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PROCEDE DE CONTROLE PERFECTIONNE DE GRANDEURS PHYSIQUES.
Dans de nombreux équipements industriels où une grandeur physique.vitesse, tension électrique, etc;, doit pouvoir être contrôlée par une commande à la main ou par un réglage automatique, il est désirable que le taux de variation de la grandeur contrôlée, par rapport au temps, ne dépasse pas certaines valeurs, de manière à assurer à l'équipement un fonctionnement régulier, indépendant notamment de l'habileté ou de l'attention du conducteur et évitant ainsi toutà-coup dangereux ou nuisible,
La présente invention a pour objet un procédé de contrôle perfectionné qui permet de réaliser ce fonotionnement régulier.
Ce procédé, dont la mise en oeuvre comporte une action différentielle, c'est-à-dire basée sur la comparaison des valeurs réelles de la grandeur à contr8ler avec celles qu'elle devrait avoir aux instants considérés, est essentiellement caractérisé, en ce que l'écart mesuré par cette comparaison n'est appliqué aux moyens qui permettent d'agir sur la grandeur à contrôler, que sison amplitude ne dépasse pas la valeur limite au-delà.
de laquelle le fonctionnement subirait des à-ooups Inadmissibles! si cette valeur limite est dépassée, ce n'est pas l'écart réel qui est appliqué aux moyens agissant sur la grandeur à contrôler, mais bien la dite valeur limite* L'invention s'étend à des dispositions d'asservissement consistant à comparer à l'amplitude de l'écart appliqué aux moyens agissant sur la grandeur à régler, un terme de référence de même naturel mais de sens opposé, la différence, éventuellement
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amplifiée, déterminant la loi de contrôle de la grandeur à régler.
Enfin, l'invention s'étend à d'autres dispositions qui peuvent être avantageusement adoptées pour éviter tout pompage dans la réaction de l'équipement à l'action du contrôle, ainsi qu'à des dispositions de sécurité ou de protection, qui peuvent commodément se combiner à la limitation du taux des variations de la grandeur à régler et éventuellement aux dispositions d'asservissement.
En se référant au schéma de la Fig.1, on va décrire un exemple, donné à titre non limitatif, de mise en oeuvre de l'invention. Les moyens particuliers de réalisation qui seront décrits à propos de cet exemple devront être considérés comme faisant partie de l'invention, étant entendu que tous moyens équivalents pourront être aussi bien utilisés sans sortir du cadre de celle-ci, les dits moyens devant naturellement être adaptés aux applications particulières réalisées d'après les données des techniques dont ces applications relèvent,
Pour faciliter l'exposé, on supposera qu'il s'agit du contrôla d'une machine d'extraction, non figurée, actionnée par un moteur électrique à courant continu 1 alimenté, en couplage Ward-Léonard, par une génératrice 2.
Dans les équipements de ce genre, le rhéostat de manoeuvre doit être actionné régulièrement, pour éviter les à-coups nuisibles aussi bien sur l'équipement électrique que sur la partie mécanique, y compris les cages et câbles d'extraction, notamment pendant les démar- rages et les freinages* Des manoeuvres trop hâtives peuvent en effet, provoquer, d'une part, des déclenchements intempestifs ou tout au moins une altération de la commutation qui, si elle est fréquemment répétée, pro@oque la détérioration des oollecteurs; d'autre part, elles conduisent à une fatigue exagérée du câble d'extraction et de ses attaches aux cages et dans les machines à poulie Koepe, elles peuvent déterminer le ridage du câble sur la poulie.
Des procédés connus permettent bien de protéger les équipements de ce genre contre les fausses manoeuvres, de telle sorte qu'ils peuvent être conduite par du personnel non spécialisé, mais ces procédés sont pour la plupart incomplets, peu précis et d'une action trop lente, ou alors la marche manque de souplesse, et si le couple résistant est susceptible de varier suivant une loi pouvant dépendre d'un autre terme que la vitesse, la marche n'est pas stable,
Inapplication du procédé qui fait l'objet de l'invention a, au contraire, pour résultat d'augmenter la souplesse et la stabilité du fonctionnement de l'équipement, tout en permettant d'assurer une protection complète de la machine d'extrao-- tion;
elle permet d'obtenir en période de démarrage ou de freinage une accélération qui peut être automatiquement limitée à une valeur (susceptible d'être modifiée très largement à volonté) constante ou soumise à toute autre loi et d'assurer une roégoe- lation automatique de la vitesse des que la valeur fixée à celle-ci par la position donnée au levier de manoeuvre est atteinte, ces modes de fonctionnement pouvant s'effacer ou même s'inverser automatiquement dans un but de protection ou de séourité, notamment si des surintensités accidetentelles d'origine quelconque ont tendance à apparaître*
Dans l'équipement dont le schéma est donné par la Fig,l, l'enroulement d'excitation du moteur 1 est désigna par 3, celui de la génératrice 2 par 4.
L'équipement comporte un groupe d'excitation composé d'un moteur quelconque 5, d'une génératrice 6, à tension constante et éventuellement réglable, alimentant un réseau auxiliaire 7, et d'une excitatrice 8 pour l'alimentation de l'enroulement 4.
Ici l'excitatrice 8 est supposée constituée par une machine excitée ellemême par un flux de réaction d'induit créé par le courant circulant entre des balais supplémentaires disposés à 90 électriques des balais principaux, cette machine étant compensée quant à la réaction d'induit créée par le courant circulant entre les dits balais principaux. Du fait de ses propriétés amplificatrices (voir le brevet belge n 440.837 du 12 mars 1941), une telle machine, ou amplidyne, permet d'assurer un réglage très rapide et très sensible} son adoption pour la mise en oeuvre de l'invention est particulièrement avantageuse; mais, bien entendu, on peut employer tout autre disposition pour commander l'excitation de la génératrice 2 et par là la vitesse du moteur 1.
L'enroulement d'excitation 9 de l'excitatrice 8 est connecté entre les branches d'un pont''constitué, d'une part, par la tension constante du réseau 7, montée en série avec'un rhéostat 10, d'autre part par la tension aux bornes de la génératrice 2, tension qui est montée en série avec le rhéostat de manoeuvre 11 de l'équipement) un inverseur 12 permet le changement du sens de marche.
En régime établi, la tension aux bornes de la génératrice 2 et par conséquent
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la vitesse du moteur d'extraction 1 seront d'autant plus grandes que la résistance insérée par le rhéostat de manoeuvre 11 sera plus grande; à ce régime, l'intensité du courant dans 9 sera voisine de zéro, la machine 8 fonctionnant à excitation sensiblement nulle grâce à l'action de l'enroulement de compensation 13. .qui neutralise complètement la réaction d'induit due au courant circulant dans les balais principaux.
La tension aux bornes de 9 est montée en opposition, par l'intermédiaire d'un pont de redresseurs 14 (par exemple des redresseurs secs), avec une tension de référence prélevée en dérivation sur des bagues dont est muni l'induit de la génératrice 6, cette tension de référence étant transformée par le transformateur (éventuellement à rapport variable) 15 et redressée par les redresseurs 16 (par exemple des redresseurs sece).
Le pont 14 est monté de telle sorte que la géné- ratrioe 6 ne puisse jamais débiter sur l'enroulement 9, mais que, au contraire, la tension aux bornes de cet enroulement puisse, si elle devient prépondérante, provoquer la circulation d'un courant se fermant dans la résistance 26; les choses sont réglées de manière qu'en régime établi, la tension apparaissant, du fait de la position du rhéostat de manoeuvre 11, aux hornes de 14, est inférieure à la tension appliquée, d'autre part, au méme pont, par l'induit de 6.
En dehors d'un régime établi, soit que l'apparition d'un régime variable soit provoquée par la manoeuvre du rhéostat 11, soit qu'elle soit provoquée par un changement intempestif, d'origine quelconque, dans la tension aux bornes de 2 (à laquelle est liée la vitesse du moteur 1), l'enroulement 9 se trouve traversé par un courant d'intensité d'autant plus grande que l'écart entre la valeur Instantanée réelle de la,tension aux bornes de 2 et la valeur que cette tension devrait avoir, est plus grand*
Des que la tension aux bornes de l'enroulement 9 vient ainsi à dépasser celle qui est appliquée au pont 14 par le transformateur 15 (et on peut faire en sorte que cette condition soit déjà réalisée pour une faible valeur de l'écart), une dérivation s'établit par ce pont,
qui constitue en quelque sorte un trop plein assurant, conformément à l'invention, la limitation de l'intensité du courant dans 9. Cette intensité reste alors constante, quelles que soient les valeurs prises par l'écart au-delà de celle pour laquelle la dérivation 14 - 16 - 15 - 6 fonctionne; les ampères-tours d'excitation appliqués à l'excitatrice 8 et par conséquent ceux appliqués à la génératrice 2 en vue d'établir ou de rétablir le régime désiré sont donc bien limités, quelle que soit la valeur de l'écart qui est résulté de la perte du régime antérieurement établi.
L'équipement est en outre muni d'une disposition d'asservissement qui permet, conformément à l'invention. non seulement de limiter l'accélération, positive ou négative, lorsqu'on passe d'un régime à un autre ou que se rétablit un régime Intempestivement détruit, mais aussi d'imposer à priori une loi déterminée à cette aocélération.
Cette disposition d'asservissement est constituée par un enroulement d'excitation 17, monté sur l'excitatrice 8 et alimenté, en série avec un rhéostat 18, par un enroulement 19 monté comme l'enroulement 4, sur les p8les principaux de la génératrice 2.
Les enroulements 9 et 17 sont antagonistes ; l'action de l'excitatrice 8 est donc telle que la vitesse de variation du flux dans la génératrice 2 est automatiquement fixée par la condition que les enroulements 9 et 17 se neutralisent pratiquement, d'où résulte une vitesse de variation de flux constan- te, jusqu'à ce qu'on approche suffisamment du régime désiré pour que la déviation 14 - 16 - 15 - 6 cesse de fonctionner, la tension aux bornes de 9 cessant d'être prépondérante;
Il y a alors décroissance progressive de la vitesse de variation du flux de 2, le courant dans 9 redevenant voisin de zéro quand le régime désiré est atteint,
L'Intensité du courant dans 17 doit atteindre une valeur fixée par la condi- tion d'égalité des ampères-tours avec l'enroulement 9. Le rgglage de 18 permet donc d'obtenir une vitesse de variation de flux d'autant plus élevée que la ré- sistance insérée de 18 est plus grande.
On peut également prévoir sur l'excitatrice 8 un enroulement d'excitation supplémentaire 20, branché aux bornes de 2 par l'intermédiaire d'un rhéostat 21 et dont le rôle est de modifier la loi de variation du flux dans 2 en fonction de sa propre valeur, par exemple de manière à réaliser un démarrage à accélération variable, qui limita automatiquement la pointe de puissance prise au réseau par le moteur d'entraînement, non figuré, de la génératrice 2, On peut tout aussi bien @@@@@ alimenter cet enroulement 20 par le courant d'excitation, sup.
@
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-posé variable, du moteur 1, de manière telle que la vitesse de variation du flux de 2 dépende de l'état de saturation du circuit magnétique du moteur 1, cette vitesse devant être d'autant plus faible que ce moteur est plua désexcité.
L'enroulement 20 joue en fait un rôle d'asservissement. Si l'on/neconsidère que la rapidité de réponse et la stabilité du réglage, on peut considérer cet enroulement 20 comme un circuit auxiliaire rendant l'asservissement variable: il permet un accroissement considérable de la rapidité de réponse, par augmentation du taux de variation tant qu'on est loin de la zone d'équilibre, alors que le taux de variation était réglé à la valeur maximum admissible pour la stabilité autour de cette zone.
En variante, le pont entre les branches duquel est dérivé l'exoitatrioe 9, au lieu d'être constitué d'une part par la tension aux bornes de 2 montée en série avec le ehéostat de manoeuvre 11, peut être constitué, de ce côté, par la tension aux bornes d'une dynamo taohymétrique entraînée par le moteur 2, le rhéostat de manoeuvre 11 étant monté en série avec cette dynamo tachymétrique; on obtient ainsi une régulation de vitesse indépendante des variations du couple résistant de 1.
Dans le cas où le moteur 1 serait alimenté par un redresseur à décharge thermionique commandé par grilles, le schéma de la Fig.l pourrait être transformé en faisant contrôler par la machine 8, ou en contrôlant directement, le commande des grilles du redresseur; l'enroulement d'excitation 17 pourrait alors être monté en série avec un condensateur, l'ensemble étant dérivé aux bornes du redresseur.
L'équipement de la Fig.1 comporte enfin une disposition de protection contre les surintensités. Cette disposition consiste dans l'addition, sur la machine 8, d'un nouvel enroulement d'excitation 22 alimenté par deux tensions montées en opposition sur un pont de redresseurs 24; l'une de ces tensions est dérivée aux bornes d'un shunt 23, induotif ou non, parcouru par le courant principal de l'é- quipement; l'autre est dérivée sur le transformateur 18 (éventuellement à rapport variable) et redressée'par des redresseurs 25.
Aussi longtemps que l'intensité du courant qui parcourt le shunt 23 reste admissible, aucun courant ne circule dans 22 du fait du sens de montage des redresseurs du pont 24; au contraire, dès que la dite intensité dépasse la limite admissible, les ampères-tours orées dans 22 limitent ou réduisant l'excitation de la génératricee.