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BREVET D'INVENTION Il PROCEDE ET INSTALLATION DE COMMANDE SYNCHRONISEE
PAR MOTEURS ELECTRIQUES ".
La présenteinvention est relative à un perfectionnement aux commandes synchronisées par moteurs électriques au moyen desquelles deux ou plusieurs organes tournants peuvent démarrer et être entraînés en synchronisme absolu alors que chacun d'eux tourne à la même vitesse que les autres ou à des vitesses différentes.
L'un des buts principaux de l'invention est de réaliser une installation de commande par moteurs reliés les uns aux autres, dans laquelle les moteurs et les appareils qu'ils actionnent sont reliés électriquement de telle sorte que le mouvement de l'un quelconque des moteurs de l'installation provoque le même mouvement ou un mouvement proportionnel de tous les autres moteurs de l'installa- %ion.
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D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés dans lequel :
La figure 1 représente schématiquement une installation selon l'invention comportant deux moteurs de commande.
La figure 2 représente schématiquement une installation analoguecomportant trois moteurs de commande.
La figure 3 est une vue schématique d'une variante de l'installation de commande à trois moteurs, et
La figure 4 représente schématiquement une autre variante de cette installation.
Actuellement, dans beaucoup d'industries, il est très désirable de pouvoir actionner, au moyen de moteurs électriques et sans se servir de liaisons par engrenages ou par courroies, deux ou. plusieurs organes tournants, à la même vitesse ou avec des rapports de vitesse déterminés qui sont maintenus constants. Ces installations de commande sont fréquemment utilisées dans les machines à faire les bouteilles, les ponts à levée verticale, les régulateurs de tension d'alimentation, les laminoirs, les machines de papeterie, les presses à imprimer, les machines à isoler les fils métalliques, etc.
Par exemple, dans les machines à isoler les fils métalliques, il est courant de faire avancer longitudinalement le fil formant l'âme et d'y appliquer un ruban en matière isolante, enroulé en hélice avec parties se recou- vrant< Dans le fonctionnement correct d'une machine de ce genre, la vitesse d'application du ruban sur l'âme doit être maintenue exactement afin que le recouvrement des différents
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tours soit maintenu constant. En outre, les vitesses relatives de déplacement de l'âme et du ruban doivent être maintenues constantes entre des limites excessivement rapprochées dans certaines opérations où le recouvrement entre les tours est de dimensions très faible.
Le fil constituant l'âme avance longitudinalement au moyen d'un treuil actionné par une force motrice et le ruban isolant est appliqué sur l'âme par enroulement hélicoïdal de spires se recouvrant au moyen d'une tête de guipage à moteur. Il est pratiquement impossible de relier le treuil à la tête de guipage au moyen d'un système d'engrenages ou de courroie de façon à avoir le synchronisme de fonctionnement désiré. Par exemple, le jeu qui existe dans les engrenages et les changements de tension de la courroie .ou les changements de vitesse causés par le joint de la courroie lorsqu'il passe sur les poulies, sont suffisants pour limiter sérieusement l'exactitude de ce genre de commande pour ces machines.
Le procédé et l'installation selon l'invention, lorsqu'ils sont appliqués à une machine à isoler des fils métalliques, sont tels qu'un mouvement quelconque du treuil ou de la tête de guipage provoque exactement le même mouvement ou un mouvement proportionnel soit de la tête de guipage soit du treuil respectivement. En outre, lorsque plusieurs couches isolantes sont appliquées simultanément sur l'âme en se servant ainsi de plusieurs têtes, l'invention assure un synchronisme exact de l'appareil, que les moteurs fonctionnent à la même vitesse ou à des vitesses différentes.
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Le procédé le plus couramment utilisé de commande par moteurs synchrones est celui dans lequel deux ou plusieurs moteurs ayant la même dimension et les mêmes caractéristiques électriques, sont excités par la même source de courant alternatif, Dans un procédé de ce genre, il est courant d'avoir un rapport de vitesse de 1/1 entre les moteurs car toute tentative faite pour maintenir le synchronisme à n'importe quel autre rapport de vitesse entre deux moteurs, entraine des difficultés et des complications qui limitent sérieusement la valeur de ces procédés.
Ces commandes synchrones nécessitent des moteurs spéciaux de même dimension, ayant des caractéristiques électriques aussi semblables que cela est possible de le faire industriellement.Ceci augmente nécessairement la dépense de fabrication des moteurs de ces installations. En outre, pour assurer le synchronisme au démarrage, une installation de démarrage spéciale est nécessaire. Cette installation utilise couramment des appareils qui fonctionnent automatiquement lorsqu'on ferme le circuit allant au moteur, de façon à faire démarrer les moteurs sur deux des phases et à mettre la 3ème phase en circuit au moyen d'un relais à retar- dement, à la fin d'une période determinée représentée par le réglage du ralais. Ceci évidemment augmente le prix et la complication de l'installation.
On évite toutes ces difficultés grâce à la présente invention. En premier lieu, l'installation fonctionne en synchronisme sensiblement parfait, non seulement au cas où l'on utilise des moteurs fonctionnant aux mêmes vitesses, mais encore lorsque les rapports de vitesses sont différents de 1/1, par exemple, , 1/3, 1/4, etc. Un autre
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avantage de ce procédé est qu'il n'est pas nécessaire d'a- voir un appareil de demarrage spéciale et même les compli- cations dues à ce que deux ou plusieurs moteurs fonction- nent avec un rapport de vitesse différent de 1/1 n'em- pêchent pas l'installation de démarrer et de rester en syn- chronisme sensiblement parfait, le tout sans avoir besoin d'un appareil de démarrage spécial .
Un autre avantage de cette installation réside dans le fait que les moteurs ne sont pas nécessairement de la même dimension mais peuvent varier considérablement en ce qui concerne leurs caractéristiques électriques sans qu'il en résulte d'effets nuisibles sur le démarrage et le fonction- nement de l'installation. Ainsi, on peut utiliser des moteursindustriels ordinaires sans tenir compte spéciale- ment de leurs caractéristiques électriques.
Enfin le procédé et l'installation selon l'invention présentent l'avantage que, avec les champs excités, on peut faire tourner à la main l'un quelconque des moteurs dans l'un ou l'autre sens sans que l'appareil perde son syn- chronisme, étant donné que l'autre moteur le suivra exac- tement avec un mouvement proportionnel dépendant des rap- ports des vitesses des moteurs. Ceci n'est pas vrai de l'installation de commande ordinaire synchronisée par mo- teur qui est actuellement couramment utilisée.
En se reportant aux dessins, la fig. 1 repré- sente une installation conforme à l'invention. On y a re- présenté un circuit d'alimentation triphasé relié au moyen d'un interrupteur 2 au circuit 7. Le stator du moteur principal , qui est évidemment un moteur à courant alterna-
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tif triphasé, est relié par les fils de circuit 9 et par l'intermédiaire de l'interrupteur 8 aux fils du circuit 7.
L'enroulement triphasé du rotor du moteur principal est relié aux résistances de charge règlables 12 grâce auxquelles on peut modifier la vitesse de ce moteur. Le même circuit qui alimente le stator 10 du moteur principal alimente le stator 3 d'un alternateur dont le rotor 5 est relié mécaniquement, comme indiqué en 13 , au rotor du moteur principal. L'enroulement 4 du stator du 2ème moteur est relié en série à l'enroulement 3 du stator de la génératrice.
De même, le rotor 6 du deuxième moteur est relié en parallèle au rotor 5 de la génératrice. Les stators et.les rotors sont représentés comme montés en étoile ainsi que cela est évident puur les personnes du métier.
En supposant que cette installation de commande soit appliquera une machine à isoler des fils, le moteur principal sera utilisé pour actionner un treuil qui sert à déplacer le fil longitudinalement. Le moteur principal est relié directement à la génératrice comme cela est-repré- senté schématiquement sur le dessin, de sorte que la génératrice est actionnée lorsque le treuil fonctionne. Le deuxième moteur est le moteur de la tête de guipage, lequel actionne le mécanisme qui applique l'isolement, en un enroulement hélicoïdal, sur le fil.
Le deuxième moteur, comme on le voit nettement sur la fig. 1, reçoit son courant d'excitation en série avec la génératrice depuis le circuit 7, de sorte que, lorsque l'installation est en fonctionnement, les courants qui passent dans le circuit de rotor de la génératrice et du deuxième moteur, sont équilibrés. Une autre caractéristique à remarquer de cette ins-
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tallation est que, en supposant que la source d'alimentation soit du courant alternatif à 220 volts, les enrou- lements de la génératrice et du deuxième moteur sont des enroulements à 110 volts, puisqu'ils sont montés en série sur la ligne. On peut faire varier la vitesse du moteur principal en réglant les résistances de charge 12 dans le circuit de son rotor. Ceci modifie proportionnellement la vitesse du deuxième moteur.
Lorsque l'interrupteur 2 est fermé, le stator de la génératrice est excité ainsi que le stator du deuxième moteur. Dès que l'interrupteur 8 est fermé, le stator du moteur principal est excité ce qui met celui-ci en fonctionnement. Etant donné que l'alternateur est relié au moteur principal, et que son[champ est excité immédiatement, il fournit du courant aux circuits des rotors qui sont immédiatement équilibrés, ce qui met le rotor du deusième moteur en synchronisme. L'excitation du stator du deuxième moteur, le moteur principal étant au repos, ne met pas en fonctionnement le deuxième moteur puisque les courants passant dans les circuits des rotors du deuxième moteur et de la génératrice s'équilibrent. L'appareil n'est mis en fonctionnement que lorsque le moteur principal est excité par fermeture de l'interrupteur 8.
Cette installation assure une liaison de commande électrique absolue entre les moteurs et les organes actionnés par ceux-ci.
Les champs de la génératrice et du deuxième mo- teur étant excités , tout mouvement du moteur principal ou du deuxième moteur entraine un mouvement de toute l'installation.Ainsi , si l'on fait tourner le deuxième moteur à la main, le moteur principal est actionné d'une quantité proportionnelle et vice-versa. Ceci est dû au fait que ce
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mouvement déséquilibre les courants dans les circuits des rotors de la génératrice et du deuxième moteur et ce dernier revient immédiatement, en équilibre, par rotation.
D'après l'expérience pratique faite avec une installation de ce genre appliquée à une machine à isoler les fils métallique, on peut dire que ce fonctionnement est parfait pour toutes les applications pratiques et, avec une machine de ce genre, il a été possible de réaliser des isolements de fils qui n'étaient pas possible jusqu'ici dans un sens industriel.
L'installation de la figure 4 diffère de celui de la figure 1 uniquement par le fait qu'elle constitue une variante dans laquelle le rotor du moteur principal est relié mécaniquement au rotor du deuxième moteur,comme cela est représenté schématiquement en 13. A d'autres points de vue, l'installation est la même et son fonctionnement est le même. La variante de la figure 4 fait toutefois ressortir un point important qui est que la liaison mécanique partant du moteur principal peut aller à n'importe quelle autre machine de l'installation, rendant cette machine génératrice .
On peut indiquer ici, au point de vue de la clarté, que la liaison mécanique entre le rotor de l'un des moteurs de l'installation et le rotor de la génératrice peut être réalisée en combinant ce moteur et la génératrice dans un ensemble unique tel que celui qui est représenté par le groupe moteur génératrice habituel, utilisant un seul arbre pour les deux rotors, Evidemment, on peut utiliser d'autres liaisons mécaniques équivalentes tout en restant dans le cadre de l'invention.
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Comme cela est représenté sur la figure 1, il est tout à fait possible avec l'installation, selon l'invention, d'exciter les rotors de la génératrice et du second moteur à partir de la source de courant alternatif au lieu que ce soit à partir des stators. Ainsi que cela est évident pour les personnes du métier, le fonctionnement de l'installation sera le même que ce soient les rotors ou les stators de la génératrice et du second moteur qui soient exilée.. Il est à peine nécessaire d'indiquer que les mêmes liaisons réversibles peuvent être utilisées dans la variante.
L'installation de la figure 2 est quelque peu modifiéeet étendu de façon à montrer comment on peut utiliser deux moteurs en outre du moteur principal. En se reportant de nouveau à l'exemple de la machine à isoler des fils, on peut appliquer cette installation au cas où l'on utilise deux têtes de guipage pour appliquer deux couches d'isolement sur les fils. Le stator 14 de la génératrice est alimenté par la source de courant polyphasé comme précédemment et est relié en série avec les stators 15 et 16 des deuxième et troisième moteurs. Les rotors 17, 18 , 19 respectivement de ces machines sont branchés en parallèle comme cela est représenté.
Le moteur de commande principal n'a pas été représenté sur cette figure, mais il estutilisé et connecté comme précédemment et il est relié mécaniquement au rotor de la génératrice comme cela est représenté schématiquement en 13.
La variante de la figure 3 représente également deux moteurs actionnés par la génératrice. En ce cas, le stator 21 de la génératrice est excité par la source de courant 7 et est en série avec les enroulements de stator 22 et 23 des deuxième et troisième moteurs qui sont en parallèle.
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Les enroulements de rotor 24, 25, et 26 de la génératrice et des moteurs respectivement sont branchés en parallèle.
Le rotor de la génératrice est de nouveau actionné par la liaison mécanique 13, à partir du moteur principal qui est également excité par le circuit 7. Les stators des deuxième et troisième moteurs sont susceptibles d'être branchés en parallèle (et en série avec le stator de la génératrice en formant un ensemble) car ces moteurs sont de même dimen- sion et ont des caractéristiques analogues.
On remarquera également que pour la clarté, les différents éléments ont été appelés moteurs et génératrices, quoiqu'il soit évident pour les personnes du métier qu'au point de vue construction, ils ne sont ni l'un ni l'autre tant qu'ils n'ont pas été mis en service. Ainsi, la génératrice peut être utilisée comme moteur et le second moteur ou son équivalent peut être utilisé comme génératrice suivant qu'ils sont actionnés ou qu'ils fournissent du courant. Dans la partie, on appelle souvent la génératrice un transmetteur qui fournit un courant, contrôlé pour ainsi dire par le moteur principal, au deuxième moteur de façon à être sûr que la liaison électrique.désirée est-¯réalisée et maintenue.
On peut considérer l'installation comme étant une sorte de transmission électrique dans laquelle le fonctionnement de l'un quelconque des organes provoque un fonctionnement simultané des autres organes si-les champs du transmetteur et du deuxième moteur sont excités.
D'après la description qui précède, il est évident que la présente invention réside dans certaines combinaisons d'éléments associés en vue de réaliser une commande synchronisée par moteur pour un certain nombre d'éléments à actionner en concordance de temps. Les personnes du métier
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trouveront facilement des variantes dans la façon d'associer les éléments pour réaliser la présente invention sans sortir du cadre de celle-ci. La présente invention n'est donc pas strictement limitée aux dispositifs ci-dessus décrits qui ne sont donnés qu'à titre d'exemple.