<Desc/Clms Page number 1>
" Bobineuse électrique à courant continu ".
On sait qu'on peut étendre la latitude de réglage de la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu par variation de la tension d'armature au-delà de la latitude de réglage que permet de donner en service le réglage de l'excitation. On fait usage de cette propriété dans les bobineuses électriques dont il faut régler là vitesse de rotation durant une opération de bobinage en l'adaptant aux variations du rayon de bobinage, et lorsque le rapport entre le rayon de bobinage maximum et le
<Desc/Clms Page number 2>
rayon minimum à une valeur supérieure au rapport des vitesses de rotation qu'on peut obtenir par le réglage de l'excitation.
Pratiquement, on peut compter sur une latitude de variation de la vitesse de rotation par réglage de l'excitation d'environ 1/3 ou au maximum 1/4. Lorsque le rapport entre les rayons de bobinage est plus grand, il faut, pour étendre la latitude de réglage de la vitesse de rotation, faire varier la tension aux bornes de l'armature.
Pour faire varier la tension aux bornes de l'armature, on utilise en général des machines de survoltage ou de dévoltage insérées dans le circuit d'armature, bref des machines additionnelles qui sont entraînées à une vitesse constante ou qui sont disposées sur un arbre à vitesse constante auquel elles abandonnent de la puissance mécanique. Le plus souvent, on dispose la machine additionnelle sur l'arbre de la génératrice Léonard qui alimente encore d'autres machines opératrices. On connaît les dispositifs de réglage les plus divers, notamment également pour le réglage automatique de la vitesse de rotation des bobineuses éleotriques.
Toutefois, tous ces dispositifs ont en oommun que la machine additionnelle qui 'sert à étendre la latitude de réglage de la vitesse de rotation est une machine additionnelle montée sur un arbre extérieur et tournant à une vitesse oonstante, qui, lorsqu'elle agit en dévolteur, otest-à-dire lorsqu'elle réduit la tension aux bornes de l'armature de la bobineuse électrique, est elle-même un moteur qui abandonne du travail mécanique à son arbre, et qui, lorsqu'elle élève la tension d'armature du moteur de bobinage, fournit comme une génératrioe une tension d'alimentation qui s'ajoute à la tension du réseau ou de la machine Léonard.
Aveo un dévolteur, on peut étendre la latitude de variation de la vitesse de rotation de la bobineuse électrique dans la région des vitesses inférieures, et avec une machine additionnelle fournissant une tension
<Desc/Clms Page number 3>
d'alimentation additionnelle on peut retendre vers le haut.
Lorsque, dans uné bobineuse électrique, il faut maintenir à une valeur constante dans toute l'étendue ,de l'opération de bobinage la vitesse de bobinage et la tension exeroée sur la matière de bobinage ( ruban de papier, ruban de tissu, etc..), la puissance propre de bobinage est constante, abstraction faite des pertes à vide et des pertes par frottement, dans toute l'étendue de l'opération de bobinage, même lorsqu'on étend cette latitude de bobinage d'une façon quelconque.
Lorsqu'il ne faut tout d'abord, sous une tension de fonctionnement donnée, régler le moteur de bobinage que par son excitation, paroe qu'il n'est pas nécessaire d'étendre la latitude de bobinage, l'intensité du courant dtarmature reste également pratiquement constante en raison de la constance de la puissance de bobinage, et on peut d'une manière connue régler l'excitation du moteur de bobinage d'une manière automatique avec un régulateur rapide, par exem- ple un régulateur à charbons comprimés dont la bobine de réglage est influencée par le courant d'armature qui sert de caraotéris- tique de réglage.
Mais aussitôt qu'on modifie la tension aux bornes de l'armature du moteur de bobinage au moyen d'une tension additionnelle ou d'une tension de dévoltage, il faut également que l'intensité du courant d'armature varie pour que le moteur de bobinage puisse également transmettre la même puissance constante de bobinage à l'arbre de bobinage. Tous les dispositifs de réglage automatique qui s'efforcent de maintenir oonstante l'intensité d'armature cessent alors de donner satisfaction, et il faut prévoir des dispositifs de réglage wattmétriques,. maintenant constante la puissance' de bobinage, mais qui n'ont guère été appliqués dans la pratique.
Les dispositifs de ce genre doivent adapter, surveiller et régler non seulement l'exoitation du moteur de bobinage, mais aussi l'excitation de la maohine additionnelle ,en fonotion de la valeur momentanée du rayon
<Desc/Clms Page number 4>
de bobinage.
On connaît également des dispositifs de réglage qui pro- voquent une influence déterminée à l'avance en fonotion d'un programme, exercée sur l'excitation du moteur de bobinage et sur l'excitation de la machine additionnelle en fonction d'une exploration mécanique ou photoéleotrique du rayon de bobinage, qui règlent en fonction du rayon de bobinage l'excitation du moteur de bobinage, et automatiquement l'excitation de,la ma- chine additionnelle en fonotion d'une caractéristique de réglage proportionnelle à l'effort de traction mesuré de bobinage.
L'ordre de grandeur que doivent avoir le moteur de bobi- nage et la machine additionnelle dans les bobineuses électriques connues ressort de l'exemple d'un moteur de bobinage qui doit pouvoir être réglé à la moitié de sa vitesse de rotation au moyen d'une tension de dévoltage à la fin de sa latitude de ré- glage de l'excitation. Ceci exige une réduction de moitié de sa tension aux bornes de l'armature. Il faut donc, lorsque la puissance de bobinage est constante, que l'intensité d'armature prenne une valeur double. Comme type de machine, il faut donc adopter pour le moteur de bobinage un moteur correspondant à la puissance nominale double de oelle qui correspond à la seule puissance de bobinage prrement dite.
La maohine de dévoltage montée dans le circuit d'armature doit livrer passage à un oou- rant de la même intensité élevée et fournir sur son arbre sous une tension moitié de la tension de fonctionnement la même puis- sanoe que le moteur de bobinage à l'arbre de bobinage. Comme elle tourne à vitesse constante, elle pourra être réalisée sous la forme d'une machine d'un type plus petit que celui d'une ma- chine établie pour la puissance simple de bobinage, pour une tension de fonctionnement moitié de la tension normale et une vitesse de rotation, pour l'arbre de bobinage qui correspond au rayon de bobinage maximum. Le réseau ou la génératrice Léonard
<Desc/Clms Page number 5>
d'alimentation doit également pouvoir fournir un oourant d'une intensité rouble.
L'invention est relative à ce point de fonctionnement et est bande sur le fait qu'il est directement possible d'utiliser pour la commande même du bobinage, dans l'exemple qui vient d'être décrit, la puissance d'entraînement de la machine addi- tionnelle sur son arbre, et cela en faisant fonctionner cette machine additionnelle non pas sur un arbre extérieur, mais sur l'arbre de bobinage.
Lorsque la machine additionnelle coopère mécaniquement, conformément à la présente invention, avec le moteur de bobinage de telle sorte que la somme algébrique des puissances du moteur de bobinage et de la machine additionnelle constitue la puissanoe de la bobineuse électrique, il faut, lorsque la puissance de bobinage reste constante, que'l'inten- sité d'armature reste constante Indépendamment du rayon momen- tané de bobinage et de la vitesse de rotation du moteur, exac- tement comme dans une bobineuse électrique simple réglée sim- plement dans les limites du réglage de son excitation. Ce prin- oipe oonstitue la base de la présente invention.
Il est égale- ment possible de maintenir, dans les bobineuses électriques conformes à la présente invention, une intensité d'armature pratiquement oonstante dans les opérations de bobinage qui s'accomplissent sous une tension de fonctionnement ( tension Léonard ) variable et avec une vitesse de bobinage quelconque, mais dans lesquelles la tension de traction du produit que l'on bobine ( tension de bobinage ) doit être maintenue oonstante.
Une réduction de moitié de la vitesse de rotation du mo- teur de bobinage excité à fond, au moyen d'une tension de dé- voltage dans le circuit de l'armature, ne détermine alors plus un doublement de l'intensité d'armature, de sorte qu'il suffit simplement de ohoisir pour le moteur de bobinage proprement dit un type de moteur correspondant simplement à la puissance simple
<Desc/Clms Page number 6>
de bobinage. La maohine de dévoltage sera, il est vrai, dans l'exemple choisi, une machine d'un type identique à celui du moteur de bobinage, de sorte que, finalement, il faut adopter pour les puissances nominales de l'ensemble des deux machines une puissance double de la puissance de bobinage.
En revanche, il n'est plus nécessaire de prévoir la machine de dévoltage sur un arbre extérieur, encore nécessaire à oet effet précédemment, et dont il fallait que la puissance nominale soit égale à la puissanoe de bobinage, de sorte qu'on obtient au moyen de la bobineuse électrique conforme à la présente invention une ré- duotion d'un tiers des puissances nominales nécessaires. Il s'y ajoute que la génératrioe Léonard ne doit également préparer pour la bobineuse électrique que l'intensité simple, au lieu de l'intensité double de fonctionnement.
Pour des raisons d'or- dre physique, il est impossible d'éviter le doublement de la puissanoe nominale de la bobineuse électrique lorsqu'on augmen- te du double la latitude de réglage de la vitesse de rotation par variation de la tension d'armature ou répartition de la tension d'armature entre le moteur de bobinage et la machine additionnelle conforme à la présente invention. Mais il n'est pas indifférent de faire fonctionner le moteur de bobinage avec la pleine tension de fonctionnement dans la zone des vitesses supérieures ou dans la zone des vitesses inférieures et de fai- re coopérer avec ce moteur la machine additionnelle oonforme à la présente invention sous la forme d'un dévolteur pour la zone des vitesses inférieures, ou comme survolteur dans la zone des vitesses supérieures.
Si on suppose que le moteur de bobinage a été établi pour fonctionner sans tension additionnelle à la vitesse de rotation la plus faible, il peut encore fournir la puissanoe de bobinage par une diminution de l'excitation à une vitesse environ trois fois plus grande. On peut, sous la'forme d'un moteur isolé, et
<Desc/Clms Page number 7>
par une augmentation du double de la tension aux bornes de son armature, le porter à une vitesse multipliée par six, tandis que son intensité d'armature se réduit de moitié, la puissance de bobinage restant constante.
En raison de sa tension d'armature plus grande, sa puissance nominale doit être double de la puissance de bobinage. Lorsqu'un moteur de ce genre coopère mécaniquement conformément à la présente invention, avec une maohine additionnelle, il peut, tout en conservant son intensité d'armature, entraîner par la moitié non diminuée du courant d'armature, la machine additionnelle qui lui fournit la tension accrue, aux bornes de.son armature, pour la zone de réglage de vitesse étendue vers le haut.
Le groupe conforme à la présente invention de la bobineuse électrique se oomporte alors, au point de vue de la puissance, exactement comme un moteur individuel, dont la vitesse peut varier par exemple dans le rapport de 1 à 6, et qui ne fournit que la puissance simple de bobinage sous un courant d'armature constant.
Dans un groupe de ce genre qui étend vers le haut,,' au moyen d'une tension additionnelle dans le circuit d'armature, la latitude de réglage de la vitesse de rotation, il se produit l'inconvénient qu'on est obligé d'adopter pour le moteur de bobinage une puissance nominale double de la puissance de bobinage, la tension aux bornes étant augmentée, tandis que dans un groupe qui étend la latitude de réglage de la vitesse de rotation au moyen d'une tension de dévoltage dans le circuit d'armature, il suffit simplement d'un moteur de bobinage correspondant à la puissance de bobinage simple. Cet inconvénient est compensé en partie par une autre caractéristique de l'invention qui va être décrite ci-après ( machine à excitations Jumelées ).
La figure 1 représente tout d'abord un exemple d'exécution d'une bobineuse électrique conforme à la présente invention, dans laquelle la machine additionnelle qui fournit la tension
<Desc/Clms Page number 8>
de survoltage ou de dévoltage dans le circuit d'armature est accouplée directement avec le moteur de bobinage. La coopéra- tion mécanique du moteur de bobinage et de la machine addition- nelle peut, naturellement, s'effectuer également par l'intermé- diaire d'éléments de machines opératrices ou de transmissions intermédiaires, par exemple lorsqu'on dispose les deux machines des deux côtés de l'arbre de bobinage.
Sur la figure 1, le mo- teur de bobinage est désigné par 1, la machine additionnelle par 2, la bobine de bobinage par 3, la matière de bobinage, oon- stituée par exemple par un ruban de papier, de tissu, de oaout- ohouo ou d'un métal ou d'une manière analogue, par 4, et un jeu de cylindres de transport précédents par 5. La tension de fono- tionnement est fournie par une génératrice Léonard 8 oomportant l'excitatrice 7 et entraînée par exemple par un moteur triphasé 8. L'enroulement d'excitation de la génératrice Léonard est dé- signé par 9, un régulateur correspondant à résistance ou à po- tentiomètre par 10, l'enroulement d'excitation de l'excitatrice par 11.
Les conduoteurs 12 et 13 qui transportent la tension Léonard fournissent le courant d'armature commun pour le moteur de bobinage et la machine additionnelle 2, tandis que les oon- duoteurs 14 et 15 qui véhioulent la tension oonstante de l'ex- oitatrice fournissent les courants d'excitation pour l'enroule- ment d'excitation 16 du moteur de bobinage et pour l'enroulement 17 de la machine additionnelle. Dans le circuit d'armature oom- mun est inséré un régulateur rapide 18, par exemple un régula- teur Thoma ou un relais d'intensité qui actionne un moteur de réglage. Dans ce circuit d'armature commun est également insé- rée une résistance 19, montée en parallèle avec la bobine du régulateur 18, et servant à régler l'effort de traction. Un ampèremètre 20 sert à relever la valeur du oourant d'armature.
Le régulateur rapide 18 commande simultanément un régula- teur ( diviseur de tension ) potentiométrique 21 dans le circuit
<Desc/Clms Page number 9>
de l'enroulement d'excitation 16 du moteur de bobinage, et un régulateur semblable 22 dans le circuit de l'enroulement d'ex- citation 17 de la machine additionnelle. Au début de l'opéra- tion de bobinage, on ne peut, en raison de la butée 23 du po- tentiomètre 21, faire varier l'excitation du moteur de bobinage que jusqu'à la valeur minimum admissible en service, tandis que la maohine additionnelle reste provisoirement sans être excitée.
Dans la suite de l'opération de bobinage, o'est d'abord l'exci- tation du moteur de bobinage qui est portée par le potentiomètre 21 à sa pleine valeur, et c'est ensuite seulement que l'excita- tion de la machine additionnelle fonctionnant en dévolteur part de zéro pour atteindre sa pleine valeur.
Ce fonctionnement est représenté graphiquement sur la fi- gure 2. Dans oette figure, on a porté en absoisae d'une manière connue le rayon de bobinage r en multiples x du rayon ro de la barre à mouvement de roulement, et cela pour une latitude de bobinage 1: a = 1 : 6.
En ordonnée, on a porté les valeurs correspondantes de la tension de fonctionnement E, de l'inten- ,site J d'armature, de l'excitation F1 du moteur de bobinage et de l'excitation F2 de la machine additionnelle, ainsi que la vitesse de rotation n, toutes ces valeurs étant portées à une échelle quelconque. Au début de l'opération de bobinage, l'ex- citation F1 a la valeur roB, la tension de fonctionnement la valeur roD, l'intensité d'armature la valeur roG, et la vitesse de rotation.la valeur roC.
Dans la suite de l'opération de bo- binage, la vitesse de rotation diminue suivant l'hyperbole oon- nue jusqu'à la valeur RQ. Au point x =- 3, elle est tombée au tiers de sa valeur, mais l'excitation F1 a été réglée au moyen du régulateur 21 de la figure 1 à une valeur triple au point H.
Pendant ce temps, E et J restent constants, à la condition que la puissance de bobinage soit restée constante.
Dans la suite de l'opération de bobinage, l'excitation F1
<Desc/Clms Page number 10>
reste invariable ( ligne HP ), tandis que le régulateur 22 de la figure 1 fait désormais passer l'exoitation F2 de la maohine additionnelle de la valeur nulle à la valeur représentée par le point P. ( Le moteur de bobinage et la machine additionnelle sont supposés ou même type ). Par suite de la diminution de la vitesse de rotation, la tension aux bornes du moteur de bobinage diminue dans cette région suivant la courbe KL.
Sur la figure 2 a été représentée la façon dont le fonctionnement devrait s'accomplir si la machine additionnelle devait commander un arbre extérieur, comme dans les bobineuses électriques connues. Le courant d'armature du moteur de bobinage devrait alors augmenter suivant la droite UN. Si, par oontre, la machine additionnelle coopère mécaniquement, oonformément à la présente invention, avec le moteur de bobinage, sa. puissance s'ajoute à celle du moteur de bobinage et le courant d'armature peut rester constant suivant la droite MG'. A la fin du bobinage, la tension de fonctionnement est répartie par moitiés entre les deux machines ( RL = LD') et chaque maohine participe pour moitié à la puissance constante de bobinage.
Le réglage consécutif des excitations du moteur de bobinage et de la machine additionnelle qui se produit dans l'exemple de la figure 1 peut également être remplacé, conformément à la présente invention, par un réglage simultané de l'excitation, comme dans l'exemple de la figure 3. Il suffit alors éventuellement d'un seul régulateur à résistance qu'on peut facilement régler au moyen d'un régulateur rapide, par exemple d'un régulateur à pression de charbon, par exemple en fonotion de l'intensité d'armature prise comme caractéristique de réglage, ou en fonotion d'une caractéristique proportionnelle à l'effort de traction surveillé et mesuré, exercé sur le produit de bobinage. La représentation graphique des phénomènes devient alors celle de la figure 4 qui va être décrite.
<Desc/Clms Page number 11>
Si on fait varier l'excitation F1 non pas-suivant une ligne brisée BHP de la figure 2, mais suivant une ligne BP montant d*une façon continue oomme sur la figure 4,,.¯et si on fait augmenter à partir de zéro suivant une droite roP de la figure 4 le champ de la maohine additionnelle dès le début de l'opération de bobinage, on obtient pour la tension d'armature du moteur de bobinage la courbe DL de la figure 4, tandis que la oa- ractéristique DD' de la tension de fonctionnement et la carao- téristique GG' du courant d'armature sont de nouveau horizontales, o'est-à-dire constantes.
Pour faire commencer l'excitation F2 de la machine additionnelle à la valeur zéro, il faut disposer dans la figure 3 un enroulement 25 d'excitation en sens inverse avec le régulateur 26 prévu à cet effet lorsque le courant d'excitation qui passe par les deux enroulements d'excitation 16 et 17 doit être commandé par un seul et même régulateur rapide 18.
Sur la figure 3, on utilise comme caractéristique de réglage pour le régulateur 18 l'effort de traction contrôlé au moyen d'une boite de mesure de la pression ( par exemple une botte de mesure de la pression au moyen de charbons ). La botte de mesure 27 peut être disposée d'une manière connue, par ap- plioation contre la bande du produit d'enroulement, par exem- ple entre deux paires consécutives de cylindres de transport 5 et 5' et influencer par l'intermédiaire d'un amplificateur 28 le régulateur 18 qui commande à son tour le régulateur à résistance 21 qui est disposé dans le oirouit des enroulements d'excitation 16 et 17. Pour le réglage de la tension, on utilise une résistance 19 montée en parallèle avec la bobine du régulateur rapide 18.
Dans le circuit d'armature commun, on a prévu en outre, dans cet exemple d'exéoution, une maohine additionnelle 23 entraînée par une source extérieure à une vitesse constante et
<Desc/Clms Page number 12>
comportant un enroulement d'excitation 24, cette maohine étant montée, dans cet exemple, sur l'arbre de la génératrice Léonard et servant à compenser la chute de tension du circuit d'armature.
A cet effet, on fait dépendre impérativement l'excitation de cette maohine de compensation du réglage du dispositif ser- vant à régler la valeur de l'effort de traction, de telle sorte que la bande du produit de bobinage soit maintenue sous. tension à toutes les valeurs de la tension de service ( tension Léonard à toutes les vitesses et jusqu'à l'arrêt de la bobineuse éleotrique. Dans l'exemple de la figure 3, le régulateur 19 de l'effort de tension est relié mécaniquement d'une façon impérative à la résistance d'excitation 29 de la machine de compensation 23. On peut, naturellement, utiliser également dans les bobineuses électriques conformes à la figure 1 une machine de compensation conforme à la présente invention.
Le fonctionnement d'un dispositif conforme à la présente invention et à la faigure 3 doit en outre être décrit en tenant compte des saturations magnétiques différentes des deux machines sous la même intensité d'excitation ( à cause de l'enroulement 25 d'excitation en sens inverse ). On supposera tout d'abord que le régulateur de réglage 26 reste immobile pendant une opération de bobinage. La figure 5 illustre ce fonctionnement.
Si on règle l'excitation F1 du moteur de bobinage suivant la droite BP de la figure 4 ou 5, il faut à cet effet un oourant d'excitation iF qui varie suivant la courbe BM de la figure 5.
Le même oourant d'excitation influence le champ Fa moins saturé de la machine additionnelle de telle sorte qu'il varie suivant la courbe roP2. On obtient ce résultat par une construction simple en déduisant de la courbe iF une fraction Bro du oourant d'excitation qui tient compte de l'effet de l'enroulement 25 d'excitation en sens inverse. Pour le point d'extrémité R, on obtient alors l'ordonnée comprise entre R et le point 1 qui re-
<Desc/Clms Page number 13>
présente le oourant d'excitation efficace, et par l'intermédiaire des points 8 et 3 on trouve la valeur correspondante de l'excitation RP2 qui est presque égale à la valeur RP de l'excitation théoriquement nécessaire pour la maohine additionnelle.
Dans les machines un peu plus saturées, P2 peut coïncider avec P et même être au-dessus de P. Un régulateur rapide 18 fonotionne toutefois toujours de façon que la somme des tensions partielles des armatures soit égale à E. Par conséquent, au point Q' par exemple de la courbe de la vitesse de rotation, ce régulateur donne à l'intensité d'excitation RM la valeur qui satisfait à oette condition. si on fait le calcul pour les autres points de la courbe, on obtient une courbe iF du courant d'excitation, une courbe Fl de l'excitation, et une courbe F2 de l'excitation. D'une façon correspondante, on trouve pour les tensions partielles des armatures la oourbe DL'.
Le complé- ment de la latitude de réglage de la vitesse de rotation de Q' à Q peut facilement s'obtenir.par une faible augmentation de l'intensité d'excitation au moyen du régulateur rapide.
La figure 5 a été tracée pour montrer qu'on peut pratiquement se contenter d'un seul régulateur 21 à résistance, ce qui permet d'utiliser des régulateurs à pression de charbons comme régulateurs rapides pour lesquels l'effort de traction au bobinage peut constituer la caractéristique de réglage, comme dans la figure 3, ou bien le courant d'armature, comme dans la figure 5a.
Il y a lieu de faire observer à ce sujet que dans les bobineuses électriques comportant une vitesse, pour le produit de bobinage, qui est déterminée par la vitesse de rotation des machines opératrices précédentes ( comme dans les machines à papier, les machines d'imprimerie, les machines à apprêter, etc.), il faut obtenir par le réglage du régulateur rapide une diminution de la vitesse de rotation, o'est-à-dire une augmentation
<Desc/Clms Page number 14>
de l'excitation au fur et à mesure que le rayon de bobinage augmente. Le régulateur rapide doit donc fonctionner de façon à réduire sa résistance de réglage inaérée dans le circuit d'excitation lorsque l'intensité d'armature dépasse la valeur qui correspond à l'effort de traction tel qu'il est réglé.
Les régulateurs à charbon comprimé sont généralement établis de façon à régler en sens inverse. On peut alors utiliser deux régulateurs à charbons comprimés et insérer dans le oirouit d'excitation de la bobineuse électrique la résistance de réglage du second régulateur à charbons comprimés dont la bobine de réglage est alimentée par une source de tension constante ( par exemple celle qui alimente les circuits d'excitation ) par l'intermédiaire de la résistance réglée par le premier ré- gulateur charbons comprimés. Par ce moyen, on règle comme il oonvient le sens du réglage du circuit d'excitation de la bobineuse électrique. Dans d'autres types de régulateurs rapides ( régulateurs à mouvement de roulement, régulateurs Thoma, etc. ), il n'est pas nécessaire de changer le sens du réglage.
Dans un régulateur à charbons comprimés commandé, par l'intermédiaire d'un dispositif amplificateur oomme dans la figure 3, par une botte de mesure de la pression, on peut également obtenir le sens correct du réglage en exécutant d'une façon correspondante ce dispositif amplificateur. Si on utilise un régulateur Thama ou un relais d'intensité avec un moteur de réglage, on peut, naturellement, facilement effectuer, par une commande simultanée par le régulateur rapide, un réglage en plusieurs parties ou en échelons à la fois du courant d'excitation dans les deux enroulements d'excitation 16 et 17, et du courant d'excitation du second enroulement d'excitation 25 de la maohine additionnelle.
Si, sur le régulateur 26 de la figure 3, on règle, au début d'une opération de bobinage, l'excitation de manière à avoir
<Desc/Clms Page number 15>
un champ résultant F2 négatif, il faut que la machine additionnelle fournisse dans le circuit d'armature une tension qui élève la tension de service, et elle est entraînée .par le moteur de bobinage. Il suffit alors d'un champ négatif relativement faible pour étendre vers le haut d'une manière appréciable la latitude de réglage de la vitesse de rotation. Sur la figure 5, on a représenté une telle extension par Or'o comme rayon d'une barre de roulement. La courbe de la vitesse de rotation commence alors en C', la courbe de la tension aux bornes du moteur de bobinage en K'.
Il ne faut dans ce cas, comme champ additionnel négatif, qu'un champ correspondant à la distance r'oH'. Dans la région r'oro, la champ F conserve sa valeur roB.
La machine additionnelle fournit une tension qui correspond à la courbe DK'.
On voit qu'un champ négatif faible de la machine additionnelle dans la zone des vitesses de rotation élevées peut déjà oonduire à des élévations dangereuses de la tension d'armature et à des vitesses de rotation dangereuses, mais qu'il permet en même temps de commander auasi par des moyens simples précisément la zone des vitesses élevées.
Le collecteur fixe cependant rapidement une limite pratique à l'élévation de la tension aux bornes de l'armature du moteur de bobinage. 0'est pour cette raison que lorsqu'on utilise .une machine addition** nelle à la fois comme dévolteur dans la zone des vitesses inférieures, et comme survolteur dans la zone des vitesses supérieures, il faut veiller à ce que cette machine additionnelle parvienne dans la zone de la saturation. On peut alors toujours l'établir de façon que même dans le cas d'un champ F2 négatif, la tension d'armature du moteur de bobinage et la vitesse de rotation ne puissent augmenter d'une manière excessive.
Il est possible toutefois, selon une autre caractéris- tique de la pr6sente invention, d'éviter toute augmentation de
<Desc/Clms Page number 16>
la tension au collecteur et d'obtenir une bobineuse électrique sensiblement plus simple en faisant coopérer mécaniquement le moteur de bobinage et la machine additionnelle conformément à la présente invention sous la forme d'une bobineuse électrique à champs jumelés. Les deux machines sont réunies à cet effet, diaprés la présente invention, en une machine unique à champs jumelés qui ne comporte qu'un seul collecteur et un enroulement d'armature unique et commun, mais des parties magnétiques d'ar- mature séparées et des systèmes magnétiques d'excitation oorres- pondants voisins suivant l'axe.
Dans une machine à excitations jumelées de ce genre, les tensions individuelle* internes s'a- joutent ou se retranchent d'une façon qui n'apparaît pas au col- lecteur, de sorte que sur oe collecteur, on ne rencontre que la tension de service. On fait en même temps l'éoonomie d'un col- lecteur, l'enroulement est plus simple et la bobineuse électri- que peut être exécutée d'une façon qui permet un fonctionnement plus sûr. Les dispositifs de réglage qu'on peut utiliser pour une bobineuse électrique conforme à la présente invention et composée de deux machines individuelles peuvent également être utilisés pour une bobineuse électrique à excitation* jumelées.
Sur la figure 6, on a représenté tout d'abord de quelle façon on peut commander une latitude de bobinage prescrite, par exemple une latitude dans le rapport de 1 à 6, au moyen d'une machine de dévoltage qui, dans la zone des vitesses inférieures, agit dans le même sens que le moteur de bobinage et qui, à la fin, est excitée à fond, lorsque cette machine ooopère également dans la zone des vitesses supérieures comme machine addition- nelle avec une excitation qui, au début, est négative et pous- sée à fond. La figure est plus facile à comprendre en la décri- vant par application aux conditions d'une bobineuse électrique à champs jumelés conforme à la. présente invention et à la fi- gure 7.
<Desc/Clms Page number 17>
Sur la figure 7,,la longueur totale efficace de l'armature d'une machine à ohamps jumelés est désignée par b et la partie d'armature de la machine additionnelle par y. Lorsque les aimanta d'excitation T1 et T sont excités à fond, il règle dans l'entrefer des deux parties d'armature la même densité des lignes de force magnétiques, de sorte que 'les forces électromotrioes Induites dans les parties d'armature sont entre elles comme les longueurs correspondantes b - y et y de l'arma- ture. Pour l'exemple choisi ( latitude de bobinage de 1 à 6), il se trouve que y ne doit être que la huitième partie de la longueur totale b de l'armature.
Si on désigne par conséquent, dans la figure 6, par F1 et F2 les valeurs correspondantes de la densité des lignes de force ( induction ) dans l'entrefer, on voit faoilement comment la tension d'armature se répartit à chaque valeur de la vitesse de rotation.
Sur la figure 6, on peut relever par lecture qu'au début d'un bobinage le champ du moteur de bobinage à la valeur roB et la machine additionnelle le champ négatif roS. La tension de service est donnée par roK, la tension additionnelle interne par KK' et la tension interne du moteur de bobinage par roK'.
Dans la zone de bobinage roN, le champ F1 reste à la valeur NB' = roB, tandis que le champ de la machine additionnelle se trouve ramené à zéro par réglage.
En ce point se raccorde une partie qui va de N à M dans laquelle on règle éventuellement le champ du seul moteur de bobinage jusqu'à sa-pleine valeur, suivant la droite B'H. Dans la zone restante comprise entre M et R, le champ du moteur de bobinage reste alors constant, suivant la droite HP, et on règle alors le ohamp désormais positif F'2 de la machine additionnelle de façon à le faire passer de zéro à sa pleine valeur suivant la droite MP. Mais on peut aussi, comme le montre la figure 4, faire varier les deux champs dès le point B' et le
<Desc/Clms Page number 18>
point N et les faire passer par réglage par une augmentation simultanée jusqutà leur pleine valeur suivant les droites B'P et NP.
Dans ce dernier cas, la répartition interne de la tension se fait suivant la courbe DL, tandis que lors du réglage par échelons elle varie suivant la courbe DL'L. Mais, pendant ce fonctionnement, la tension aux bornes qui s'exerce sur le collecteur reste toujours constante, suivant la droite KDL'D'. De même, la puissance de bobinage étant supposée constante, de même que l'effort de traction, l'Intensité d'armature J reste constante, suivant l'horizontale GG'.
Sur la figure 7, on a porté en ordonnée, pour différentes zones ou latitudes de bobinage a portées en abscisse, la décomposition du total de la longueur efficace OA = b de l'armature d'une bobineuse électrique à champs jumelés en une part b - y du moteur de bobinage et en une part y de la maohine additionnelle pour le cas où la machine additionnelle est utilisée, comme dans la figure 6, comme survolteur et d6volteur. La courbe y montre que la part de la machine additionnelle dans la longueur de l'armature n'est que d'un seizième dans le cas d'une latitude de bobinage de 1 à 4, qu'elle n'est que d'un dixième dans le cas d'une latitude de bobinage de 1 à 5, et qu'elle n' est que d'un huitième dans le cas d'une latitude de bobinage de 1 à 6.
Avec une latitude de 1 à 7, y = 1/7, avec une latitude de 1 à 8, y = 5/32 eta.., La machine à champs jumelés est en même temps établie de façon que lorsque les champs sont excités à fond la puissanoe de bobinage nécessaire puisse être fournie par cette maohine à la vitesse de rotation de service la plus faible qui se produise. Tous les dispositifs de réglage utilisables dans les machines individuelles ooopérant mécaniquement selon la présente invention peuvent également être utili- née avec des bobineuses électriques à champs jumelée conformes
<Desc/Clms Page number 19>
à la présente invention, notamment les dispositifs de réglage automatique comportant des régulateurs rapides 1 régulateurs Thoma ou dispositifs à relais d'intensité ).
Si on règle l'excitation de la part qui correspond à la machina additionnelle en la faisant augmenter à partir de zéro dans le sens positif ou le sens négatif, on peut également se servir,, comme dans la figure 3. de régulateurs rapides ordinaires ( par exemple de régulateurs à charbons comprimés ) pour le réglage automatique de la bobineuse électrique.
Les bobineuses électriques conformes à la présente invention qui comportent une latitude de réglage de la vitesse de rotation qui peut 3tre étendue au-delà de la latitude de variation de la vitesse que fournit la variation d'excitation obtenue en servies dans un moteur de bobinage, peuvent également être utilisées comme génératrices de freinage, ce qui est d'un grand intérêt pour les renvideurs.
Bien entendu, on peut également régler suivant un programme les bobineuses électriques conformes à la présente invention au moyen de dispositifs de réglage explorant le rayon de bobinage mécaniquement ou par un moyen photoélectrique, ou encore régler ces bobineuses en fonction du poids de la bobine de bobinage, par exemple en vue d'obtenir une variation fixée d'avanne du serrage au bobinage. On peut également appliquer, par une adaptation appropriée, aux bobineuses électriques conformes à la présente invention, les mesures, en usage dans les bobineu- ses électriques connues, pour exercer une influence supplémentaire sur les dispositifs de réglage en vue de la compensation approchée des pertes mécaniques à vide.
<Desc / Clms Page number 1>
"Direct current electric winder".
We know that it is possible to extend the latitude of adjustment of the speed of rotation of a direct current motor by varying the armature voltage beyond the latitude of adjustment which the adjustment of the excitation. This property is used in electric winders whose speed of rotation must be adjusted during a winding operation by adapting it to variations in the winding radius, and when the ratio between the maximum winding radius and the
<Desc / Clms Page number 2>
minimum radius at a value greater than the ratio of rotational speeds that can be obtained by adjusting the excitation.
In practice, one can count on a latitude of variation of the speed of rotation by adjusting the excitation of approximately 1/3 or at most 1/4. When the ratio between the winding radii is greater, it is necessary, in order to extend the latitude for adjusting the speed of rotation, to vary the voltage at the terminals of the armature.
To vary the voltage at the terminals of the armature, we generally use boosting or devolving machines inserted in the armature circuit, in short additional machines which are driven at a constant speed or which are arranged on a shaft at constant speed at which they give up mechanical power. Most often, the additional machine is placed on the shaft of the Leonardo generator which supplies other operating machines. The most diverse adjustment devices are known, in particular also for the automatic adjustment of the speed of rotation of electric winders.
However, all these devices have in common that the additional machine which 'serves to extend the latitude of adjustment of the speed of rotation is an additional machine mounted on an external shaft and rotating at a constant speed, which, when it acts as a step-down , otest that is to say when it reduces the voltage across the armature of the electric winder, is itself a motor which gives up mechanical work to its shaft, and which, when it raises the armature voltage of the winding motor, provides as a generator a supply voltage which is added to the voltage of the network or of the Leonardo machine.
With a step-down, the latitude of variation of the rotational speed of the electric winder can be extended in the region of lower speeds, and with an additional machine supplying a voltage
<Desc / Clms Page number 3>
additional feed can be tightened up.
When, in an electric winder, it is necessary to maintain a constant value throughout the winding operation, the winding speed and the tension exerted on the winding material (paper tape, fabric tape, etc. .), the inherent winding power is constant, apart from no-load losses and frictional losses, throughout the entire winding operation, even when this winding latitude is extended in any way.
When it is first necessary, at a given operating voltage, to adjust the winding motor only by its excitation, because it is not necessary to extend the winding latitude, the intensity of the armature current. also remains practically constant due to the constancy of the winding power, and in a known manner it is possible to regulate the excitation of the winding motor in an automatic manner with a fast regulator, for example a compressed carbon regulator whose regulating coil is influenced by the armature current which serves as regulating characteristic.
But as soon as the voltage at the terminals of the armature of the winding motor is changed by means of an additional voltage or a voltage de-boosting, it is also necessary that the intensity of the armature current varies so that the motor winding can also transmit the same constant winding power to the winding shaft. All the automatic adjustment devices which endeavor to keep the reinforcement intensity constant then cease to give satisfaction, and wattmetric adjustment devices must be provided. the winding power is now constant, but which has hardly been applied in practice.
Devices of this kind must adapt, monitor and regulate not only the use of the winding motor, but also the excitation of the additional maohine, according to the momentary value of the radius.
<Desc / Clms Page number 4>
winding.
Adjustment devices are also known which cause an influence determined in advance according to a program, exerted on the excitation of the winding motor and on the excitation of the additional machine as a function of a mechanical exploration. or photoeleotric of the winding radius, which adjust, depending on the winding radius, the excitation of the winding motor, and automatically the excitation of, the additional machine according to an adjustment characteristic proportional to the tensile force measured winding.
The order of magnitude that the winding motor and the additional machine must have in known electric winders emerges from the example of a winding motor which must be able to be set at half its speed of rotation by means of 'a voltage devolving at the end of its latitude of regulation of the excitation. This requires halving its voltage across the armature. It is therefore necessary, when the winding power is constant, that the armature current takes a double value. As a type of machine, it is therefore necessary to adopt for the winding motor a motor corresponding to the double nominal power of which corresponds to the winding power strictly speaking.
The devolving maohine mounted in the armature circuit must pass through a current of the same high intensity and supply on its shaft at half the operating voltage the same power as the winding motor at l. winding shaft. As it rotates at constant speed, it can be realized in the form of a machine of a type smaller than that of a machine established for the single winding power, for an operating voltage half of the normal voltage. and a speed of rotation, for the winding shaft which corresponds to the maximum winding radius. The network or the Leonardo generator
<Desc / Clms Page number 5>
power supply must also be able to supply a current of ruble intensity.
The invention relates to this operating point and is based on the fact that it is directly possible to use for the actual control of the winding, in the example which has just been described, the driving power of the coil. additional machine on its shaft, and this by operating this additional machine not on an external shaft, but on the winding shaft.
When the additional machine cooperates mechanically, in accordance with the present invention, with the winding motor such that the algebraic sum of the powers of the winding motor and of the additional machine constitutes the power of the electric winding machine, it is necessary, when the power winding capacity remains constant, so that the armature current remains constant Regardless of the instantaneous winding radius and the speed of the motor, just as in a single electric winding machine set simply within the limits. the setting of its excitation. This principle forms the basis of the present invention.
It is also possible to maintain, in the electric winders according to the present invention, a practically constant armature current in the winding operations which are accomplished under a variable operating voltage (Leonardo voltage) and with a speed of. winding, but in which the tensile tension of the product being wound (winding tension) must be kept constant.
A halving of the speed of rotation of the fully energized winding motor, by means of a de-voltage in the armature circuit, then no longer determines a doubling of the armature current. , so that it is enough simply to choose for the winding motor proper a type of motor corresponding simply to the single power
<Desc / Clms Page number 6>
winding. The devolving machine will, it is true, in the example chosen, a machine of the same type as that of the winding motor, so that, finally, it is necessary to adopt for the nominal powers of the set of the two machines double the winding power.
On the other hand, it is no longer necessary to provide the devolving machine on an external shaft, still necessary for this effect previously, and for which the nominal power had to be equal to the winding power, so that one obtains at by means of the electric winder according to the present invention, a reduction of one third of the nominal powers required. In addition, the Leonardo generator must also prepare for the electric winder only the single intensity, instead of the double operating intensity.
For physical reasons, it is impossible to avoid the doubling of the nominal power of the electric winding machine when the latitude of adjustment of the rotation speed is doubled by varying the voltage of the machine. armature or distribution of the armature tension between the winding motor and the additional machine according to the present invention. However, it is not irrelevant to operate the winding motor with the full operating voltage in the higher speed zone or in the lower speed zone and to have the additional machine in accordance with the present invention cooperate with this motor. in the form of a step-down device for the lower speed zone, or as a step-up device in the higher speed zone.
If it is assumed that the winding motor has been set to operate without additional voltage at the lowest rotational speed, it can still provide the winding power by decreasing the excitation at about three times the speed. It is possible, in the form of an isolated motor, and
<Desc / Clms Page number 7>
by increasing the voltage at the terminals of its armature twice, bring it to a speed multiplied by six, while its armature intensity is reduced by half, the winding power remaining constant.
Due to its larger armature voltage, its rated power should be twice the winding power. When a motor of this type cooperates mechanically in accordance with the present invention, with an additional maohine, it can, while retaining its armature intensity, drive by not reduced half of the armature current, the additional machine which supplies it. the increased voltage across its armature for the upward extended speed control area.
The group according to the present invention of the electric winding machine then acts, from the point of view of power, exactly like an individual motor, the speed of which can vary, for example in the ratio of 1 to 6, and which only supplies the single winding power at constant armature current.
In a group of this kind which extends upwards, by means of an additional tension in the armature circuit, the latitude of adjustment of the speed of rotation, there arises the disadvantage that one is obliged to '' adopt for the winding motor a nominal power double of the winding power, the voltage at the terminals being increased, while in a group which extends the latitude of adjustment of the speed of rotation by means of a voltage of devoltage in the armature circuit, just one winding motor corresponding to the single winding power is sufficient. This drawback is partly compensated by another characteristic of the invention which will be described below (Twin excitation machine).
FIG. 1 first of all shows an exemplary embodiment of an electric winder according to the present invention, in which the additional machine which supplies the voltage
<Desc / Clms Page number 8>
boosting or devolving in the armature circuit is coupled directly with the winding motor. The mechanical cooperation of the winding motor and the additional machine can, of course, also take place by means of elements of operating machines or of intermediate transmissions, for example when the two machines are arranged. on both sides of the winding shaft.
In Figure 1, the winding motor is designated by 1, the additional machine by 2, the winding reel by 3, the winding material, oon- stituted for example by a ribbon of paper, fabric, oaout. - ohouo or of a metal or in a similar manner, by 4, and a set of previous transport cylinders by 5. The operating voltage is supplied by a Léonard generator 8 oomporting the exciter 7 and driven for example by a three-phase motor 8. The excitation winding of the Léonard generator is designated by 9, a regulator corresponding to resistance or potentiometer by 10, the excitation winding of the exciter by 11.
The conductors 12 and 13 which carry the Leonardo voltage supply the common armature current for the winding motor and the additional machine 2, while the coils 14 and 15 which convey the constant voltage of the extractor supply the Excitation currents for the excitation winding 16 of the winding motor and for the winding 17 of the additional machine. A fast regulator 18 is inserted into the common armature circuit, for example a Thoma regulator or a current relay which actuates a regulating motor. In this common armature circuit is also inserted a resistor 19, mounted in parallel with the coil of the regulator 18, and serving to adjust the tensile force. An ammeter 20 is used to read the value of the armature current.
The fast regulator 18 simultaneously controls a potentiometric regulator (voltage divider) 21 in the circuit.
<Desc / Clms Page number 9>
of the excitation winding 16 of the winding motor, and a similar regulator 22 in the circuit of the excitation winding 17 of the additional machine. At the start of the winding operation, due to the stop 23 of the potentiometer 21, the excitation of the winding motor can only be varied up to the minimum value admissible in service, while the Additional maohine remains temporarily without being excited.
In the remainder of the winding operation, first the excitation of the winding motor is taken by potentiometer 21 to its full value, and it is only then that the excitation of the additional machine operating in step-down mode starts from zero to reach its full value.
This operation is represented graphically in FIG. 2. In this figure, we have plotted in a known manner the winding radius r in multiples x of the radius ro of the rolling bar, and that for a latitude of winding 1: a = 1: 6.
On the ordinate, we plotted the corresponding values of the operating voltage E, the intensity J of the armature, the excitation F1 of the winding motor and the excitation F2 of the additional machine, as well as the speed of rotation n, all these values being taken to any scale. At the start of the winding operation, the excitation F1 has the value roB, the operating voltage the value roD, the armature current the value roG, and the speed of rotation has the value roC.
In the rest of the winding operation, the speed of rotation decreases according to the hyperbola oon until the value RQ. At point x = - 3, it fell to a third of its value, but the excitation F1 was adjusted by means of the regulator 21 of figure 1 to a value three times at point H.
During this time, E and J remain constant, provided that the winding power has remained constant.
In the rest of the winding operation, the excitation F1
<Desc / Clms Page number 10>
remains invariable (HP line), while the regulator 22 of figure 1 now changes the operation F2 of the additional machine from zero to the value represented by point P. (The winding motor and the additional machine are assumed or even type). As a result of the decrease in the speed of rotation, the voltage at the terminals of the winding motor decreases in this region along the curve KL.
In Fig. 2 has been shown how the operation should be accomplished if the additional machine were to control an outer shaft, as in known electric winders. The armature current of the winding motor should then increase along the line UN. If, by oontre, the additional machine cooperates mechanically, oonformément in the present invention, with the winding motor, its. power is added to that of the winding motor and the armature current can remain constant along the line MG '. At the end of the winding, the operating voltage is divided into halves between the two machines (RL = LD ') and each machine contributes half to the constant winding power.
The subsequent adjustment of the excitations of the winding motor and of the additional machine which occurs in the example of FIG. 1 can also be replaced, in accordance with the present invention, by a simultaneous adjustment of the excitation, as in the example. of FIG. 3. Then, if necessary, a single resistance regulator which can easily be adjusted by means of a rapid regulator, for example a carbon pressure regulator, for example according to the intensity of reinforcement taken as an adjustment characteristic, or as a function of a characteristic proportional to the monitored and measured tensile force exerted on the winding product. The graphic representation of the phenomena then becomes that of FIG. 4 which will be described.
<Desc / Clms Page number 11>
If we vary the excitation F1 not-following a broken line BHP in figure 2, but along a line BP rising continuously as in figure 4 ,,. ¯ and if we increase from zero following a straight line roP in figure 4 the field of the additional maohine from the start of the winding operation, we obtain for the armature voltage of the winding motor the curve DL in figure 4, while the characteristic DD 'of the operating voltage and the characteristic GG' of the armature current are again horizontal, ie constant.
To start the excitation F2 of the additional machine at the zero value, it is necessary to have in figure 3 an excitation winding 25 in the opposite direction with the regulator 26 provided for this purpose when the excitation current passing through the two excitation windings 16 and 17 must be controlled by a single fast regulator 18.
In FIG. 3, as an adjustment characteristic for the regulator 18, the traction force controlled by means of a pressure measuring box (for example a boot for measuring the pressure by means of coals) is used. The measuring boot 27 can be arranged in a known manner, by application against the web of the winding product, for example between two consecutive pairs of transport rollers 5 and 5 'and influence by means of an amplifier 28 the regulator 18 which in turn controls the resistance regulator 21 which is arranged in the orifice of the excitation windings 16 and 17. For the voltage adjustment, a resistor 19 is used which is connected in parallel with the coil fast regulator 18.
In the common armature circuit, there is also provided, in this example of execution, an additional maohine 23 driven by an external source at a constant speed and
<Desc / Clms Page number 12>
comprising an excitation winding 24, this maohine being mounted, in this example, on the shaft of the Leonardo generator and serving to compensate for the voltage drop of the armature circuit.
For this purpose, the excitation of this compensating machine is imperatively dependent on the adjustment of the device used to adjust the value of the tensile force, so that the strip of the winding product is kept under. voltage at all values of the operating voltage (Leonardo voltage at all speeds and until the electric winder stops. In the example of figure 3, the regulator 19 of the tension force is mechanically connected imperatively to the excitation resistance 29 of the compensation machine 23. It is, of course, also possible to use in the electric winders according to FIG. 1 a compensation machine according to the present invention.
The operation of a device according to the present invention and to Figure 3 must further be described taking into account the different magnetic saturations of the two machines under the same excitation intensity (due to the excitation winding in reverse ). It will first be assumed that the adjustment regulator 26 remains stationary during a winding operation. Figure 5 illustrates this operation.
If the excitation F1 of the winding motor is adjusted according to the line BP in figure 4 or 5, for this purpose an excitation current iF which varies according to the curve BM in figure 5 is needed.
The same excitation current influences the less saturated field Fa of the additional machine so that it varies according to the curve roP2. This result is obtained by a simple construction by deducing from the curve iF a fraction Bro of the excitation current which takes into account the effect of the excitation winding in the opposite direction. For the end point R, we then obtain the ordinate between R and point 1 which re-
<Desc / Clms Page number 13>
presents the effective excitation current, and through points 8 and 3 we find the corresponding value of the excitation RP2 which is almost equal to the value RP of the excitation theoretically necessary for the additional maohine.
In slightly more saturated machines, P2 can coincide with P and even be above P. However, a fast regulator 18 always operates in such a way that the sum of the partial tensions of the reinforcements is equal to E. Consequently, at point Q 'for example from the curve of the speed of rotation, this regulator gives the excitation intensity RM the value which satisfies this condition. if one makes the calculation for the other points of the curve, one obtains a curve iF of the excitation current, a curve Fl of the excitation, and a curve F2 of the excitation. In a corresponding way, we find for the partial tensions of the reinforcements the curve DL '.
The addition of the latitude of adjustment of the rotational speed from Q 'to Q can easily be obtained by a small increase in the excitation intensity by means of the rapid regulator.
FIG. 5 has been drawn to show that it is practically possible to be satisfied with a single resistance regulator 21, which makes it possible to use carbon pressure regulators as rapid regulators for which the tensile force on the winding can constitute the setting characteristic, as in figure 3, or the armature current, as in figure 5a.
It should be observed in this connection that in electric winders having a speed, for the winding product, which is determined by the speed of rotation of the preceding operating machines (as in paper machines, printing machines , finishing machines, etc.), it is necessary to obtain by adjusting the rapid regulator a reduction in the speed of rotation, i.e. an increase
<Desc / Clms Page number 14>
of the excitation as the winding radius increases. The fast regulator must therefore operate in such a way as to reduce its unvented adjustment resistance in the excitation circuit when the armature current exceeds the value which corresponds to the tensile force as it is adjusted.
Compressed carbon regulators are generally designed to regulate in reverse. It is then possible to use two compressed carbon regulators and insert into the excitation hole of the electric winder the adjusting resistor of the second compressed carbon regulator, the adjusting coil of which is supplied by a constant voltage source (for example the one which powers excitation circuits) via the resistor set by the first compressed carbon regulator. By this means, the direction of adjustment of the excitation circuit of the electric winder is adjusted as appropriate. In other types of fast regulators (rolling motion regulators, Thoma regulators, etc.), it is not necessary to change the direction of adjustment.
In a compressed carbon regulator controlled, by means of an amplifier device as in figure 3, by a pressure measuring boot, the correct direction of the adjustment can also be obtained by carrying out this device in a corresponding manner amplifier. If you use a Thama regulator or a current relay with a regulating motor, you can, of course, easily carry out, by simultaneous control by the fast regulator, a regulation in several parts or in steps at the same time of the current of excitation in the two excitation windings 16 and 17, and of the excitation current of the second excitation winding 25 of the additional maohine.
If, on the regulator 26 of FIG. 3, the excitation is adjusted at the start of a winding operation so as to have
<Desc / Clms Page number 15>
a resulting negative field F2, the additional machine must supply in the armature circuit a voltage which raises the operating voltage, and it is driven by the winding motor. A relatively weak negative field is then sufficient to extend the latitude of adjustment of the rotational speed upwards appreciably. In FIG. 5, such an extension has been represented by Or'o as the radius of a running bar. The curve of the speed of rotation then begins at C ', the curve of the voltage at the terminals of the winding motor at K'.
In this case, as negative additional field, only a field corresponding to the distance r'oH '. In the r'oro region, the F field retains its roB value.
The additional machine supplies a voltage which corresponds to the curve DK '.
It can be seen that a weak negative field of the additional machine in the area of high rotational speeds can already lead to dangerous increases in reinforcement tension and dangerous rotational speeds, but at the same time allows to control auasi by simple means precisely the high speed zone.
The collector, however, quickly sets a practical limit to the voltage rise across the armature of the winding motor. It is for this reason that when using an additional machine both as a step-down device in the lower speed zone, and as a booster in the higher speed zone, it must be ensured that this additional machine reaches in the zone of saturation. It can then always be established in such a way that even in the case of a negative field F2, the armature voltage of the winding motor and the speed of rotation cannot increase excessively.
It is, however, possible, according to another feature of the present invention, to avoid any increase in
<Desc / Clms Page number 16>
the voltage at the collector and obtain a substantially simpler electric winder by mechanically co-operating the winding motor and the additional machine in accordance with the present invention in the form of an electric twin-field winder. The two machines are combined for this purpose, according to the present invention, in a single twin-field machine which has only a single collector and a single common armature winding, but separate magnetic armature parts and neighboring magnetic excitation systems along the axis.
In a machine with twin excitations of this kind, the internal individual * tensions are added or subtracted in a way which does not appear to the collector, so that on this collector, only the tension is encountered. on duty. At the same time, the economy of a collector is saved, the winding is simpler and the electric winder can be executed in a manner which allows safer operation. The adjusting devices which can be used for an electric winder according to the present invention and composed of two individual machines can also be used for a twin-excited electric winder.
FIG. 6 first of all shows how a prescribed winding latitude can be controlled, for example a latitude in the ratio of 1 to 6, by means of a devolving machine which, in the zone of lower speeds, acts in the same direction as the winding motor and which, at the end, is fully excited, when this machine also operates in the higher speed zone as an additional machine with an excitation which, at the beginning, is negative and fully pushed. The figure is easier to understand by describing it by application to the conditions of an electric twin-field winder conforming to the. present invention and FIG. 7.
<Desc / Clms Page number 17>
In Fig. 7, the effective total length of the frame of a twin ohamps machine is denoted by b and the additional machine frame portion by y. When the excitation magnet T1 and T are fully excited, it regulates in the air gap of the two parts of the armature the same density of the magnetic lines of force, so that 'the electromotive forces induced in the parts of the armature are between them as the corresponding lengths b - y and y of the reinforcement. For the example chosen (winding latitude from 1 to 6), it turns out that y must only be the eighth part of the total length b of the reinforcement.
If we therefore designate, in figure 6, by F1 and F2 the corresponding values of the density of the lines of force (induction) in the air gap, we can easily see how the armature tension is distributed at each value of the speed of rotation.
In FIG. 6, it can be noted by reading that at the start of a winding the field of the winding motor at the value roB and the additional machine the negative field roS. The operating voltage is given by roK, the internal additional voltage by KK 'and the internal voltage of the winding motor by roK'.
In the winding zone roN, the field F1 remains at the value NB '= roB, while the field of the additional machine is reduced to zero by adjustment.
At this point is connected a part which goes from N to M in which the field of the single winding motor is possibly adjusted up to its full value, following the straight line B'H. In the remaining zone between M and R, the field of the winding motor then remains constant, following the line HP, and the now positive field F'2 of the additional machine is then adjusted so as to make it pass from zero to its full value along the line MP. But we can also, as shown in Figure 4, vary the two fields from point B 'and the
<Desc / Clms Page number 18>
point N and make them go through adjustment by a simultaneous increase to their full value along lines B'P and NP.
In the latter case, the internal distribution of the voltage takes place along the DL curve, while during step adjustment it varies along the DL'L curve. But, during this operation, the voltage at the terminals which is exerted on the collector always remains constant, following the line KDL'D '. Likewise, the winding power being assumed to be constant, as well as the tensile force, the reinforcement intensity J remains constant, along the horizontal GG '.
In FIG. 7, we plotted on the ordinate, for different winding zones or latitudes a plotted on the abscissa, the decomposition of the total of the effective length OA = b of the armature of an electric coiler with twin fields in one part b - y of the winding motor and in one part y of the additional maohine in the case where the additional machine is used, as in figure 6, as a booster and a booster. The curve shows that the part of the additional machine in the length of the reinforcement is only one sixteenth in the case of a winding latitude of 1 to 4, that it is only one tenth in the case of a winding latitude of 1 to 5, and it is only one eighth in the case of a winding latitude of 1 to 6.
With a latitude of 1 to 7, y = 1/7, with a latitude of 1 to 8, y = 5/32 eta .., The twin field machine is at the same time established so that when the fields are excited to basically the necessary winding power can be supplied by this machine at the lowest operating speed that occurs. All the regulating devices which can be used in individual machines operating mechanically according to the present invention can also be used with electric twin-field winding machines conforming to the invention.
<Desc / Clms Page number 19>
to the present invention, in particular automatic adjustment devices comprising fast regulators 1 Thoma regulators or current relay devices).
If we regulate the excitation of the part which corresponds to the additional machina by increasing it from zero in the positive or the negative direction, we can also use, as in figure 3, ordinary fast regulators ( for example compressed carbon regulators) for automatic adjustment of the electric winder.
The electric winders according to the present invention which have a latitude for adjusting the speed of rotation which can be extended beyond the latitude for varying the speed provided by the variation in excitation obtained in use in a winding motor, can also be used as brake generators, which is of great interest to rewinders.
Of course, one can also adjust according to a program the electric winders according to the present invention by means of adjustment devices exploring the winding radius mechanically or by photoelectric means, or even adjust these winders according to the weight of the winding reel. , for example with a view to obtaining a fixed variation of the valve from the clamping to the winding. It is also possible to apply, by suitable adaptation, to the electric winders according to the present invention, the measures in use in known electric winders, to exert an additional influence on the regulating devices with a view to the approximate compensation of losses. mechanical vacuum.