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Commande électrique pour machines d'usines de laminage.
Les machines des usines de laminage actuelles, par exemple les machines de trains de laminoirs, les lami- noirs à cylindres, les dispositifs de dressage, les règles, les cisailles, comportent les conditions les plus dures pour leurs moteurs de commande et notamment pour leurs ap- pareils de démarrage. Ces commandes, qui s'ervent princi- palement à l'accélération de masses, sont appelées des commandes d'accélération. Les machines de ces usines sont constamment à l'état de fonctionnement de l'accélération de leurs masses. Après terminaison de l'accélération, la commande est freinée, inversée et de nouveau accélérée dans la direction opposée. Les commandes actuelles des usines de laminage effectuent de cette manière plus de mille changements à l'heure.
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Le moteur triphasé suffit en tant que machine de commande à ces exigences. Mais il est très difficile de trouver des appareils de distribution appropriés. Ceci pour deux raisons : Premièrement l'appareil de distribu- tion comporte de grandes dimensions, car l'énergie qu'il contrôle est grande en raison de la grande quantité de l'énergie constamment consommée et passant dans le démar- reur. Deuxièmement, il est fortement sollicité au point @ de vue mécanique en raison de la fréquence du changement.
La meilleure solution actuellement employée comprend de lourdes distributions par vannes électriques, qui com- prennent beaucoup de matériaux et dans lesquelles il faut investir en conséquence un capital élevé, et dont l'entre- tien et la surveillance représentent de forts frais.
L'invention consiste en ce qu'on se sert d'un démarreur à impédance en combinaison avec le moteur tri- phasé employé de manière générale pour les commandes de laminoirs.
Le démarreur à impédance est connu. Il a été jusqu'ici rarement employé car il comporte en combinaison avec des moteurs normaux à marche constante de sérieux inconvénients : Il réduit la possibilité de surcharge de la commande, provoque un glissement plus grand et une plus grande réception de courant déwatté du moteur à l'état de service permanent.
Ce n'est que l'emploi du démarreur à impédance d'après l'invention qui permet d'utiliser celles de ses propriétés qui ne se manifestent pas dans l'emploi pour des moteurs normaux, mais lui assurent pour les commandes d'accélération une supériorité manifeste sur les appareils de démarrage employés jusqu'ici dans des machines de ce genre. Cette propriété réside dans la forte capacité de sollicitation du démarreur à impédance par suite de la suppression de toute sollicitation mécanique,, et par suite de son. grand pouvoir de cession de chaleur. Ces avantages
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font que les inconvénients se manifestant,avec une charge permanente n'entrent plus en ligne de compte dans les com- mandes à accélération.
Pour permettre le maximum d'utilisation dans l'application d'après l'invention, le démarreur à impédan- ce est calculé pour un grand pouvoir de cession de chaleur et pour un grand moment de démarrage.
La commande ressemble, en ce qui concerne la simplicité au point de vue mécanique, aux moteurs à induit à cage d'écureuil pour forte puissance de démarrage (induit à courants parasites, induit à cage d'écureuil multjple).
Mais la supériorité de la commande de l'invention par rap- port à ces moteurs, supériorité décisive pour des comman- des d'accélération, provient de ce que la puissance de dé- marrage transformée en chaleur ne reste pas dans le moteur mais en est évacuée, de sorte que le moteur de commande comporte des dimensions économiques. Le moteur triphasé avec démarreur à impédance peut alors porter la commande du laminoir à un nombre de courses élevé, de sorte que le rendement et la production des machines de laminage peuvent être augmentés par rapport à des commandes possédant les appareils démarreurs usuels.
La fig. 1 du dessin ci-joint représente schémati- quement la commande de la présente invention.
10 désigne un moteur triphasé asynchrone, qui actionne la machine de laminoir. 11, 12 désignent les deux vannes ou interrupteurs d'inversion, par lesquelles le stator du moteur est alimenté du réseau triphasé 13.
14, 15, 16 désignent les trois bagues collectrices du ro- tor. 17 désigne un noyau de fer à trois branches en fer plein ou en fer feuilleté. 18, 19, 20 désignent trois bobines de réactance qui sont bobinées chacune sur une branche du noyau de fer 17 et sont couplées en parallèle avec des résistances ohmiques 21, 22, 23. Les bobines de réactance forment conjointement avec la' résistance ohmique
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le démarreur à impédance qui est connecté en permanence aux bagues collectrices du rotor. Le processus de démar- rage et d'accélération est le suivant :
Lorsque le moteur est connecté au réseau par. fermeture de l'une des vannes principales 11 et 12, qui doivent être réciproquement bloquées, la tension secon- daire maximum, possédant la pleine fréquence du réseau, est engendrée dans le rotor à 1.1,arrêt.
Avec cette haute fréquence, les bobines de réactance 18,19, 20, situées dans les phases, représentent une forte résistance induc- tive pour le courant du rotor, de sorte qu'au démarrage la plus grande partie du courant passe par les résistances ohmiques 21, 22, 23. Il se produit en conséquence un fort moment d'attraction. La résistance inductive diminue dans les bobines de réactance dans la mesure de l'accélé- ration du moteur, de sorte qu'une partie toujours plus grande du courant du rotor passe par les bobines de réac- tance. En fin de compte les bobines de réactance agis@ sentdans le voisinage du synchronisme presque comme un court-circuit pour les résistances chmiques.
Par suite de la diminution graduelle de la résistance du rotor avec l'augmentation du nombre de tours, on obtient un moment de démarrage ou d'accélération presque constant à partir de l'arrêt jusqu'au nombre de tours normal du moteur. Pour assurer la parfaite compréhension des conditions, on a représenté sur le diagramme de.la fig. 2 la courbe de mo- ment de rotation Di d'un moteur avec démarreur à impé- dance et la courbe Ds d'un moteur avec démarreur à de- grés. On a porté sur l'axe horizontal les moments de ro- tation en pourcents du moment de pleine charge, et sur l'axe vertical les nombres de tours en pourcents du plein nombre de tours de régime.
Le moment de. rotation Dm est la valeur moyenne des moments de rotation Ds; avec ce mo- ment de rotation le moteur s'accélérerait à la vitesse fi- nale dans le même temps qu'avec le moment de démarrage
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d'après la courbe Ds. Le moteur avec démarreur à impé- dance (courbe Di) s'accélère toutefois, avec un même échauffement, en un temps plus court à la vitesse finale que le moteur avec démarreur à degrés (Ds). Les deux derniers degrés de démarrage du démarreur à degrés sont inscrits en traits mixtes, car pour réaliser des écono- mies pour les lourds appareils de distribution (vannes), ces degrés n'existent pas. En conséquence la vitesse ma- ximum réalisable avec le démarreur à impédance est plus élevée qu'avec le démarreur à degrés.
Avec le démarreur à impédance on peut obtenir un moment d'accélération à peu près constant. Cette pro- priété est importante pour des commandes à accélération, notamment pour la commande de machines de laminoirs ci- dessus mentionnées. Ainsi que décrit la commande de ces machines est constituée par une série ininterrompue de dé- marrages. Il s'agit donc de rendre le processus de démar- rage techniquement aussi parfait que possible. Par contre la tenue de la commande dans la portée de la pleine charge est tout à fait secondaire.
La supériorité technique de la commande de démarrage avec un moment d'accélération constant, par rapport à la commande avec un moment de dé- marrage variant graduellement, consiste avant tout en ce que le moteur travaille pendant l'ensemble du démarrage avec son plein moment de démarrage, et est donc utilisé de la manière la plus parfaite. Le temps de démarrage diminue avec un même échauffement du moteur et du démar- reur. On évite en outre tous chocs mécaniques et élec- triques et tous maximum ; fonctionnement est calme.
Pour que le démarreur puisse résister aux gran- des quantités de chaleur perdue, dégagées de manière inin- terrompue dans les commandes à accélération, il peut être établi avec une grande surface d'abduction de chaleur, du fait que la surface refroidissante de ses résistances est grande par rapport à leur masse. On peutaussi employer
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des surfaces réfrigérantes particulières ou-un refroidis- sement artificiel.
Comme le démarreur ne possède pas de parties à . mouvement mécanique, il suffit de le calculer en tenant compte uniquement des exigences électriques et thermi- ques. En conséquence il ne comporte pas de grandes di- mensions, ce qui lui assure une supériorité marquée par rapport aux lourdes distributions à vannes. Comme son fonctionnement est complètement automatique, aucune exi- gence n'est posée à l'habileté de l'opérateur. De plus le démarreur ne comporte pas de contacts de commande, de sor- te que les difficultés provenant jusqu'ici de la combus- tion des contacts avec la grande fréquence de manoeuvres et les fortes intensités de courant et les fortes diffé- rences de tension entre les contacts de degré des démar- reurs à degrés sont supprimées.
En conséquence la commande d'après l'invention est une commande de grande valeur technique pour des ma- chines de laminoirs avec les exigences de service actuel- les du grand nombre de changements. L'appareil démarreur comporte en outre de petites dimensions, a besoin d'un mi- nimum de surveillance et n'exige que de faibles frais d'entretien et de réparation.