelques millisecondes. Dans ces cas là, la puissanc d'entrée de l'enroulement de stator doit augmenter rapidement pour emp6cher une chute importante, bien que momentanée, de la

vitesse du moteur.

La disposition du démodulateur 17 de la figure 2 comprend des circuits supplémentaires 81 à 86 accélérant l'augmentation de puissance alternative appliquée à l'enroulement de stator lorsqu'une forte charge est brusquement appliquée au rotor. Ces circuits supplémentaires ne modifient pas le fonctionnement précédemment décrit du démodulateur 17, en réponse aux variations de charge ou de puissance alternative

plus classiques.

En résumé, l'ensemble de circuits supplémentaires utilise augmentation brutale du courant d'entrée de stator (résultant de l'application brusque de la charge maximum au moteur fonctionnant préalablement à charge nulle avec une alimentation par des ondes sinusoïdales partielles) pour

commander l'application de la pleine puissance sinusoïdale au mo-

22 2486328

teur par une réponse en moins de 0,3 seconde du modificateur

d'onde 15 après augmentation brusque de la charge.

On supposera qu'une forte charge est brusquement appliquée à un moteur tournant à charge nulle au voisinage de la vitesse de synchronisme. Les impulsions d'ampli- tude nettement plus grande apparaissant à la sortie du pont 24 chargeant le condensateur 27, sont également appliquées par la diode 18 à la diode Zener 82. Dans cet exemple, les impulsions de forte charge dépassent le seuil de conduction de la diode Zener 82 et chargent le condensateur 83 en même temps que le

condensateur 27. Cette charge à plus forte tension du condensa-

teur 83 est appliquée, sous forme de polarisation directe supplémentaire, à l'électrode de base du transistor 34 par

l'intermédiaire de la résistance 85 et dela diode 86. La cons-

tante de temps de décharge du condensateur 83 à travers les résistances 84 et 85, à travers la diode 86 et à travers le circuit d'entrée de base du transistor 34, est choisie aux

environs de 0,3 seconde.

Lorsque le transistor 34 conduit en permanence, le transistor 40 ne reçoit pas de polarisation positive pendbt la période de décharge du condensateur 83. La tension au collecteur du transistor non conducteur 40, tension

constituant la tension de commande continue appliquée au modifi-

cateur d'onde 15 par la ligne 16 et la diode 38, augmente plus rapidement que dans le cas o le transistor 34 est coupé pendant chaque alternance, de sorte que la pleine tension sinusoïdale de la source alternative se trouve ainsi rapidement appliquée au stator du moteur. Quand la pleine puissance sinusoïdale est appliquée, le rendement du moteur est rétabli et le courant d'entrée du stator redevient proportionnel à la charge dont la

valeur a augmenté.

La tension de sortie en impulsions, du pont 24, tombe alors à une amplitude insuffisante pour charger le condensateur 83 à travers la diode Zener 82, et la charge du condensateur 27 contrôle de nouveau la conduction du transistor 34. Ainsi, après avoir rapidement répondu au brusque passage à la charge maximum, grâce aux circuits de polarisation directe prévus pour cela, le démodulateur 17 reprend son fonctionnement précédent. Une brusque diminution de la charge, cependant, ne

déclenche pas les moyens de circuits de polarisation supplémen-

23 2486328

taires, et la seule modification de fonctionnement du démodula-

teur 17 (comme indiqué ci-dessus) est une augmentation nettement plus rapide du couplage de la puissance alternative au moteur lorsque cela est nécessité par une augmentation brusque de la charge. Comme indiqué précédemment, le circu: modificateur d'onde peut être réalisé de la manière décrite dans le brevet USA Parker et Cie. NO 4 190 793. Un circuit préféré, différent, de modification d'onde 15 est représenté sur la figure 2 et fonctionne de la manière suivante: Le transformateur 50 dont l'enroulem( primaire peut par exemple être branché à une prise de la source de puissance alternative 13, fournit une tension à 60 Hz et à faible niveau (par exemple 12,6 volt crête) à des redresseurs double alternance 51 branchés à son enroulement secondaire. Les redresseurs 51 sont montés de façon que leurs sorties soient

branchées dans le sens négatif sur la ligne 51a, et les impul-

sions négatives ainsi obtenues, outre le fait qu'elles sont appliquées au transistor 34 comme décrit ci-dessus, sont également appliquées à la base d'un transistor 52 constituant une partie d'un commutateur de recalage des passages par zéro du modificateur d'onde 15. Les impulsions négatives ainsi appliquées au transistor 52 maitiennent celui-ci non conducteur pendant la majeure partie de chaque cycle, cette condition n'étant modifiée seulement que pendant les assages par zéro de

l'onde à 60 Hz.

Plus précisément, la base du transis-

tor 52, outre le fait qu'elle reçoit les alternances négatives des redresseurs 51, est également alimentée en polarisation directe-positive par une résistance 53 branchée à- la borne positive de la source d'alimentation 'continue 91. Ce courant de

polarisation directe rovoque la sturation de la jonction collec-

teur-émetteur du transistor 52 pendant les passages par zéro,

de sorte que pendant ce temps le point de jonction des résis-

tances 47, 54 et du condensateur 48 (c'est-à-dire le collecteur du transistor 52), se trouve verrouillé à un potentiel voisin de

la masse et de l'ordre de 0,1 volt continu.

Après le passage par zéro de la tension alternative dtalimentation, la tension fournie par les

redresseurs 51 commence à tomber vers une valeur négative dten-

24 2486328 viron - 12 volts continus. Quand la tension résultante appliquée à la base

du transistor 52 tombe au-dessous de + 0,7 volt

continu, la coupure collecteur-émetteur se produit et le transis-

tor 52 reste coupé jusqu'à ce que la tension de sa base remonte à + 0 7 volt continu sous l'effet de la polarisation positive fournie par la résistance 53 et l'arrivée du passage par zéro suivant. Ainsi, le transistor 52 est coupé la-mqjeure partie du temps, pendant chaque alternance de la tension d'alimentation alternative et ne conduit que légèrement avant, pendant, et légèrement après les passages par zéro de ces alternances. La

durée de conduction du transistor 52 est ainsi d'environ 0,5 ms.

Quand le transistor 52 estconducteur, le condensateur 48 se décharge, et quand le transistor 52 est coupé, comme décrit ci-dessus, le condensateur 48 commence à se charger à travers la résistance 47 pour tendre vers le niveau

de tension de commande continue fourni par le condensateur 39.

Le signal résultant sur le collecteur du transistor 52 présente la forme d'onde de la figure 2 et varie en amplitude suivant la

tension de commande continue de la ligne-16.

Le signal résultant au collecteur

du transistor 52 est appliqué, par l'intermédiaire de la résis-

tance 54, à la base d'un transistor 55 du circuit modificateur d'onde 15, de manière à rendre le transistor 55 conducteur, mais la conduction du transistor 55 est retardée suivant la tension

actuellement présente sur la borne positive du condensateur 48.

Plus pécisément le transistor 55 reste non conducteur jusqu'à ce que la tension aux bornes du condensateur 48 branché à la base du transistor 55 par l'intermédiaire de la résistance 54, atteigne environ + 0,7 volt continu, après quoi le transistor 55 (constituant un commutateur à retard, déclenché par Triac, du circuit modificateur d'onde 15) commence à laisser passer un

courant collecteur-émetteur.

Le collecteur du transistor 55 est branché, par l'intermédiaire d'une résistance 59, à un circuit

de commande de grille du circuit modificateur d'onde, c'est-à-

dire à la base du transistor pnp 60 qui, lorsqu'il conduit, excite l'électrode de grille 62 du Triac 63 par l'intermédiaire de la ligne 19. Plus précisément, quand le transistor 55 n'est pas conducteur, le transistor 60 est maintenu non conducteur par la résistance 70 branchée entre ses bornes de base et

2486328

d'émetteur. Quand le transistor 55 devient conducteur, c'est-à-dire quand le courant passe entre son émetteur et son collecteur, comme décrit cidessus, une partie de ce courant est tirée de la source de puissance 91 par l'intermédiaire de la jonction base-émetteur du transistor 60, en commençant à

faire conduire celui-ci.

La commutation des transistors 60 et 55 est accélérée par la contreréaction positive allant du collecizur du transistor 60 à la base du transistor 55 par l'intermédiaire d'un condensateur 58 reliant à la masse la

tension positive croissante développée aux bornes de la résis-

tance 75 lorsque le transistor 60 devient conducteur. Le signal de sortie de la ligne 19 se présente sous la forme indiquée en 19a sur la figure 2, c'est-à-dire sous la forme d'une impulsion de grande amplitude et de courte durée, c'est-à-dire d'environ microsecondes, diminuant jusqu'à un niveau de tension stable pendant une durée maximum d'environ 7 ms à chaque alternance de la source de puissance alternative 13, ou pendant la très petite partie du cycle d'alimentation alternative déterminée par la péiode de conduction initiale du transistor 55 au cours

d'une alternance donnée de la source de puissance.

Lorsque le transistor 55 a été amené à saturation par l'effet combiné de la polarisation positive appliquée par le condensateur 48 et de la polarisation 25. de contre-réaction positive appliquée à la base du transistor par le condensateur 58 branché au collecteur du transistor , le transistor 55 se trouve maintenu dans cet état par la polarisation positive du condensateur 48 pendant le reste des alternances de la source de tension d'alimentation. La tension positive rapidement croissante développée aux bornes de la résistance 75 au moment o le transistor 60devient conducteur, est appliquée par le condensateur 72, et, dans une moindre mesure, par la résistance 71 branchée à travers une diode de protection 73, à la ligne 19, et, par la ligne 19, à l'électrode de grille 62 du Triac 63 du commutateur à l'état solide 14. La résistance 74 sert à maintenir la ligne 19 à une impédance relativement faible en l'absence de signal d'excitation de grill à la sortie du transistor 60, de manière à réduire le risque

d'allumage intempestif du Triac 63.

26 2486328

Le Triac 63 s'allume sous l'effet de l'arrivée de l'impulsion de grande amplitude et de faible durée

19a appliquée à sa grille par le condensateur 72 branché au.

collecteur du transistor de commande de grille 60, et reste ensuite excité par le courant constant de grille fourni par le transistor 71 tant que le transistor 60 reste conducteur sous l'action du transistor 55. Cela permet d'obtenir une conduction parfaitement équilibrée du Triac 63 quels que soient les régimes transitoires de tension pouvant être produits par les variations de charge inductive du moteur 10 qui, autrement, pourraient créer des déséquilibres d'alternances par auto- commutation à des instants

autres que les passages par zéro de la tension de la source 13.

La diode de protection 73 empêche la tension positive d'être appliquée au collecteur du transistor de commande de grille 60

à partir de la ligne 19.

Quand le stator 11 du moteur à induc-

tion monophasé 10 est branché au Triac 63, comme indiqué sur les dessins, et quand la puissance de la source alternative 13 est appliquée à ce Triac, on obtient une tension de commande continue maximum sur la ligne 16 par suite du fait que le courant de stator n'a pas préalabement fourni d'impulsions de courant

d'entrée à 120 Hz au démodulateur 17. Cette forte tension conti-

nue appliquée à la ligne 16 fait conduire sans retard le transis-

tor 55 après chaque passage par zéro de la tension, de façon que le transistor de commande de grille 60 excite ainsi sans retard le triac 63 pour le faire conduire. Comme cette opération est continue, le Triac 63 laisse passer le courant dans les deux sens et l'enroulement de stator 1il du moteur 10 reçoit une onde pleine à 60 Hz qui commence à faire tourner le rotor 12 de ce

moteur.

Lorsque le moteur 10 accélère par application d'une plein onde de tension, la sortie de modulation

paramétrique d'impulsions du pont 24, produite par les carac-

téristiques, non liées à la charge, du courant d'entrée de stator 11 pour les passages par zéro du courant, commence à modifier la conduction du transistor 40 suivant le réglage précédent du démodulateur 17. Au-dessus de 95 % environ de la vitesse de synchronisme, le transistor 40 sert donc à réduire

la tension de commande continue produite aux bornes du condensa-

teur 39 proportionnelement à la charge mécanique du moteur, le

27 2486328

résultat étant que le condensateur 48 ne dispose pas de suffisam-

ment de temps pour se charger complètement avant d'être périodi-

quement déchargé par le transistor 52 lorsque la charge du

moteur est inférieure à la valeur de réglage maximum du moteur.

Par suite, pour les charges moins importantes, la tension aux bornes du condensateur 48 n'est pas suffisamment élevée au début de chaque alternance de tension de la source de puissance 13 pour atteindre immédiatement le

seuil de conduction du transistor 55 et pour déclencher le fonc-

tionnement du transistor de commande de grille 60. Il en résulte que le Triac 63 ne commence pas à conduire au début du cycle de tension de la source de puissance alternative 13, mais commence à conduire plus tard, c'est-à-dire à un instant venant après le début du cycle de tension sinusoïdal de la source

de puissance 13.

Le Triac 63 cesse de conduire quand le courant qui le traverse tombe au voisinage de zéro. Cela se produit légèrement après que l'onde de tension passe par zéro, du fait que ltinductance de l'enroulement de stator 11 retarde l'onde de courant. L'énergie alors fournie au stator 11 du moteur par le Triac 63 lorsque le moteur tourne à charge nulle, ne représente alors par conséquent qu'une très petite partie de l'onde sinusoïdale délivrée par la source alternative 13, cette partie ne représentant typiquement que 3 millisecondes par exemple sur les 8,3 millisecondes de chaque alternance, lorsque la source de puissance fonctionne à une fréquence-de Hz. Lorsque la charge du moteur augmente à partir de la valeur nulle, la sortie de modulation paramétrique d'impulsions du pont 24, produite par le courant d'entrée du sator, indique une réduction de rendement du moteur par suite d'une excitation inadaptée du stator, et cette situation fait diminuer proportionnellement la largeur d'impulsion (appelée

période "b" sur la figure 2) au collecteur du transistor 34.

Il en résulte alors une augmentation proportionnelle d'amplitude de la tension de commande continue chargeant le condensateur 48,

ce qui permet au transistor 55 d'atteindre son seuil de conduc-

tion plus tôt et de déclencher la conduction du Triac 63 plus près du début du cycle d'alimentation de puissance, de sorte qu' une puissance plus importante peut être transmisse au stator

du moteur 10.

28 2486328

La courbe 135 de la figure 4 est une représentation graphique du courant efficace d'entrée de stator typique d'un moteur à induction monophasé de 1 cheval-vapeur branché directement à une source de puissance sinusoïdale de 120 volts à 60 Hz. La courbe 136 de la figure 4 représente ce même courant efficace d'entrée de stator lorsque la puissance d'entrée du moteur (provenant de la même source) est contr8lée selon l'invention. La courbe 136 montre la réduction importante

du courant d'entrée de stator pour des charges de rotor infé-

rieures à 50 % de la charge nominale, et d'autre part l'amélio-

ration très significative de linéarité entre le courant d'entrée et les charges appliquées à n'importe quel moment au moteur,

cette amélioration étant caractéristique de l'invention.

Dans le cas présente d'un mteur de 1 cheval-vapeur à quatre p8les et à 60 Hz, la puissance d'entrée est typiquement réduite de plus de 90 % à charge nulle, et d'environ 2 % à charge nominale maximum, des ondes de puissance sinusoïdales pleines étant appliquées au-dessous de 95 % environ de la vitesse de synchronisme pendant le démarrage du moteur ou dans les moments de surcharge. La régulation de la vitesse du moteur est également améliorée car elle est typiquement inférieure

à 2 % entre la charge nulle et la charge maximum.

De plus, le facteur de puissance du moteur est nettement amélioré comme on peut le voir sur la source de puissance. Cela est dû au fait que le moteur présente un minimum de réactance à la source de puissance dans toute sa plage de charges nominales, lorsque la puissance efficace d'entrée est appliquée sous la forme de fragments de sinusoïdes dépendant du rendement instantané du moteur, plutôt que sous la forme de sinusoïdes complètes indépendantes de la charge ou du rendement, comme c'était le cas dans l'art antérieur. Cette réduction importante du courant réactif ne produisant pas de puissance, contribue encore à réduire fortement les pertes Joule (RI2) dans les lignes comprises entre le moteur et la source de

puissance, en particulier pour les charges faibles et moyennes.

Quand la charge du moteur diminue, - la modulation paramétrique d'impulsions à la sortie du pont 24 indique une réduction de rendement du moteur par suite d'une excitation excessive du stator diminuant l'angle efficace de l'onde alternative et diminuant également la puissance fournie

au moteur.

29 2486328

Ainsi, par suite de la contre-réac-

tion en boucle fermée liée au rendement de fonctionnement du moteur et servant à assurer le contr8le du moteur au voisinage c sa vitesse de synchronisme, toi en tenant compte de la charge mécanique du rotor, lorsqu'elle existe, les propriétés électro- mécaniques intrinsèques du moteur en -cours de commande servent à augmenter ou à diminuer la puisance d'entrée fournie par la source de puissance alternative 13 suivant les besoins, pour maintenir ainsi le meilleur rendement de fonctionnement à touteE les charges comprises entre la charge nulle et la charge nominal maximum du rotor, et/ou pour toutes les variations d'amplitude

de la tension d'alimentation de la source de puissance alterna-

tive. Bien qu'on ait décrit ici des formeE préférées de réalisation de l'invention, il est évident que de nombreuses variantes sont possible comme cela apparaîtra à l'évidence aux spécialistes de la question. On peut par exemple utiliser d'autres moyens qu'un transformateur 20 dont le primaire est monté physiquement en série avec l'un des fils d'entrée d'alimentation du moteur 10, pour contr8ler le courant d'entrée de stator aux passages par zéro de celui-ci. Plus précisément on peut utliser un transformateur à couplage magnétique du type transformateur d'instrumentation (-tel que ceux généralement utilisés dans les wattmètres de mesure de puissance d'entrée des moteurs), pour coupler la modulation paramétrique de courant d'entrée de stator, lié à la charge, à un transformateur 20

placé dans le démodulateur 17.

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Claims (39)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif de contr8le de puis-

sance à économie d'énergie destiné à réduire les pertes fer et les pertes cuivre d'un moteur alternatif à induction classique (10) comprenant un enroulement de stator (11) et un rotor couplé à une charge, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une source de puissance alternative sinusoïdale (13) d'alimentation de l'enroulement de stator (11) permettant de faire tourner le rotor, et des moyens de commande à contre- réaction positive non linéaire en boucle fermée permettant de contrôler la forme et l'amplitude d'excitation de l'enrouiement de stator (11) à partir de la source de puissance (13), ces moyens de commande à contre- réaction comprenant des moyens (17, 20) de détection de la charge du moteur (10) destinés à produire un signal de commande variant en fonction de la charge du moteur, des moyens de modification d'onde (15) répondant aux moyens de commande, et des moyens de commutation (14) montés entre la source de puissance sinusoïdale et l'enroulement de stator (11), le temps de conduction des moyens de commutation pouvant se contr8ler, à chaque cycle de-la source de puissance (13), en fonction du signal de commande, de manière à appliquer la pleine tension sinusoïdale de la source à l'enroulement de stator (il) pendant le démarrage et la montée en vitesse du moteur (10), et à fonctionner ensuite, lorsque le moteur arrive au voisinage de sa vitesse de synchronisme, pour ne transmettre à l'enroulement de stator (11) du moteur que des fractions variables ou des cycles complets de la tension sinusoïdale de la source, suivant les propriétés électromécaniques intrinsèques du moteur et suivant ses besoins en énergie définis par la charge du rotor à un instant donné, les moyens de détection de charge du moteur étant constitués par un circuit démodulateur de courant (17) branché à l'enroulement de stator et sensible aux variations,

liées à la charge, des paramètres du courant d'entrée de l'enrou-

lement de stator (11) à chaque fois que le courant passant dans cet enroulement de stator augmente à partir de zéro, de manière

à produire les variations du signal de commande.

2.- Dispositif de contr8le de puis-

sance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit démodulateur de courant moteur (17) sert à contrôler le temps de montée du courant d'entrée de stator (11) au début de chaque

alternance de courant.

31 2486328

3.- Dispositif de contrôle de puis-

sance selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caracté-

risé en ce que le circuit démodulateur de courant moteur (17) sert à contrôler l'amplitude du courant d'entrée de stator (11) au début de chaque alternance de courant.

4.- Dispositif de contrôle de puis-

sance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté-

risé en ce que le circuit démodulateur de courant moteur (17) sert à contrôler la phase instantanée du courant d'entrée du

stator (11).

5.- Dispositif de contrôle de puis-

sance selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté-

risé en ce que le circuit démodulateur de courant moteur (17) comporte des moyens de réglage lui permettant de répondre à un signal résultant produit par une combinaison particulière des paramètres du courant d'entrée, de manière à obtenir ainsi un signal de commande variant proportionnellement -aux variations

de la charge mécanique couplée au moteur (10).

6.- Ispositif de contrôle de puis-

sance selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caracté-

risé en ce que le circuit démodulateur de courant moteur (17) comprend des moyens destinés à répondre à des variations brusques d'un paramètre particulier du courant d'entrée au-dessus d'une valeur prédéterminée, par suite d'une brusque augmentation de la

charge appliquée au moteur (10), de manière à accélérer l'ap-

plication d'une plus grande puissance d'entrée au stator.

7.- Dispositif selon l'une quelconque

des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit

démddulateur de courant moteur (17) est couplé magnétiquement à l'une des lignes d'alimentation de puissance de l'enroulement

de stator.

8.- Dispositif selon l'une quelconque

des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le couplage

magnétique se fait par un transformateur (20) dont l'enroulement primaire est branché à- l'unedes lignes d'alimentation d'entrée de l'enroulement de stator, ce transformateur (20) comprenant un enroulement secondaire branché au circuit démodulateur de courant moteur (17), et en ce que ce transformateur comporte un

noyau se saturant pour une amplitude de courant nettement infé-

rieure à celle passant dans l'enroulement de stator (11) lorsque

32 2486328

le moteur à induction fonctionne avec un rendement maximum-à

charge nulle.

9.- Dispositif selon l'une quelconque-

des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit

démodulateur de courant moteur (17) comprend des moyens destinés à produire une impulsion de tension de polarité prédéterminée en réponse à chaque passage par zéro du courant de stator, des moyens à transistor (34) , des moyens répondant aux impulsions de tension pour fournir,(aux moyens à transistor, une première polarisationde sehs prédéterminé, liée à la charge du moteur

et des moyens, répondant aux alternances de la source de puis-

sance (13), destinés à fournir, aux moyens à transistors, une seconde polarisation de sens opposé, la conduction des moyens à transistor (34) répondant conjointement à ces premières et seconde polarisations pour fournir des impulsions de sortie dont

la largeur varie en fonction de la charge du moteur.

10.- Dispositif selon l*une quel-

conque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le démo-

dulateur de courant moteur (17) comprend des moyens de ré&lage

destinés à opposer des non linéarités aux paramètres des impul-

sions de tension produites par la source de puissance (13) à cha-

que alternance de la tension de la source de puissance (13).

11.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il

comprend des moyens sensibles à la largeur des impulsions de sor-

tie pour contr8ler l'amplitude du signal de commande, de façon que l'amplitude de ce signal de commande varie en fonction de

la charge du moteur.

12.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les

moyens ci-dessus comprennent en outre des moyens à transistor (40) dont la conduction est contrôlée par les impulsions de sortie de largeur variable, des moyens de cOndensateur (39),

et un circuit de charge des moyens de condensateur (39) compre-

nant d'autres moyens à transistors, la charge des moyens -de

condensateur fournissant le signal de commande.

13.- Dispsitif selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 11, caractéisé en ce que les.

moyens à transistors supplémentaires (40) sont constitués par des moyens amplificateurs à courant continu polarisé par le signal alternatif0

33 2486328

14,e- Dispositif selon.l'une quel-

conque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le cir-

cuit de charge comprend des moyens destinés à produire une tension continue aux bornes des moyens de condensateur (39), la valeur de cette tension continue étant inversement proportion-

nelle à la largeur des impulsions de sortie.

15.- Dispositif selon l'une quelcon-

que des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend

des moyens de transformateur (20) destinés à relier le circuit

de démodulation de courant moteur à l'une des lignes d'alimen-

tation en puissance de l'enroulement de stator, les moyens

destinés à produire une impulsion de tension de polarité prédé-

terminée en réponse à chaque passage par zéro du courant de stator, comprenant des moyens de redressement double alternance

(24) branchés au secondaire des moyens de transformateur (20).

16.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les

moyens de transformateur sont constitués par un transformateur

à noyau saturable (20).

17.- Dispositif de contrôle de

puissance à économie d'énergie selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que les moyens de commande à contre-réaction com-

prennent des moyens de contrôle du rendement du moteur destinés

à produire un signal de commande variant en fonction du rende-

ment de fonctionnement du moteur, des moyens de modification d'onde (15) répondant à ce signal de commande,- et des moyens de commutation (14) montés, entre la source de puissance sinusoïdalE (13) et l'enroulement de stator (11), la durée de conduction des moyens de commutation pouvant se contrôler à chaque cycle de la source de puissance (13) en fonction du signal de commande pour appliquer à l'enroulement de stator (11) la pleine sinusoidE de tension de la source de puissance pendant le démarrage et la montée en vitesse du moteur, et pour fonctionner ensuite, lorsque le moteur (10) atteint une condition particulière de

rendement de fonctionnement, de manière à fournir, à l'enroule-

ment de stator (11), des fractions variables de sinusoïdes de la tension de source correspondant aux propriétés électromécaniques intrinsèques du moteur et aux besoins en énergie de celui-ci pour chaque état de charge instantané, les moyens de contrôle de rendement du moteur comprenant un circuit de démodulation

34 2486328

du courant moteur (17), branché à l'enroulement de stator (11),

et des moyens destinés à contrôler les paramètres, liés au rende-

ment du moteur, caractérisant le courant d'entrée de l'enroule-

ment de-stator à chaque fois que le courant de l'enroulement de stator augmente à partir de zéro, des moyens de circuit supplé-

mentaires étant en outre prévus pour s'opposer à la non liné-

arité du courant d'entrée de stator résultant de la forme d'onde

de la tension sinusoïdale de source.

18.- Dispositif selon la revendi-

cation 17, caractérisé en ce que les moyens de modification d'onde (15) comprennent un ensemble de Triac (63) dont l'entrée est branchée à la source de puissance sinusoïdale (13) et dont la sortie est branchée à l'enroulement de stator (11), et un circuit de commande branché à la borne de commande de l'ensemble

de Triac (63) et répondant à l'amplitude de la tension de com-

mande continue pour contrôler la conduction de l'ensemble de

Triac à chaque cycle de la tension sinusoïdale de source.

19.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que le

circuit de commande comprend un générateur de déclenchement de grille (55, 60) répondant à la tension de commande continue pour produire sélectivement une impulsion de tension à montée rapide, des moyens amplificateurs (55, 60) destinés à transformer cette impulsion de tension en une impulsion de courant à montée rapide, et des moyens de circuit destinés à appliquer cette impulsion de courant à la borne de commande de l'ensemble de

Triac (63).

20.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 19, caractérisé en ce qu'il

comprend des moyens de condensateur reliant la sortie des moyens amplificateurs à l'entrée du générateur de déclenchement de grille de manière à accélérer l'allumage du générateur de

déclenchement de grille.

21.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 20, caractérisé en ce que le

générateur de déclenchement de grille comprend des moyens de circuit d'entrée répondant à l'amplitude du signal de commande pour contrôler le moment o l'impulsion de courant à montée rapide est produite par les moyens amplificateurs par rapport au début de chaque cycle de la tension sinusoïdale de source (13),

2486328

grâce à quoi le générateur de déclenchement de grille fonctionne en commutateur à retard de déclenchement de Triac (53) servant à contr8ler le moment o l'ensemble de Triac devient conducteur, par rapport au début de chaque cycle de tension de la source de puissance sinusoïdale.

22.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 21, caractérisé en ce que le

circuit de démodulation de courant moteur (17) sert à contrôler le temps de montée du courant d'entrée de stator au début de

chaque alternance de courant.

23.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 22, caractérisé en ce que le

circuit de démodulation de courant moteur (17) sert à contrôler l'amplitude du courant d'entrée de stator au début de chaque

alternance de courant.

24.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 23, caractérisé en ce que le

circuit de démodulation de courant moteur (17) sert à contrôler

la phase instantanée du courant d'entrée de stator.

25.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 24, caractérisé en ce que le

circuit de démodulatinn de courant moteur (17) comprend des moyens servant à développer un signal de commande en réponse à l'amplitude, liée au couple, du courant d'entrée et à l'instant particulier d'apparition de ce courant d'entrée, comparativement aux passages par zéro de la tension sinusoïdale de la source de puissance, de manière à contrôler ainsi l'alimentation de l'enroulement de stator (11) en fonction du rendement avec lequel le moteur (10) transforme l'énergie électrique en énergie

mécanique à chaque cycle de la tension sinusoïdale de source (13).

26.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 25, caractérisé en ce que le

démodulateur de courant moteur (17) comprend des moyens de circuit permettant d'annuler une non linéarité particulière de courant d'entrée qui n'est pas directement fonction du rendement

de fonctionnement du moteur.

27.- Dispositif selon l'une quel+

conque des revendications 17 à 26, caractérisé en ce que le

circuit de démodulation de courant moteur (17) comprend des moyens répondant aux augmentations d'amplitude du courant

36 24865328

d'entrée moteur se situant au-dessus d'une valeur particulière, pour dépasser la commande de rendement du moteur (10) et pour la remplacer, pendant une période déterminée, par un signal de commande proportionnel à l'amplitude d'une violente charge mécanique brusquement appliquée au moteur.

28.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 27, caractérisé en ce que le

circuit de démodulation de courant moteur (17) est couplé magnétiquement à l'une des lignes d'entrée d'alimentation de

l'enroulement de stator (11).

29.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 28, caractérisé en ce que le

couplage magnétique se fait au moyen d'un transformateur (20) dont le primaire est branché à l'une des lignes d'entrée de puissance de l'enroulement de stator, et dont le secondaire est branché au circuit de démodulation de courant moteur, ce transformateur (20) cpmportant un noyau se saturant pour une amplitude de courant nettement inférieure à celle traversant l'enroulement de stator (11) lorsque le moteur à induction

fonctionne au maximum de rendement et à charge nulle.

30.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 29, caractérisé en ce que le

circuit de démodulation dè courant moteur (17) comprend ces moyens destinés à produire une impulsion de tension de polarité prédéterminée en réponse à chaque passage par zéro du courant de stator, des moyens de transistors, des moyens répondant aux impulsions de tension pour produire une première polarisation de sens prédéterminé, appliquée aux moyens detransistors, et des moyens répondant aux alternances de la source de puissance (13) pour produire une seconde polarisation de sens opposé, appliquée également aux moyens de transistors, la conduction

de ces moyens de transistors répondant conjointement aux-

première-et seconde polarisations et servant à produire des impulsions de sortie dont la largeur varie en fonction du rendement avec lequel le moteur transforme l'énergie électrique

en énergie mécanique.

31.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 30, caractérisé en ce qu'il

comprend des moyens répondant à la largeur des impulsions de sortie pour contrôler l'amplitude du signal de commande, grâce à

37 2486328

quoi l'amplitude de ce signal de commande varie en fonction du

rendement de fonctionnement du moteur.

32.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 31, caractérisé en ce que les

derniers moyens ci-dessus comprennent des moyens de transistor. supplémentaires dont la conduction se contrôle en faisant varie la largeur des impulsions de sortie, des moyens de condensateur et un circuit de charge des moyens de condensateur comprenant moyens de transistors supplémentaires, la charge des moyens de

condensateurs fournissant le signal de commande.

33.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 32, caractérisé en ce que le

circuit de charge comprend des moyens servant à produire une tension continue aux bornes des moyens de condensateurs, cette tension ayant une amplitude inversement proportionnelle à la

largeur des impulsions de sortie.

34.- Dispositif selon-ltune quel-

conque des revendications 17 à 32, caractérisé en ce qu'il

comprend des moyens de transformateur destinés à brancher le circuit de démodulation de courant moteur (17) à l'une des lign d'alimentation de puissance de l'enroulement de stator, ces moyens servant à produire une impulsion de tension de polarité prédéterminée en réponse à chaque passage par zéro du courant

de stator, comprenant des moyens de redressement double alter-

nance branchés au secondaire des moyens de transformateurs.

35.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 34, caractérisé en ce que les

moyens de transformateur sont constitués par un transformateur

à noyau saturable.

36.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 35, caractérisé en ce qu'il

comprend des moyens répondant aux variations d'amplitude de la tension de la source de puissance au-dessus ou au-dessous de la tension de sortie nominale de la source de puissance, de façon que les moyens de contreréaction à fonctionnement conditionnel maintiennent le rendement de fonctionnement maximum possible du moteur quelles que soient les variations de tension de la source.

37.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 17 à 36, caractérisé en ce que les

38 2486328

moyens de contr8le de rendement comprennent des moyens répondant à une diminution de rendement de fonctionnement du moteur, par comparaison des paramètres du courant d'entrée avec un ensemble particulier de paramètres de courant d'entrée précédemment établis pour constituer une référence particulière de rendement de fonctionnement, de manière à contr8ler la fraction de chaque fraction de sinusoïde de tension transmise entre la source de

puissance et l'enroulement de stator.

38.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 37, caractérisé en ce qu'il

comprend un circuit de démodulation de courat moteur (17) branché à l'enroulement de stator (11) pour contr8ler les

paramètres, liés au rendement, du courant d'entrée de l'enroule-

ment de stator (11) à chaque fois que le courant de l'enroule-

ment de stator augmente à partir de zéro, le circuit de démo-

dulation (17) comprenant des moyens servant à produire un signal de commande de sortie dont l'amplitude dépend de ces paramètres, liés au rendement, du courant d'entrée, et des moyens de commande répondant au signal de commande de sortie du circuit de démodulation de courant moteur, pour contr8ler l'alimentation de l'enroulement de stator par la source de puissance.

39.- Dispositif selon la revendi-

cation 38, caractérisé en ce que les moyens de commande servent à faire varier la partie de chaque onde sinusoïdale qui se trouve appliquée par la source de puissance à l'enroulement de stator.

4Q- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 38 et 39, caractérisé en ce que le

circuit de démodulation de courant moteur (17) comprend des moyens répondant à l'instant d'apparition du courant d'entrée de stator pour déterminer l'amplitude du signal de commande par comparaison avec les passages par zéro de l'onde sinusoïdale

de la source de puissance.

41.- Dispositif selon l'une quel-

conque des revendications 38 à 40, caractérisé en ce que le

circuit de démodulation de courant moteur (17) comprend égale-

ment des moyens répondant à l'amplitude, liée à la charge du

rotor, du courant d'entrée de stator, pour déterminer l'ampli-

tude du signal de commande.