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Perfectionnements aux appareils électriques de commande à distance.
Cette invention concerne les appareils électriques de commande à distance dans lesquels un récepteur répète électriquement les mouvements du transmetteur. Elle concerne plus particulièrement les transmetteurs du genre comprenant un collecteur dont les balais sont alimentés de courant con- tinu et un induit comportant un groupe de connexions (qui peuvent être fixées à 1-'induit ou se mouvoir par rapport à celui-ci à l'aide de balais de collecteur) à l'aide desquelles le courant de sortie est fourni soit directement au récepteur, soit à un amplificateur de puissance (par exemple une généra- trice à collecteur) relié à un récepteur, de telle sorte que le mouvement relatif des balais d'entrée par rapport aux balais de sortie,
ou aux dites connexions détermine la position n
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du champ magnétique créé dans le transmetteur par rapport aux dites connexions, laquelle position détermine la position du récepteur. Ordinairement, on ne prévoit que deux balais d'entrée de courant continu de potentiels différents, un groupe de balais de même potentiel étant considéré ici et par la suite comme constituant un seul balai.
Dans les transmetteurs de ce genre, le champ magnétique du transmetteur n'est pas maintenu suivant un angle constant avec la position des balais d'entrée et, par conséquent, le champ magnétique du récepteur ne conserve pas une position angulaire constante exacte par rapport à la position correspondant à la position du champ magnétique du transmetteur.
L'angle total (appelé angle de décalage) entre la position du champ du récepteur et la position qu'il devrait avoir pour correspondre exactement au champ de transmission dépend de la vitesse et de la charge du récepteur, comme on peut le démontrer par la théorie des courants alternatifs et son application particulière aux machines dynamo-électriques.
Suivant la présente invention, deux balais d'entrée supplémentaires convenablement disposés sont prévus dans le transmetteur pour compenser le décalage et sont, de préférence, disposés à 90 électriques par rapport aux deux balais usuels.
Dans ce cas, le champ créé dans le transmetteur comprend deux composantes, l'une créée par le courant fourni à l'aide du groupe ordinaire de balais d'entrée, l'autre créée par le courant fourni à l'aide des balais supplémentaires. En faisant en sorte que le courant continu fourni à l'aide des balais ordinaires et supplémentaires dépende d'une manière convenable de la charge et de la vitesse du récepteur, on peut faire varier le champ résultant créé dans le transmetteur d'une manière propre à compenser le décalage susmentionné.
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Dans les dessins annexés:
Fig. 1 représente un appareil électrique de com- mande à distance comportant un transmetteur muni de deux pai- res de balais et établi suivant l'invention.
Fig. 2 est un diagramme vectoriel montrant la va- riation de l'angle entre le vecteur de la tension appliquée et le vecteur du flux magnétique exercé sur le récepteur,
Fig. 3 montre le circuit de montage d'un appareil électrique de commande à distance dans lequel une génératrice à collecteur est utilisée pour amplifier la puissance (un système de ce genre étant décrit dans le brevet anglais N 221.041) et dans lequel le transmetteur est muni de deux paires de balais, suivant l'invention,
Fig. 4 représente par des diagrammes la correction du décalage obtenue par l'invention.
En Fig. 1, T est le transmetteur, R le récepteur.
Dans cet exemple, le récepteur est un moteur synchrone, qui est représenté par un enroulement à couplage en étoile. Toutes autres connexions utilisées pour les moteurs synchrones peuvent être appliquées avec des résultats également bons. Le trans- metteur T est muni d'un induit fixe A comportant trois bornes de sortie a, a1, a2 correspondant au réseau triphasé qui est utilisé, dans cet exemple, pour alimenter le récepteur. La manette de commande usuelle est indiquée par Tl. Le courant continu est fourni au transmetteur par deux paires de balais D, Dl et E, El disposés aux extrémités diamétralement opposées de deux droites perpendiculaires entre elles.
A titre d'exemple, les balais D, Dl sont supposés recevoir un courant dont la valeur est indépendante de la vitesse du transmetteur, alors que les balais E, El sont alimentés d'un courant dont la va- leur est proportionnelle à cette vitesse. Ceci s'obtient à
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l'aide d'un moteur-génératrice actionné à l'aide d'un moteur de commande F et ayant sur le même arbre deux génératrices à courant continu B, B1 qui, en raison de leur mode d'action et du rôle qu'elles jouent, sont appelées "dynamos auxiliaires".
Le courant constant arrivant du réseau H est fourni aux balais D, Dl par l'intermédiaire d'une résistance R1 et de l'induit de la dynamo auxiliaire B. L'enroulement d'excitation shunt J de cette dernière est établi, conformément aux méthodes bien connues, de façon à créer dans l'induit de ladite dynamo auxiliaire B une force électro-motrice égale et opposée à la différence de potentiel entre les bornes de cet enroulement d'excitation, c'est-à-dire à la différence de potentiel entre les balais D, Dl . Par conséquent, le courant fourni aux balais D, Dl sera pratiquement égal à la tension aux bornes du réseau H, divisée par la résistance R1, quelle que puisse être la différence de potentiel entre les balais D, Dl.
Cette différence de potentiel doit évidemment dépendre du courant de sortie,de la valeur du courant appliqué aux balais E, El et de la vitesse du transmetteur et, par conséquent, on ne peut s'attendre à ce qu'elle reste constante. Il s'ensuit que la dynamo auxiliaire B joue un rôle essentiel dans le maintien de la constance du courant passant dans les balais D, Dl.
Le courant proportionnel à la vitesse du transmetteur est fourni aux balais E, E1 par la dynamo auxiliaire B1.
L'enroulement d'excitation J1 de cette dynamo auxiliaire est monté en dérivation, mais, au lieu d'être monté directement comme dans le cas de l'enroulement correspondant J de la dynamo auxiliaire B, il est monté par l'intermédiaire d'une petite génératrice à courant continu auxiliaire B2 qui possède une excitation indépendante constante et qu'on peut ap-
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peler "excitation auxiliaire". Cette machine peut être montée sur le même arbre que le transmetteur ou lui être reliée par une transmission. L'enroulement d'excitation J1 est établi sur le même principe que l'enroulement d'excitation J de la dynamo auxiliaire B, de façon que la dynamo auxiliaire B1 compense la différence de potentiel entre les balais E, El .
Par conséquent, si cet enroulement était relié directement aux balais E, El, ou si la force électro-motrice de l'excitatrice auxiliaire B2 était égale à zéro, il ne passerait pas de courant par les balais E, El . Toutefois, en raison de l'action de l'excitatrice auxiliaire B2, ce courant sera proportionnel à la vitesse de l'induit de l'excitatrice auxiliaire B2 et, par suite, à la vitesse du transmetteur.
En Fig. 2, 0-1 représente la composante constante, 1-2 est la composante variable proportionnelle à la fréquence, correspondant dans le diagramme à 20 cycles, et 0-2 le courant total correspondant à cette fréquence. Comme il est bien connu, ce diagramme correspond aussi au diagramme de tension à charge nulle d'un moteur synchrone. Dans ce cas, OX serait une direction représentant la position du rotor. Le vecteur 0-2 représenterait une tension à 20 cycles. Dans le cas d'un moteur en charge, la position du rotor serait représentée par le vecteur OX1 qui fait avec OX un angle [alpha] dépendant de la charge.
Si la résistance du transmetteur et du récepteur était beaucoup plus grande que leur réactance, la position du.vecteur du courant fourni au transmetteur coïnciderait pratiquement avec celle du vecteur représentant la distribution de tension dans l'induit du transmetteur. A un certain taux d'accroissement du courant fourni par l'intermédiaire des balais E, E avec la fréquence, les triangles vectoriels du transmetteur et du récepteur seraient identiques, et il est
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facile de concevoir que la direction du vecteur correspondant à la position de charge nulle du rotor ferait alors un angle constant avec le vecteur représentant la position des balais D, Dl, quelle que soit la vitesse du transmetteur.
Si l'on désire que cette coïncidence soit atteinte à une certaine charge, il faut que les balais fassent un angle correspondant à cette charge. A titre d'alternative, les balais D, Dl et E, El pourraient être perpendiculaires comme dans le cas de la correction du décalage à charge nulle, mais il faudrait alors que le courant fourni aux balais D, Dl augmente avec la fréquence.
En pareil cas, les balais E, El seraient alimentés d'un courant comprenant une composante constante, comme précédemment,mais avec l'addition d'une com- posante variable égale au courant de correction précédemment spécifié multiplié par sine{ . Le courant appliqué aux balais E, E1 serait égal au courant de correction précédemment men- tionné multiplié par cos [alpha]. Dans une disposition de ce genre, il faudrait fournir à la dynamo auxiliaire B une excitation supplémentaire proportionnelle à la vitesse du transmetteur.
Ceci pourrait être réalisé à l'aide d'un enroulement d'excita- tion auxiliaire (non représenté) alimenté par l'excitatrice auxiliaire B2.
Dans la variante de Fig. 3, le récepteur est relié aux enroulements de travail de la génératrice à collecteur.
L'enroulement d'excitation S1 de cette génératrice est alimenté de courant par le transmetteur T. Dans une telle disposition, la tension fournie au récepteur fait pratiquement un angle de phase constant avec le courant d'excitation, c'est-à-dire avec la courant passant dans l'enroulement d'excitation S1 de la génératrice à collecteur. Il ne serait pas difficile de montrer, sur'la base de la théorie bien connue des courants polyphasés,
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que ce second courant fera un angle de phase constant avec le courant fourni au transmetteur si le rapport de la résistance et de la self-induction de l'induit du transmetteur est égal au rapport de la résistance et de la self-induction de l'enroulement d'excitation Sl.
Par conséquent, dans ces conditions, la relation entre la position des balais du transmetteur et la position du rotor du récepteur sera la même que dans le cas d'une connexion électrique directe entre le transmetteur et le récepteur, telle que celle représentée en Fig. 1. Par suite, la correction de décalage sera obtenue en fournissant au transmetteur un courant d'alimentation par le même procédé que celui qui a été décrit au sujet de Fig. 1.
La seule différence entre l'alimentation de courant du transmetteur de Fig. 1 et celle du transmetteur de Fig. 3 est que, dans ce dernier, l'excitatrice supplémentaire B2 n'est pas directement accouplée au transmetteur, mais est actionnée par un moteur synchrone ou à induction W alimenté par la génératrice à collecteur S et ayant par conséquent la même vitesse (ou presque la même vitesse si le moteur W est un moteur à induction) que le transmetteur T.
Pour faire comprendre comment on applique la présente invention dans la pratique pour effectuer une correction de décalage, on a représenté en Fig. 4 un diagramme typique de résultats expérimentaux ayant trait à une installation munie d'une génératrice à collecteur comme celle représentée en Fig. 3. Les .abcisses représentent des nombres de tours par minute de 0 à 2500 et les ordonnées représentent des degrés de décalage - de 0 à 100 - entre le transmetteur et le récepteur à charge nulle. X est une courbe de décalage sans la correction et Y est une courbe de décalage avec la
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correction suivant l'invention. La petite pointe de la courbe Y est due au fait que les rapports de la résistance à la self-induction de l'induit du transmetteur et de l'enroulement d'excitation de la génératrice à .collecteur ne sont pas égaux.