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" Perfectionnements à la commande électrique des cabestans et appareils analogues "
Les conditions d'emploi de certains appareils de levage ou de traction, tels que les \cabestans, les guindeaux, les treuils de bord ou autres appareils analogues, exigent que la vitesse du câble ou de la chaîne varie automatiquement en sens inverse de l'effort, ,développé et même, dans certains cas, qu'elle puisse devenir nulle pour un effort donné, dit effort de calage.
Ces conditions de fonctionnement sont facilement réalisables lorsque les appareils sont actionnés par des moteurs à vapeur.
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Avec des moteurs électriques, au contraire, on n'a pu les réaliser qu'au moyen d'artifices qui entrainent soit une consommation importante d'énergie (moteurs avec résistances fixes) soit une complication de l'installation électrique (mo- teurs à intensité constante).
Les inconvénients signalés ci-dessus sont, au contraire, évités par le dispositif de commande électrique faisant l'objet de la présente invention faite.en collaboration avec M. Alfred Gaucharaud.
Ce dispositif peut être alimenté directement par le réseau normal de distribution à tension constante et la puis- sance absorbée au réseau ne dépasse la puissance utile que de la valeur des pertes inhérentes aux moteurs et aux organes de trans- mission, à l'exclusion de toute autre puissance perdue dans des résistances ou des organes accessoires.
Le dispositif conforme à l'invention se compose essentiellement d'un premier moteur à courant continu dont l'in- duit est accouplé mécaniquement soit à l'induit, soit à l'induc- teur d'un deuxième moteur à courant continu dont l'inducteur ou, suivant le cas, l'induit, mobile dans les deux cas, est l'élément sur lequel est prélevée la puissance nécessaire pour actionner l'appareil d'utilisation, cabestan ou autre appareil analogue.
En agissant sur les courants inducteurs de l'un ou l'autre des moteurs, on fait varier la vitesse et même , si l'on veut, le sens de rotation de l'appareil d'utilisation .La variation de
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vitesse peut être rendue automatique et fonction du coupe nécessaire à l'appareil d'utilisation en munissant l'un ou l'autre des moteurs ou les deux simultanément d'inducteurs compound ou série.
Au dessin ci-joint on a représenté à titre d'exemple non limitatif deux formes de réalisation de l'invention.
Dans ce dessin : fig.l est une coupe schématique en élévation d'une première forme de réalisation; fig.2 est une vue analogue d'une deuxième forme constructive,
Sous la forme où il est représenté à la fig.l, qui correspond au cas d'un cabestan, le dispositif comporte un premier moteur A dont l'inducteur 1 est fixe et dont l'in- duit 2, mobile ,est accouplé à l'induit 3 d'un deuxième moteur B dont l'inducteur 4 est susceptible de tourner dans (les paliers 5 et 6. Sur un prolongement de l'inducteur 4 ,faisant saillie hors du palier 6, est fixée la poupée 7 du cabestan.
Le courant est amené à l'induit 3 du moteur B par des bagues 8 et 9 et à l'inducteur par deux bagues 10 et 11.
Ces bagues sont isolées et montées sur l'axe creux 12 de l'in- ducteur 4 par tout dispositif usuel (non représenté). Les balais de l'induit du moteur A sont représentés en 13 et son collecteur en 14; les balais de l'induit du moteur B sont représentés en 15 et son collecteur en 16. On voit en 17 l'in- terrupteur de l'induit du moteur A et en 18 le rhéostat de
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réglage de son inducteur; de même, en 19 est représenté l'inter- rupteur inverseur dé l'induit du moteur B, en 20, l'interrupteur inverseur et en 21 le rhéostat de réglage, de l'inducteur du dit moteur B.
Le fonctionnement est le suivant :
On sait que si, dans un moteur électrique, on rend mobiles à la fois l'induit et le système inducteur, ces deux organes, sous l'effet du courant, tournent, en sens inverse, à des vitesses respectives n et n2, exprimées par exemple en -1-2 nombre de tours par minute,telles que la somme arithmétique n1 + n2 soit égale à la vitesse N que prendrait l'un des organes, si, toutes choses égales d'ailleurs, l'autre organe était mainte- nu fixe. Théoriquement n1 et n2 seraient égaux si les couples résistants s'exerçant spécialement sur chacun des organes étaient égaux.
Pratiquement, ces couples résistants étant inégaux, ni et n ont des valeurs différentes mais leur somme, c'est-à- -1 -2 dire la vitesse relative des organes, reste toujours égale à N.
Si, par un moyen quelconque, on fixe la vitesse de l'un des organes à une valeur n , la vitesse que prend l'autre organe est N-n.
En choisissant arbitrairement l'un des sens de rotation comme positif ,cette dernière vitesse, N-n, peut être positive, nulle ou négative suivant les valeurs respectives de N et de n.
Dans le dispositif faisant l'objet de l'invention
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le moteur A est de préférence un moteur ordinaire à excitation shunt relié directement à un réseau d'alimentation à tension constante 22 par les moyens connus (interrupteur 17,rhéostat d'excitation 18 et rhéostat de démarrage 23).
L'induit de ce moteur, une fois le démarrage terminé, tourne à une vitesse bien déterminée, N.ii entraine à la même vitesse, dans le cas d'accouplement direct, l'induit 3 du moteur B. Si, par le même réseau d'alimentation 22, on envoie alors du courant dans le moteur B par l'intermédiaire du rhéostat de démarrage 24, la culasse mobile 4 de ce moteur va se mettre en mouvement et prendre finalement une vitesse N-n; N étant la vitesse à laquelle tournerait l'induit du moteur B, non accouplé au moteur A, si son système inducteur était fixe.
On peut faire que les valeurs relatives de N et n soient telles que le sens de rotation de la culasse soit inverse de celui de l'induit. Si, dans ces conditions, on exerce sur la poupée 7, solidaire de la culasse mobile 4 du moteur B, un effort de freinage, la vitesse de la culasse tend à diminuer et celle de l'induit 3 à augmenter.
Le moteur A dont l'induit 2 se trouve ainsi entraîné à une vitesse supérieure à sa vitesse de régime fonctionne en génératrice, sur le réseau 22 récupérant ainsi une partie de la puissance absorbée par le moteur B.
Le régime devient stable lorsque le couple développé par l'induit 3 entraînant l'induit 2 est égal au couple de
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freinage exercé sur la culasse mobile 4 du moteur B.
Si le moteur B à double rotation est à excitation shunt, la vitesse relative N de l'induit 3 et de la culasse 4 reste sensiblement constante quelle que soit la charge; il s'en suit que la vitesse de la culasse n'est influencée que dans de faibles proportions par le couple de freinage exercé.
Si, par contre, le moteur à double rotation B est à excitation compound directe la vitesse relative N diminue quand la charge augmente et cette diminution porte entièrement sur la vitesse de la culasse 4 puisque celle de l'induit 5 est en quelque sorte synchronisée par le moteur A.
On peut déterminer le rapport des enroulements d'ex- citation, en dérivation et en série, du moteur B de telle façon que la vitesse N du moteur B à pleine charge soit égale à la vitesse du moteur A fonctionnant en génératrice à pleine charge.
Dans ce cas la vitesse de la culasse du moteur B di- minue progressivement au fur et à mesure que l'effort de freina- ge augmente jusqu'à s'annuler lorsque l'effort de freinage correspond au couple de pleinecharge du moteur.
L'énergie restituée au réseau par le moteur A est alors sensiblement égale , aux pertes près, dans les moteurs A et B, à celle qui est absorbée par le moteur B. Dans tous les cas, le dispositif fonctionne en n'empruntant finalement au réseau 22 que la puissance utile développée par la culasse mobile 4, égale au produit du couple par la vitesse, simplement majorée des pertes inhérentes au fonctionnement des moteurs A
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et B, lesquelles pertes ne dépassent pas celles de moteurs ordinaires.
Si l'effort extérieur exercé sur la culasse mobile 4 augmente et dépasse le couple de calage du moteur B, la culasse est entraînée en sens inverse de son sans normal de rotation; le courant débité sur le réseau par le moteur A augmente et peut dépasser celui absorbé par le moteur B; le dispositif fonctionne alors comme un système de freinage à récupération d'énergie.
Dans le cas de la figure 2 les choses se passent identiquement de la même manière sauf que c'est l'inducteur 4a du moteur B qui est accouplé à l'induit 2 du moteur A et que la poupée 7 est calée sur l'induit 3 du moteur B, cet induit tour- nant librement par rapport à l'induit du moteur A.
Quelle que soit la forme de construction à laquelle on s'arrête et quelles que soient les caractéristiques élec- triques des moteurs A et B, les moteurs peuvent être soit à axe horizontal, soit à axe vertical ou l'un à axe horizontal et l'autre à axe vertical, On peut, accoupler les deux induits ou l'induit et les inducteurs par engrenages, vis sans fin, ou tout autre système de liaison et commander l'appareil d'utilisa- tion, soit directement, soit par engrenages pu vis. On peut même donner à la partie extérieure de la culasse mobile 4,toute forme propre à l'utilisation d'un câble ou d'une chaîne.
Le moteur à double rotation au lieu d'être à excitation compound ,ce qui réalise une variation automatique de la
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vitesse en sens inverse du couple développé, peut être à excitation shunt , ou à excitation séparée et toute variation de vitesse peut alors être obtenue à volonté en agissant sur le courant d'excitation de ce moteur, comme pour un moteur ordinaire.
Une combinaison particulièrement intéressante est réalisée lorsqu'on a n = N c'est-à-dire lorsque, dans le cas d'accouplement direct, la vitesse du moteur A à simple rotation, est égale à celle du moteur B à double rotation.
Dans ce cas, le moteur A et l'organe du moteur B qui lui est solidaire étant amenés à leur vitesse normale par démarrage à vide du moteur A, la connexion au réseau du moteur B, préalablement excité, peut être effectuée sans rhéostat de démarrage par la simple fermeture d'un interrupteur; et l'éta- blissement de cette connexion laisse immobile le second organe du moteur B dont la vitesse, égale à N-n ,est en effet nulle dans ce cas puisque n = N.
Pour provoquer la mise en marche, dans un sens ou dans l'autre, du second organe mobile du moteur B, il suffit d'augmenter ou de diminuer l'excitation soit du moteur A, soit du moteur B, ces augmentations ou diminutions d'excitation ayant d'ailleurs des effets inverses suivant qu'elles sont opérées sur l'un ou l'autre des moteurs.
Pratiquement on opérerait par diminution d'excitation sur l'un ou l'autre des moteurs suivant le sens de rotation à
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réaliser. Cette disposition donne le moyen d'effectuer la mise en vitesse d'un appareil, par exemple d'un treuil de levage, sans absorber de la puissance dans des résistances de démarrage.
Le même dispositif permet, inversement, de freiner une charge descendante en récupérant la plus grande partie de l'énergie disponible.
Le même dispositif peut être utilisé dans des moteurs à courants alternatifs. Dans ce cas, la variation de vitesse des moteurs, qui est réalisée en courant continu par la variation des courants d'excitation, serait obtenue par l'in- sertion de résistances dans le circuit induit rotor) des moteurs à courants alternatifs. Une partie de la puissance absorbée au réseau serait ici perdue dans les résistances, mais cette puis- sance perdue serait moindre qu'avec un moteur ordinaire à calage.
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