<Desc/Clms Page number 1>
"DISPOSITIF D'ASSERVISSEMENT DE PLUSIEURS MOTEURS ELECTRIQUES PERMETTANT DE REALISER, AVEC BEAUCOUP DE PRECISION, DES CONDI- TIONS DE VITESSE PARTICULIERES NECESSAIRES A L'ENTRAINEMENT
DE GROUPES DE MACHINES"
Le but du dispositif faisant l'objet de la présente invention est de réaliser l'asservissement nécessaire de moteurs électriques entraînant des groupes de machines.
Ce dispositif s'applique particulièrement à l'entrai- nement, par moteurs distincts des laminoirs continus et, d'une façon générale, de machines disposées en cascade et qui sont traversées par un produit, ce dernier étant engagé à la fois dans plusieurs de ces machines.
Sur les dessins ci-annexés, auxquels on se réfère dans la description qui va suivre : la fig. 1 est une vue schématique, en plan partie en coupe, du nouveau dispositif; la fig. 2 montre un exemple d'application de ce dis- positif à une série de cinq moteurs;
<Desc/Clms Page number 2>
la fig. 3 représente schématiquement une variante d'exécution.
Sur ces trois figures les mêmes chiffres et lettres de référence désignent les mêmes éléments ou organes.
Selon la fig. 1, le dispositif, objet de l'invention, comporte deux appareils différentiels 5 et 6.
Les planétaires 7 et 8 du premier différentiel, sont respectivement entraînés par deux moteurs 1 et 2. Il s'ensuit que les satellites 9 et par conséquent leur boite ou enveloppe 10 tournent à une vitesse qui est, dans le cas d'engrenages coniques montré sur la figure, égale à la moitié de la somme algébrique des vitesses des planétaires 7 et 8. L'enveloppe 10 porte un arbre 11 qui entraîne le planétaire 12 du second dif- férentiel. Le planétaire 13 de cet appareil est entraîné par l'in- termédiaire d'un pignon et d'une vis sans fin 14 par un,moteur 3 à courant continu.
Si les vitesses des planétaires 12 et 13 sont égales, les satellites 15 et leur enveloppe 16 restent immobiles.
Par contre, dès qu'une différence de vitesse se présente entre les planétaires 12 et 13, les satellites 15 se déplacent et l'arbre 4 également.
On peut utiliser un type quelconque de différentiel, pour vu que l'arbre 11 tourne à une vitesse proportionnelle à la différence des vitesses entre les moteurs 1 et 2.
Ce dispositif permet de réaliser et de maintenir une différence de vitesse prédéterminée entre les moteurs 1 et 2, cette différence de vitesse étant d'ailleurs réglable.
En effet, les mouvements de l'arbre 4 peuvent être utilisés pour agir sur un appareil de réglage de la vitesse de l'un ou l'autre des moteurs 1 et 2 ; valeur de l'intervalle entre les deux vitesses est réglée par le moteur 3 qui, à cet effet, est réglable dans de larges limites.
On obtient ainsi les avantages suivants : a) Le dispositif permet de maintenir rigoureusement exacte la différence de vitesse prédéterminée. En effet, l'arbre 4
<Desc/Clms Page number 3>
n'est au repos que tant que subsiste Inégalité-centre le nombre total des tours faits par le moteur 3 et la différence entre les nombres totaux de tours faits par les moteurs 1 et 2. En réalité, le dispositif est influencé non seulement par la vitesse des moteurs 1 et 2, mais il maintient une différence constante entre le nombre des tours du moteur 1 et le nombre des tours du moteur 2.
Il s'applique particulièrement en cela au réglage des groupes de machines comme il a été dit précé- demment. b) Le dispositif permet de fixer, avec une extrême précision: l'écart de vitesse à maintenir constant entre les moteurs 1 et 2, car il agit directement sur cet écart et non sur la vi- tesse de l'un ou l'autre moteur.
Si, par exemple, le moteur 2 tourne à la vitesse sup- posée pour l'instant constante de 600 t/m. et s'il s'agit de réaliser 700 t/m. au moteur 1, il faut pour obtenir l'équilibre du système que le moteur 3 tourne à une vitesse telle que le planétaire 13 fasse 50 t/m. En effet, dans ces conditions, les vitesses des planétaires 12 et 13 seront égales, et par consé- quent, l'arbre 4 sera au repos.
On peut aussi avoir besoin de faire tourner le moteur 1 par exemple à 701 t/m., soit donc d'augmenter sa vitesse de 0,14% environ. Cet ajustage serait très difficile à faire en agissant directement sur la vitesse du moteur.
Grâce au nouveau dispositif, il suffit, pour le réa- liser, de faire en sorte que le planétaire 13 tourne, non plus à 50 t/m. mais à 50 t/m. 1/2 , il faut donc augmenter la vi- tesse du moteur 3 de 1 %.
Il est à remarquer que cette précision est d'autant plus grande que l'écart entre la vitesse des moteurs 1 et 2 est plus petit. c) Le réglage de l'intervalle entre la vitesse des moteurs 1 et 2 s'opère d'une façon simple par le réglage de la vitesse du moteur à courant continu.
La figure 2 représente l'application du dispositif dé-
<Desc/Clms Page number 4>
crit ci-dessus à l'asservissement d'une série de moteurs A, B, C, D, E, qui doivent réaliser des conditions particulières de vitesses relatives pour entraîner les cylindres d'un laminoir
Par exemple continu./ tous ces moteurs doivent tourner à des vitesses qui peu- vent être choisies notablement différentes mais qui, une fois ajustées, doivent rester rigoureusement proportionnelles entre elles, cette condition étant réalisée par le fait que chaque mo- teur règle sa marche sur celle du moteur qui le précède.
En réa- lité, ce que le dispositif réalise, c'est l'ajustage des écarts entre les vitesses des divers moteurs, écarts qu'il maintient tou- jours proportionnels à la vitesse des moteurs, de façon à main- tenir constante la valeur des boucles que le produit fait entre les différents cylindres.
Des dispositifs I, II, III, IV, sont respectivement pla- cés entre les moteurs A et B, B et C, C et D, D et E.
Le premier moteur A est le moteur pilote ; sa vitesse est réglée par son rhéostat de champ.
L'arbre 4 du dispositif I, intercalé entre le moteur A et le moteur B, d'après ce qui a été exposé ci-dessus, n'est à l'arrêt que lorsque le moteur 3 tourne à une vitesse telle que le planétaire 13 fait exactement le même nombre de tours que le plané- taire 12 qui, lui, tourne à une vitesse proportionnelle à l'é- cart de vitesse entre les moteurs A et B. L'arbre 4 agit par tout moyen approprié sur le rhéostat de champ du moteur B.
L'arbre 4' du dispositif II intercalé entre les moteurs B et C agit sur le rhéostat de champ du moteur C. La vitesse du moteur 3'de ce dispositif détermine l'écart de vitesse entre les moteurs B et C.
Il en est de même pour les dispositifs III et IV.
Pour pouvoir commenter la façon dont ces divers dispo- sitifs fonctionneront, on a supposé qu'il s' agissait de réaliser aux moteurs A, B, C, D, E, les vitesses respectives de 600, 700, 850,1050 et 1300 t/m.
La vitesse de 600 t/m. sera obtenue au moteur A grâce à son rhéostat de champ.
<Desc/Clms Page number 5>
On suppose également que les appareils différentiels sont tels que, comme il a été dit ci-dessus, la vitesse des satellites soit égale à la moitié de la somme algébrique des vitesses des planétaires.
Pour obtenir la, vitesse de 700 t/m. au moteur B, le moteur 3 du dispositif I doit tourner à une vitesse telle que le planétaire 13 de ce dispositif fasse 50 t/m.
Pour obtenir 850 t/m. au moteur C, le moteur 3' du dis- positif II devra tourner à une vitesse telle que le planétaire 13' de ce dispositif fasse 75 t/m.
De même,les planétaires 13" et 13"' des dispositifs III et IV devront tourner respectivement à 100 et 125 t/m.
Les moteurs 3, 3', 3", 3"' sont, conformément aux indi- cations du schéma, à excitation indépendante. D'autre part, l'in- duit du moteur 3 du dispositif I est alimenté par une dynamo à ex- citation indépendante entraînée par le moteur A; l'induit du mo- teur 3' du dispositif II est alimenté par une dynamo semblable à la précédente mais entraînée par le moteur B et ainsi de suite.
De cette façon, toute variation de la vitesse du mo- teur A entraîne automatiquement une variation proportionnelle de la vitesse du moteur 3 du dispositif I, le champ de ce mo- teur étant supposé constant; la même particularité existe res- pectivement entre les moteurs B, C, et D et les moteurs 3', 3" 3"' des dispositifs II, III, et IV.
Cela étant, le dispositif est tel que : a) la vitesse d'un moteur quelconque se maintient auto- matiquement, quoiqu'il arrive, proportionnelle à la vitesse du moteur qui précède; b) il est possible de modifier à volonté la vitesse d'un quelconque des moteurs tout en n'influençant pas celles des moteurs précédents et en faisant varier dans la même proportion la vitesse de tous les moteurs qui suivent.
Ces deux points sont développés ci-après : a) On suppose, en prenant les chiffres de vitesse indiqués ci-dessus, qu'il se produise une variation des caractéristi-
<Desc/Clms Page number 6>
ques du réseau telle que la vitesse de tous les moteurs diminue dans une même proportion et on considère, par exemple, ce qui se présente pour les moteurs A et B entre lesquels se trouve le pre- mier dispositif de réglage.
Si la chute de vitesse des moteurs est de 10 % le mo- teur A tourne à 540 t/m., alors que le moteur B tourne à 630 t/m.
Il faut donc que dans un cas semblable l'arbre 4 n'ait pas bougé, de façon à ne pas modifier le point de réglage du moteur B, toute modification étant a 1 o r s, intempestive. Les deux planétaires 7 et 8 tournent respectivement à 540 et 630 t/m. Il s'ensuit donc que le planétaire 12 tourne à 45 t/m. alors qu'il tournait à 50 t/m. avant le changement intervenu dans les conditions de fonc- tionnement.
Pour que l'arbre 4 reste immobile, il faudrait que le planétaire 13 tourne également à 45 t/m. Or, c'est ce qui se pro- duit précisément, puisque, du fait que la vitesse du moteur A est réduite de 10 %, la vitesse du moteur 3 est également diminuée de 10 %.
Si, par suite d'une surcharge par exemple, la vitesse du moteur C diminue de 2 % alors que les vitesses des moteurs A et B restent inchangées, il faut, d'après ce qui est dit ci-dessus, qu'automatiquement les vitesses des moteurs D et E soient égale- ment diminuées de 2 %.
Avant ce changement, le planétaire 8" tournait à 1050 t/m. alors que le planétaire 7" tournait à 850 t/m. La diffé- rence était donc de 200 t/m., en sorte que le planétaire 12" tournait à 100 t/m. La vitesse du moteur 3"était donc telle que le planétaire 13" tournait également à 100 t/m.
La vitesse du moteur C se trouve donc réduite à 833 t/m.; il convient de remarquer, en même temps, que la vitesse du moteur 3" est réduite dans les mêmes proportions, en sorte que le plané- taire 13" qui faisait 100 t/m. n'en fait plus que 98. Dans ces conditions, la position d'équilibre du dispositif sera obtenue lorsque le planétaire 120 tournera à une vitesse telle que 98 t/m.
<Desc/Clms Page number 7>
soit la moitié de la somme algébrique des vitesses des pla- nétaires 7" et 8". Cette condition sera réalisée lorsque le planétaire 8" tournera à 1. 029 t/m. Cela veut dire que la vites- se du moteur D sera diminuée de 21 tours ce qui fait bien 2 %.
En suivant le même raisonnement, on déduit que le quatrième dispositif va agir sur le moteur E de façon telle que la vitesse de 1300 t/m. de ce dernier sera réduite de 26 tours, c'est-à-dire 2 %.
Le même raisonnement appliqué au dispositif II montre que, du fait de la variation de la vitesse du moteur C, ce dis- positif a perdu son équilibre. Comme, d'autre part, la vitesse du,moteur 3' de ce dispositif n'a pas changé, cet équilibre ne sera rétabli que lorsque le moteur C aura repris sa vitesse initiale. L'arbre 4' se déplacera donc jusqu'à ce que cette der nière soit rétablie. b) Si, en cours de fonctionnement, on désire modifier la vitesse du moteur C par exemple, il faut agir sur le rhéostat de réglage du moteur 3' du dispositif II. La modification de la vitesse s'opère en vertu de ce qui a été dit ci-dessus.
On voit que la modification apportée à la vitesse du moteur C se répercute sur le dispositif III. Cette répercus- sion a pour effet la modification dans le même sens et dans les mêmes proportions de la vitesse du moteur D et ainsi de suite.
Le réglage de la vitesse des divers moteurs peut donc être effectué pour plusieurs moteurs simultanément, par la manoeuvre d'un seul rhéostat.
Au schéma de la fig. 2, il y a encore deux particula- rités à signaler :
Tout d'abord les enroulements d'excitation des mo- teurs 3, 3', 3", 3"' sont munis d'un inverseur permettant d'ob- tenir l'inversion du sens de marche des moteurs. En effet, le moteur 3 doit tourner dans un sens lorsque la vitesse du moteur A, par exemple, est inférieure à celle du moteur B et en sens
<Desc/Clms Page number 8>
contraire lorsque la vitesse du moteur A est supérieure à celle du moteur B.
La seconde particularité est l'alimentation par la même source des enroulements d'excitation des moteurs 3, 3', 3",3"' et des dynamos tachymétriques qui les alimentent. Les enroulements de ces diverses machines sont établis de façon telle que, grâce à ce couplage, la vitesse des moteurs 3 , 3', 3", 3"' est insensible aux variations de tension de cette source. Cela évite de devoirprendre des dispositions spéciales pour assurer à cette source une tension constante.
Le schéma de la fig. 3 représente une réalisation in- dustrielle du dispositif faisant l'objet de la présente descrip- tion.
Afin de pouvoir installer les dispositifs dans un local particulier isolé de la halle de travail, on peut les relier électriquement aux moteurs à contrôler au moyen de moteurs syn- chrones lset 2s. Pour l'alimentation de ces moteurs et des moteurs à courant continu 3, 3', 3" , 3"' on utilise de petites dynamos polymorphiques entraînées par les moteurs principaux. Pour le dernier moteur, la dynamo polymorphique peut être remplacée par un petit alternateur.
Pour la raison exposée ci-dessus, la même source ali- mente les enroulements d'excitation des moteurs 3, 3', 3", 3"' des dynamos polymorphiques et des moteurs synchrones 1s et 2s.