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Système électromécanique d'entraînement, notamment pour pompe
à cavité progressive pour puits de pétrole
La présente invention concerne les systèmes électriques à accoupler à des
dispositifs entraînés ou entraînants.
L'invention a trait plus particulièrement mais non exclusivement aux systèmes
d'entraînement de dispositifs entraînés qui sont susceptibles d'emmagasiner au
cours de
leur fonctionnement une énergie potentielle relativement importante.
En cas de défaillance de l'alimentation électrique du système, cette énergie
potentielle est susceptible d'entraîner brutalement le système en sens
inverse, on parle
alors de dévirage, et peut provoquer un emballement avec une vitesse de
dévirage
atteignant des valeurs pouvant être dangereuses pour les personnes et le
matériel.
Ce problème se rencontre par exemple pour les pompes à cavité progressive
utilisées dans les puits de pétrole.
De telles pompes emmagasinent en fonctionnement une énergie potentielle
sous deux formes, à savoir d'une part une énergie de torsion dans la tige
d'entraînement de
la pompe qui se vrille sur elle-même et d'autre part une énergie hydrostatique
correspondant à la colonne de fluide dans le puits.
Ces pompes sont traditionnellement entraînées par des moteurs électriques
asynchrones et des systèmes de poulies procurant un rapport de réduction de 2
à 5 environ.
Un dispositif de freinage est prévu afin d'éviter qu'en cas d'arrêt du moteur,
l'énergie potentielle accumulée entraîne brutalement le système en sens
inverse.
Ce dispositif comporte par exemple un frein mécanique à disque ou centrifuge
ou un dispositif de freinage hydraulique.
Les publications WO 99/2477, WO 00/25000, US 2005/0045323,
US 6 079 489, US 6 113 355 et US 5 749 416 divulguent des exemples de
dispositifs de
freinage, relativement complexes.
La publication patent abstract of Japan JP 61 269 686 décrit un système
comportant un moteur asynchrone d'entraînement d'une pompe à eau. Le moteur
comprend un rotor bobiné.
Lors d'une opération de freinage, les enroulements du stator débitent dans un
circuit dissipatif tandis que les enroulements du rotor sont alimentés par le
réseau.
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Un tel système ne peut pas fonctionner en cas de coupure du réseau, le moteur
ne fonctionnant pas en générateur autonome.
L'invention vise, entre autres, à proposer un système électromécanique à
accoupler à un dispositif entraînant et/ou entraîné, permettant d'éviter un
emballement du
système en cas de changement des conditions de fonctionnement, notamment
d'alimentation.
Le système électromécanique est par exemple configuré pour être accouplé à
un dispositif entraîné et comporte un moteur.
Le dispositif entraîné est par exemple une tige de pompe à cavité progressive.
Le système électromécanique peut encore être configuré pour être accouplé à
un dispositif entraînant et comporter un générateur. Le dispositif entraînant
est alors, par
exemple, une éolienne.
L'invention a pour objet, selon l'un de ses aspects, un système
électromécanique à relier à un réseau électrique, comportant :
- une machine électrique comportant un arbre rotatif, et
- un système de commutation permettant :
dans une première configuration, que la machine électrique fonctionne en
moteur dans le cas où le dispositif accouplé est normalement entraîné ou en
générateur
dans le cas où le dispositif accouplé est normalement entraînant, et
dans une deuxième configuration, que la machine électrique fonctionne en
générateur autonome, l'énergie électrique générée par la machine électrique
étant dissipée,
dans la machine et dans une charge dissipative, dans lequel le système de
commutation est
agencé pour court-circuiter la machine électrique dans la deuxième
configuration, l'essentiel
de l'énergie débitée par la machine étant dissipé dans celle-ci.
La charge dissipative qui est connectée à la machine peut assurer une plus ou
moins grande partie de la dissipation de l'énergie lorsque la machine
fonctionne en
générateur autonome. Une part non négligeable de la dissipation de l'énergie
peut avoir
lieu dans la machine elle-même, notamment dans les enroulements du stator, en
particulier
dans le cas où la charge dissipative ne présente pas d'impédance importante et
que son
impédance est sensiblement inférieure à l'impédance interne de la machine.
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En conséquence, l'expression charge dissipative ne doit pas être comprise
avec un sens limitatif et la puissance dissipée dans cette charge peut être
très inférieure à
celle qui est dissipée dans la machine. Lorsque la machine est court-
circuitée, l'essentiel
de l'énergie débitée par la machine est dissipée dans celle-ci. La charge
dissipative est
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alors réduite aux conducteurs, contacts et/ou composants qui assurent ce court-
circuit.
Dans le cas où leur impédance interne est très faible, la puissance dissipée
dans ce court-
circuit sera négligeable par rapport à celle dissipée dans la machine.
L'invention permet de créer un couple de freinage avec la machine électrique.
L'expression générateur autonome désigne un générateur pouvant
fonctionner sans apport extérieur d'énergie électrique par le réseau.
Lorsque la machine électrique fonctionne en générateur autonome, le champ
magnétique généré par le rotor pour exciter les enroulements du stator peut
être dû à la
présence d'aimants permanents et/ou d'enroulements alimentés par une
excitatrice
intégrée à la machine ou alimentés par le courant produit par la machine. La
machine peut
être une machine asynchrone dont l'excitation est fournie par un ou plusieurs
condensateurs connectés aux bornes du stator.
La machine électrique peut comporter, dans des exemples de réalisation, un
rotor à excitation permanente, notamment un rotor à aimants permanents.
L'utilisation
d'une machine à aimants permanents permet notamment d'accroître la fiabilité.
Le système électromécanique peut ne comporter aucune batterie destinée à
constituer une source auxiliaire d'énergie pour alimenter des enroulements de
la machine
électrique lorsque celle-ci fonctionne en générateur autonome ni aucun groupe
électrogène
jouant le même rôle.
Lorsque la machine électrique comporte un rotor à aimants permanents, le
rotor est avantageusement à concentration de flux, comportant des aimants
permanents
engagés entre des pièces polaires. La machine peut notamment comporter des
aimants
permanents qui sont orientés radialement, l'axe polaire de chaque aimant étant
orienté
dans la direction circonférentielle.
En fonction notamment de l'impédance de la charge dissipative, l'allure de la
courbe du couple de freinage en fonction de la vitesse peut être modifiée et
notamment le
couple de freinage peut croître jusqu'à atteindre un maximum pour une certaine
vitesse de
rotation puis décroître. Une faible impédance de charge dissipative peut
permettre
d'atteindre relativement rapidement le couple de freinage maximal. La vitesse
pour
laquelle le couple est maximal est avantageusement par exemple inférieure ou
égale à
50 tr/mn, mieux 40 tr/mn, encore mieux 35 tr/mn.
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Cela peut permettre un freinage important du dispositif accouplé dès la
disparition du réseau, et de maintenir ce dispositif accouplé à une vitesse de
rotation
relativement lente.
Même si le couple de freinage est voisin du couple nominal, l'énergie dissipée
reste relativement faible car la vitesse demeure relativement lente. Cela
permet de
maintenir le système dans cet état sans suréchauffement excessive de la
machine.
Dans le cas où le dispositif accouplé est une pompe, notamment une pompe à
puits de pétrole, par exemple du type à cavité progressive, cela peut
permettre que la
colonne de fluide dans le puits ne se vide que très lentement.
Dès la réapparition du réseau, le système peut être redémarré sans être
pénalisé
en production par les temps morts dus au vidage du puits et à son remplissage.
Dans des exemples de mise en oeuvre de l'invention, le système peut
comporter ou non un réducteur ou un multiplicateur entre l'arbre et un
dispositif à
accoupler au système électromécanique.
La présence d'un réducteur permet de bénéficier d'un freinage inertiel
également.
L'invention peut permettre de diminuer d'une manière relativement simple,
fiable et économique le risque d'emballement, en cas par exemple de coupure du
réseau
auquel est relié le système.
Lorsque la machine électrique est un moteur, le système de commutation peut
permettre d'alimenter le moteur dans la première configuration pour entraîner
le dispositif
accouplé.
Le réducteur peut être un réducteur à engrenages, ce qui améliore la
fiabilité.
Le rapport de réduction peut être supérieur à 6, notamment aller de 7 à 15, ce
qui permet d'utiliser un moteur à vitesse de rotation relativement élevée, par
exemple
comprise entre 2 000 et 9 000 tr/min en régime de fonctionnement normal.
Le système peut comporter la charge dissipative. Cette dernière peut
comporter au moins une résistance électrolytique ou métallique, par exemple au
moins une
résistance métallique immergée dans un bain d'un liquide.
La charge dissipative peut, le cas échéant, être réduite à des conducteurs en
court-circuit et présenter une impédance relativement faible, sensiblement
inférieure à
l'impédance interne des enroulements de la machine ainsi court-circuitée. Cela
peut avoir
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comme avantage de faire en sorte que la machine débite essentiellement,
lorsqu'entraînée
par le dispositif accouplé, sur sa propre impédance interne.
Cela peut permettre d'obtenir un couple de freinage relativement important
pour des vitesses de rotation relativement basses, ce qui peut avoir un
intérêt pour réaliser
un freinage important du dispositif accouplé dès la disparition du réseau,
comme
mentionné précédemment.
La charge dissipative peut être reliée aux bornes de la machine simplement par
l'intermédiaire d'un ou plusieurs interrupteurs, lesquels peuvent être formés
par des relais
électromécaniques ou par des composants électroniques tels que par exemple des
thyristors ou transistors de puissance.
Dans des exemples de mise en oeuvre de l'invention, la charge dissipative est
connectée à la machine sans que le courant débité par la machine lorsque celle-
ci
fonctionne en générateur autonome ne circule dans un dispositif électronique
relativement
complexe tel qu'un onduleur ou un variateur. La charge dissipative peut
encore, dans des
exemples de réalisation, être connectée à la machine sans que cette connexion
ne fasse
intervenir de composants d'électronique de puissance.
Lorsque la charge dissipative comporte une résistance électrolytique,
comportant au moins deux électrodes immergées dans un électrolyte, le niveau
de ce
dernier peut être modifié afin de faire varier l'impédance.
Le système de commutation peut être agencé pour passer automatiquement de
la première configuration précitée à la deuxième configuration en cas de
coupure
volontaire ou non ou de défaillance de l'alimentation de la machine électrique
ou du
réseau électrique alimenté par celle-ci et/ou d'arrêt de la machine.
Le système de commutation peut comprendre au moins un relais comportant
une bobine, laquelle est par exemple alimentée directement ou indirectement
par le réseau
électrique.
Le système de commutation peut être agencé pour rester dans la deuxième
configuration tant qu'une commande prédéfinie n'est pas reçue.
L'envoi de cette commande prédéfinie dépend par exemple d'une tension
observée sur la machine, d'une temporisation ou d'une vitesse de rotation de
la machine.
Le système électrique peut comporter un variateur de fréquence auquel le
moteur est relié. La commande prédéfinie peut être envoyée par le variateur de
fréquence,
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par exemple. Lorsque la machine fonctionne en générateur autonome, le
variateur de
fréquence peut ne pas être alimenté et ne pas recevoir de courant de la part
de la machine.
Dans la deuxième configuration, le variateur de fréquence est par exemple
déconnecté de
la machine électrique.
Dans un autre exemple de réalisation, le système peut comporter un dispositif
de contrôle de la vitesse de dévirage de la machine, agencé pour connecter et
déconnecter
la charge dissipative de façon à ce que cette vitesse de dévirage reste entre
deux seuils
pouvant être prédéterminés.
Le dispositif de contrôle peut alors être agencé pour déconnecter la charge
lorsque le seuil de vitesse minimum est atteint et pour la reconnecter lorsque
le seuil de
vitesse maximum est atteint.
Le système de contrôle de la vitesse de dévirage peut également être agencé
pour agir sur le courant circulant vers la charge dissipative de telle sorte
que la vitesse de
dévirage reste entre les deux seuils prédéfinis et/ou soit sensiblement
constante.
Le système électromécanique peut ainsi rester dans une plage de vitesse
prédéfinie tant que le couple de freinage est supérieur au couple entraînant
et que le couple
entraînant reste suffisant pour accélérer le système.
L'invention a encore pour objet un système d'entraînement de surface d'une
pompe à cavité progressive pour puits de pétrole, comportant :
- un moteur comportant un arbre de sortie, le moteur étant à aimants
permanents,
- un réducteur, de préférence à engrenages, entre l'arbre de sortie et une
tige
d'entraînement de la pompe,
- une charge dissipative,
- un système de commutation agencé pour permettre,
dans une première configuration, au moteur d'être alimenté par un réseau
électrique d'alimentation afin d'entraîner la tige d'entraînement de la pompe
dans un
premier sens, et
dans une seconde configuration où l'arbre de sortie est entraîné en rotation
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dans un deuxième sens opposé au premier, de transférer de l'énergie électrique
générée
par le moteur ainsi entraîné vers la charge dissipative,
le système de commutation étant agencé pour passer automatiquement dans la
seconde
configuration en cas de coupure du réseau électrique notamment. ______
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7
Le moteur électrique peut être relié à un variateur de fréquence.
Le rapport de réduction peut être supérieur à 6, notamment va de 7 à 15.
Le moteur peut être à aimants permanents.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un système
d'entraînement de surface d'une pompe à cavité progressive pour puits de
pétrole,
comportant :
- un moteur comportant un stator ayant des enroulements et un rotor à
aimants permanents, notamment un rotor à concentration de flux,
- un système de commutation agencé pour permettre, dans une première
configuration, au moteur d'être alimenté, et dans une deuxième configuration,
pour court-
circuiter les enroulements du stator en cas d'interruption accidentelle de
l'alimentation du
moteur, par exemple en cas de coupure du réseau.
L'invention a également pour objet un système électromécanique (1) à relier à
un réseau
électrique (7 ; 27), comportant :
- une machine électrique (2 ; 22) pouvant fonctionner en générateur autonome,
comportant un arbre rotatif, et
- un système de commutation (9) permettant
i) dans une première configuration, que la machine électrique fonctionne en
moteur
dans le cas où un dispositif accouplé (4) est normalement entraîné ou en
générateur dans le cas
où le dispositif accouplé (24) est normalement entraînant, et
ii) dans une deuxième configuration, que la machine électrique fonctionne en
générateur autonome, l'énergie électrique générée par la machine électrique (2
; 22) étant
dissipée dans la machine et dans une charge dissipative (13),
dans lequel la machine est auto-excitée dans la deuxième configuration.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description
détaillée
qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à
l'examen du
dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 est un schéma en blocs d'un système électromécanique selon un
exemple de mise en uvre de l'invention,
- la figure 2 représente de manière schématique un relais du système de
commutation,
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7a
- la figure 3 illustre la possibilité pour la charge dissipative de
comporter
plusieurs étages de résistances pouvant être sélectionnés,
- les figures 4 et 9 sont des schémas en blocs d'autres exemples de système
électromécanique,
- les figures 5 et 6 sont des schémas en blocs de systèmes
électromécaniques
comportant un dispositif de contrôle de la vitesse de dévirage,
- la figure 7 représente schématiquement, en coupe transversale, un exemple
de rotor à aimants permanents, et
- la figure 8 est un exemple de courbe d'évolution du couple de freinage en
fonction de la vitesse.
Le système électromécanique 1 représenté à la figure 1 comporte une machine
électrique 2 comprenant un moteur électrique dans l'exemple considéré. __
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Ce moteur comporte par exemple un stator et un rotor à aimants permanents.
Le stator est par exemple à bobinage concentré ou distribué. Le rotor comporte
par
exemple des aimants en surface ou des aimants disposés entre des pièces
polaires.
La figure 8 représente un exemple de rotor 100 à aimants permanents 101,
disposés radialement entre des pièces polaires 102.
Un tel rotor est à concentration de flux, ce qui peut permettre de limiter le
courant de court-circuit et réduire le risque d'échauffement excessif et/ou le
risque de
désaimantation des aimants. Le moteur est par exemple tel que décrit dans le
brevet US
6 891 299. Le stator associé peut être à bobinage concentré ou distribué.
Le système électromécanique 1 comporte également, dans l'exemple
considéré, un réducteur 3 à engrenages, permettant de réduire la vitesse de
rotation du
moteur 2 et d'entraîner un dispositif entraîné 4 qui est par exemple une tige
d'entraînement d'une pompe à cavité progressive disposée au fond d'un puits de
pétrole.
Le réducteur 3 présente par exemple un facteur de réduction relativement
élevé, par exemple supérieur à 6, notamment compris entre 7 et 15.
Le moteur 2 est normalement alimenté par un variateur de fréquence 6, lequel
est relié à un réseau électrique d'alimentation 7.
Le moteur 2 est alimenté par le variateur 6 au travers d'un système de
commutation 9. Ce dernier peut prendre une première configuration dans
laquelle le
moteur 2 est alimenté par le variateur 6 et une deuxième configuration dans
laquelle le
moteur 2 est relié à une charge dissipative 13.
Le système de commutation 9 comporte par exemple au moins un interrupteur
électronique et/ou électromécanique qui permet de relier sélectivement le
moteur 2 au
variateur 6 ou à la charge dissipative 13.
Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le système de commutation
9 comporte au moins un relais électromécanique ayant une bobine 10 et une
série de
contacts 11.
La série de contacts 11 permet, par exemple, lorsque la bobine 10 est
alimentée, d'établir le passage de courant entre des ensembles de conducteurs
14 et 15
reliés respectivement au moteur 2 et au variateur 6.
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9
En l'absence d'alimentation électrique de la bobine, la série de contacts 11
relie les ensembles de conducteurs 14 à des ensembles de conducteurs 17
connectés à la
charge dissipative 13.
Le redémarrage de la machine peut, dans des exemples de mise en oeuvre de
l'invention, être conditionné par exemple par une vitesse de rotation de la
machine, par
une tension observée sur la machine ou par une temporisation.
Par exemple, le redémarrage peut être empêché tant que la vitesse n'est pas
nulle ou que la tension aux bornes de la machine n'est pas inférieure à une
valeur de seuil.
Dans l'exemple illustré, une deuxième série de contacts 12 du relais
électromécanique peut être utilisée de manière à ce que l'alimentation de la
bobine 10
s'effectue à travers cette deuxième série de contacts, ce qui permet, une fois
que
l'alimentation de la bobine 10 a cessé, d'empêcher à nouveau celle-ci d'être
excitée tant
qu'une action prédéfinie n'est pas exercée sur le système de commutation 9.
Cela peut permettre d'éviter un redémarrage du moteur en cas de retour du
réseau électrique 7 après une coupure, par exemple.
La commande prédéfinie provient par exemple du variateur 6 mais peut être
effectuée autrement, par exemple en agissant manuellement sur un contacteur.
La charge dissipative 13 peut être formée de conducteurs électriques de faible
résistance ohmique, afin de court-circuiter les bornes de la machine,
l'essentiel de la
puissance à dissiper étant alors dissipé dans la machine. En variante, la
charge dissipative
13 peut présenter une impédance plus importante.
La charge dissipative 13 comporte par exemple au moins une résistance,
laquelle est par exemple une résistance métallique ou électrolytique.
La résistance métallique est avantageusement immergée dans un bain de
liquide non combustible, ce qui peut permettre de réduire le risque d'incendie
lorsque le
système électromécanique est utilisé dans une ambiance explosible, ce qui peut
être le cas
dans le voisinage d'un puits de pétrole.
La charge dissipative 13 peut comporter des résistances et/ou tout autre
composant passif ou actif permettant de dissiper une énergie électrique, par
exemple des
condensateurs et/ou selfs.
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La charge dissipative 13 peut encore comporter une résistance électrolytique
comportant au moins deux électrodes immergées dans un électrolyte. Le cas
échéant, le
niveau de l'électrolyte peut être modifié afin de régler la résistance à la
valeur souhaitée.
Le couple de freinage du moteur est fonction du courant qui parcourt la charge
dissipative 13 et le choix de l'impédance de la charge dissipative peut
permettre de
dissiper de manière appropriée l'énergie.
On peut par exemple diminuer le couple de freinage au fur et à mesure que la
tige d'entraînement de la pompe ralentit, de façon à vider plus rapidement le
puits.
La charge dissipative 13 peut à cet effet comporter plusieurs étages résistifs
20
de résistance qui peuvent être sélectivement reliés au moteur 2, par exemple
par
l'intermédiaire du système de commutation 9, comme illustré à la figure 3, en
fonction de
la vitesse de rotation de celui-ci et/ou de la tension à ses bornes, afin par
exemple que la
puissance dissipée soit maximale tout en restant admissible.
Dans un exemple de réalisation utilisant une résistance électrolytique, le
niveau de l'électrolyte varie dans le temps lors du freinage, par exemple
diminue grâce à
une fuite contrôlée.
La baisse du niveau de l'électrolyte accroît la résistance et diminue le
couple
de freinage. Cette baisse du niveau peut être déclenchée par exemple lors du
passage dans
la deuxième configuration.
Le système électromécanique de la figure 1 permet, en cas de coupure du
réseau électrique 7 par exemple, au moteur 2 d'être entraîné en sens inverse
de rotation par
l'énergie accumulée dans le dispositif entraîné.
Cette rotation peut s'effectuer à une vitesse relativement importante, compte
tenu du rapport de réduction du réducteur 3, ce qui permet d'obtenir un
freinage inertiel.
L'utilisation d'engrenages dans le réducteur 3 contribue à assurer la
fiabilité
de la liaison mécanique entre le dispositif entraîné 4 et le moteur 2.
L'entraînement du rotor du moteur 2 génère une énergie électrique qui est
dissipée plus ou moins dans la charge dissipative 13 et dans le moteur 2,
selon les
impédances respectives.
L'utilisation d'un moteur à aimants permanents contribue à la fiabilité du
système électromécanique, un tel moteur présentant l'avantage d'avoir une
excitation
intégrée permanente.
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Le système de commutation 9 peut être agencé pour passer automatiquement
dans la configuration où le moteur 2 est relié à la charge dissipative 13, non
seulement en
cas de coupure du réseau électrique 7, mais également en cas d'arrêt du moteur
ou de
défaillance du variateur 6, par exemple.
Le freinage procuré par le moteur 2 permet d'éviter que la tige d'entraînement
de la pompe ne tourne à une vitesse excessive. Ainsi, l'énergie potentielle
accumulée peut
être progressivement dissipée.
Lorsque le moteur 2 est un moteur asynchrone, des condensateurs d'excitation
seront connectés à ses bornes.
L'invention s'applique également à une machine électrique 22 qui est
entraînée par un dispositif entraînant 24 tel que par exemple une éolienne,
par
l'intermédiaire d'un multiplicateur 3.
Dans ce cas, la machine 22 fonctionne normalement en générateur et l'énergie
est renvoyée vers un réseau électrique 27.
Si ce réseau 27 disparaît, le système fonctionne à vide et présente un risque
d'emballement et le système de commutation 9 peut permettre alors de faire
débiter le
générateur 22 dans la charge dissipative 13, ce qui procure un couple de
freinage.
Le freinage du dispositif entraîné 4 ou entraînant 24 peut s'effectuer
uniquement grâce au moteur 2 ou au générateur 22, en le faisant débiter dans
la charge
dissipative 13, comme cela vient d'être expliqué.
Toutefois, on ne sort pas du cadre de la présente invention lorsque le
freinage
du dispositif entraîné 4 ou entraînant 24 fait intervenir également un
dispositif de freinage
autre, par exemple mécanique ou hydraulique, qui agit par exemple en même
temps que le
couple de freinage exercé par le moteur 2 ou le générateur 22 ou de manière
non
simultanée.
Ce dispositif de freinage peut par exemple entrer en action à partir d'une
certaine vitesse de rotation du moteur 2 ou du générateur 22.
On a représenté aux figures 5 et 6 des systèmes électromécaniques comportant
un dispositif 10 de contrôle de la vitesse de dévirage.
La charge dissipative 13 est connectée ou déconnectée de la machine 2 ou 22
par le dispositif 10 de contrôle grâce à tout moyen de coupure, par exemple au
moins un
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contacteur ou un interrupteur électronique statique pouvant comporter par
exemple un
thyristor.
Ce dispositif 10 est configuré pour que la vitesse de rotation de la machine
reste entre deux seuils déterminés. La charge 13 est déconnectée de la machine
2 ou 22
lorsque le seuil de vitesse minimum est atteint. Le système électromécanique
alors en roue
libre peut accélérer sous l'effet du couple entraînant du dispositif accouplé
4.
Lorsque le seuil de vitesse maximum est atteint, la charge 13 est connectée.
Le
dispositif accouplé est alors freiné, le couple de freinage dépendant du
courant parcourant
la charge 13.
Le dispositif 10 permet ainsi que le système reste dans la plage de vitesse
voulue tant que le couple de freinage est supérieur au couple entraînant et
que le couple
entraînant reste suffisant pour accélérer le système.
Notamment dans le cas d'une machine ayant un rotor à aimants permanents, la
tension fournie par la machine est une image de la vitesse, la commutation de
la charge
peut s'effectuer en fonction de la tension en sortie de la machine lorsque
celle-ci
fonctionne en générateur.
Le dispositif de contrôle 10 peut comporter un relais électromécanique qui
colle à partir d'une certaine tension qui correspond à la vitesse à partir de
laquelle le
freinage doit être déclenché.
Le dispositif de contrôle 10 peut comporter un circuit électronique plus
complexe permettant de régler des seuils de déclenchement.
Au lieu d'utiliser une logique de type tout ou rien d'un ou plusieurs
interrupteurs électroniques ou électromécaniques, il est possible d'utiliser
dans le
dispositif de contrôle 10 un régulateur, par exemple du type hacheur PWM ou
gradateur,
permettant de contrôler, de manière continue, le courant entre la machine 2 ou
22 et la
charge dissipative 13. Cela peut permettre une régulation plus fine de la
vitesse.
Lorsque l'on souhaite exercer un couple de freinage relativement élevé pour
une vitesse de rotation relativement faible, afin par exemple de réduire le
plus possible la
vitesse de dévirage, il peut être utile de choisir une charge dissipative 13
dont l'impédance
est inférieure à l'impédance interne de la machine, afin d'obtenir une
augmentation rapide
du couple en fonction de la vitesse, comme illustré à la figure 7. On peut par
exemple
obtenir un couple de freinage maximum pour une vitesse de rotation inférieure
ou égale à
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50 tr/mn, par exemple de l'ordre de 30 tr/mn. Dans un tel exemple où la charge
dissipative
présente une faible impédance, le rotor est par exemple à aimants permanents
et à
concentration de flux.
Dans la variante de la figure 9, le variateur 6 reste connecté au moteur 2 et
comporte des interrupteurs électroniques capables de supporter la tension
induite par la
machine 2 lorsqu'elle fonctionne en générateur.
L'expression réseau électrique doit être comprise de manière générale et
englobe des réseaux publics ou privés, régionaux ou locaux.
Le réseau électrique est par exemple monophasé en 100 V environ/60 Hz ou
220 V environ/50 Hz, ou triphasé en 400 V environ/50 Hz ou 460 V environ/60
Hz.
Dans les exemples qui viennent d'être décrits, le système électromécanique
comporte un réducteur ou multiplicateur, mais dans des variantes non
illustrées, pour
d'autres applications par exemple, le système électromécanique en est
dépourvu.
L'expression comportant un doit être comprise comme étant synonyme de
comportant au moins un , sauf si le contraire est spécifié.
