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Commande électronique de moteurs.
L'invention concerne les systèmes électriques de commande de moteurs à courant alternatif à faire travailler à des vitesses en-dessous du synchronisme et, plus spécialement, les systèmes dans lesquels le moteur est commandé de façon à. adapter automatiquement son fonctionnement à une condition de travail donnée de manière qu'il se maintienne à une valeur pra- tiquement constante ou entre des limites données.
Sous une forme préférée plus particulière, l'invention se rapporte aux systèmes de commande de moteurs pour l'enroule- ment, le déroulement, etc., de matières peu consistantes telles que fils, tissus, fils métalliques, feuilles, torons, dans les machines des industries textiles, papeteries, métalliques et autres, bien que, évidemment, l'invention puisse s'appliquer avantageusement dans d'autres domaines.
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L'invention a pour but de créer un système de commande pour moteurs à courant alternatif combinant la sensibilité, la précision et la souplesse de fonctionnement avec le minimum d'exigences quant au nombre, à. 1''encombrement et à. la techni- que des dispositifs de commande associas.
En particulier;, l'in- vention a pour but de créer un. appareil de commende électreni- que pour faire tourner un moteur à courant alternatif 3 des vitesses variables inférieures au synchronisme;, ou pour @@inte- nir un couple constant ou une tension pratiquement constante sur la matière à fabriquer ou. pour remplir n'importe nuelle autre condition à maintenir entre des limites droites;, et ce avec un minimum de tubes de commande électronicoues, de préféren- ce un seul.
Conformément à une des caractéristioues de l'invention et compte tenu de ce qui procède, on place, dnns le circuit d'alimentation d'un moteur à. courent' alternatif, un transfor- mateur et l'on connecte une valve électronicue, par exemple un thyratron, dans le secondaire du transformateur de sorte nue, par la variation de la réactance du transformateur, on applioue ou non au moteur, une force motrice, suivant que le tube est rendu conducteur ou non. Pour obtenir de telles modifications dans la conductance du tube, le circuit de grille y associa est muni d'un commutateur de commande vibratoire qui est ac- tionné en fonction de -La condition de travail du moteur qui doit être maintenue constante.
Suivant une autre caractéristique de l'invention en relation particulièrement avec un système de commande de mo- teurs pour enrouleurs et dérouleurs dans la fabrication de matières peu consistantes, tels que métiers à tisser, trico- teuses mécaniques et autres machines textiles, on utilise une roulette danseuse ou autretâteur applique contre la matière souple, qui ouvre et ferme le contact dans le circuit de grille
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du tube suivant la tension de la matière en contact avec le tâteur.
Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le moteur associé au système de commande automatique est du type monophasé à auto-démarrage, à condensateur, par exemple, et le rapport de transformation du transformateur précité est choisi de façon que le moteur tourne lorsque le secondaire du trans- formateur est chargé ou pratiquement court-circuité par le tube électronique conducteur, tandis que l'énergie envoyée au moteur est réduite à une valeur faible insuffisante pour donner au mo- teur un couple qui le fasse démarrer, lorsque le secondaire est ouvert par l'application d'une polarisation de blocage ou de cut-off à la grille du tube.
Le dessin annexé représente une forme d'exécution préfé- rée de l'invention.
Le système de commande représenté schématiquement au dessin sert à commander le mouvement de déroulement de l'en- souple dérouleuse d'un métier à tisser. Pour simplfier l'exposé qui suit, on citera des chiffres (entre parenthèses), concer- nant la valeur de certains éléments du système. Il faut cepen- dant remarquer que ces valeurs peuvent varier dans de larges limites suivant les exigences du cas d'application.
Le fil de chaîne 1 se trouve sur une ensouple 2 et en est déroulé et envoyé dans la direction de la navette (non re- présentée), par exemple, par l'intermédiaire de dispositifs de guidage tels que les roulettes de guidage en 3. L'ensouple 2 est reliée par une transmission convenable, représentée ici par un arbre 4, au rotor 5 d'un moteur à courant alternatif M. Le rôle du système de commande est de faire fonctionner le moteur M à une vitesse variable de manière que la tension de la. ma- tière déroulée de l'ensouple 2 reste pratiquement constante ou entre des limites très étroites. n
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Le moteur M est du type monophasé condensateur, Ses enroulements de stator sont désignas par 6 et 7 et le condensa- teur par 8.
Les deux bornes du moteur sont connectées à un cir- cuit d'alimentation prenant naissance aux deux barres d'une li- gne à. courant alternatif 9 (110 volts, 60 cycles). Le primaire 11 (calculé pour 110 v. ) d'un transformateur 10 est mis en série dans le circuit d'alimentation. La réactace de l'enroulement 11 dépend de l'impédance du circuit de l'enroulement secon- daire 12 correspondant (calculé pour une tension de 550 volts au secondaire). Pour pouvoir commander l'impédance du circuit de l'enroulement secondaire, un tube à décharge électronique régla- ble 13, représenta ici comme étant du type thyratron, a sa ca- thode 14 et son anode 15 connectées aux bornes de l'enroulement secondaire 12, de sorte qu'il reçoit son alimentation plaque du transformateur 10.
La grille de commande du thyratron 13 est désignée par 16, et le filaient de chauffage de la cathode par 17. Le filament 17 est connecté aux bornes de l'enroulement secondaire 18 (6,3 volts) d'un transformateur pour filament 19 séparé dont le primaire 20 s'alimente à la ligne de courant alternatif 9. L'impédance de l'enroulement 12 est très élevée lorsque le tube 13 n'est pas conducteur et très faible lorsque le tube est conducteur.
Un redresseur 21 et un condensateur 22 en série;, sont mis aux bornes du secondaire 18 du transformateur pour fila- ment. Le condensateur 22 a une capacité assez élevée (2 MFD, Microfarad) et est de préférence du type électrolytiqte. Le condensateur 22 fait également partie du circuit de grille et joue, vis-à-vis de ce circuit de grille, le rôle d'une source de tension continue, le pôle positif de cette source se trouvant du coté du point P1 et le pôle négatif côté point P2Le cir- cuit de grille du tube 13 contient en plus une résistance 23 (30.000 ohms) en série avec une résistance 24 (0,?5 mégohm).
Un condensateur auxiliaire 25 (0,001 MFD) est connecté entre la
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cathode 14 et la grille de commande 16.
Un contact vibrant 29 est connecte entre le point Pl et le point P3 du circuit de grille, de sorte que la cathode 14 est mise directement en contact avec le point P3 chaque fois que le contact 29 se ferme. Le contact 29 est commandé par un tâteur consistant en une roulette danseuse 27 tendue contre le fil de chaîne par un ressort 28. Si la tension de la matière 1 est lé- gèrement supérieure à la valeur désirée, la partie entre l'en- souple 2 et les roulettes 3 est relativement raide et la rou- lette danseuse est appliquée contre le ressort 28 de façon que le contacteur se ferme. Lorsque la tension de la. matière est gélèrement inférieure à la, valeur désirée, la roulette dan- seuse 27 remonte et ouvre le contact 29.
Lorsque le contact 29 est ouvert, la grille 16 du thyra- tron 13 est négative (de l'ordre de 10 volts), à cause de la polarisation appliquée au circuit de grille aux bornes du con- densateur 22. Par conséquent,.le tube 13 n'est pas conducteur et le circuit du secondaire du transformateur 10 est ouvert.
L'enroulement primaire 11 du transformateur 10 joue le rôle d'une bobine de self. Il en résulte que la tension effecti- vement aux bornes du moteur M est très faible (3 à 5 volts) et le moteur ne tournera pas. Lorsque le métier tisse et consom- me du fil,.la tension du fil 1 augmente jusqu'à ce que le con- tact 29 se ferme. A ce moment, la grille 16 est pratiquement reliée au point Pl de sorte que le potentiel de grille est environ le même que celui de la cathode 14. Le tube 13 s'amor- ce de ce fait. Il s'ensuit que le circuit du secondaire du transformateur 10 est court-circuité et permet au primaire du transformateur 10 de réduire sa réactance à une valeur négligea- ble. Toute la tension du réseau est pratiquement appliquée au moteur qui se met à tourner dans le sens du déroulement.
Par conséquent, la matière se détend et le contact 29 s'ouvre, ce
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au! fait arrêter le moteur.
En pratique, si l'on utilise le fil à vitesse constante, le contact 29 s'ouvre et se ferme très rapidement comme en un mou- vementvibrant, un déplacement de quelques millièmes depouce (0,001 pouce = 0,025 mm) suffit pour fermer le contact. Le moteur M reçoit donc dans une succession rapide une grande quantité d'impulsions d'énergie par seconde. Le mouvement rés@l- tant du moteur M, en tant que vitesse moyenne ou effective, peut prendre une valeur quelconque nécessaire en-dessous de la vi- tesse de synchronisme du moteur, etcette vitesse effective est celle nécessaire à l'alimentation correcte en fil.
La vitesse ainsi obtenue dépend du diamètre de la matière à tisser sur l'ensouple 2 et Egalement de la vitesse à laquelle la toile est tissée.
Un avant@ge, particulier du système de commande confor- me à l'invention déerit ci-dessus, est le fait nu'il est extrê- mement simple et qu'il donne cependant une commande Electronique de moteur couvrentune gamme de variation continue de vitesse très étendue, tout en n'utilisant qu'un seul tuhe thyr@tron.
En se référant aux exemples de chiffres donnes ci-dessus entre parenthèses, en remarquera ou'en utilisant un rapport de trans- formation de 5;1, la sortie, cête secondaire haute tension du transformateur, en ampères n'est que le ci@@ième du courant traversant le moteur. De ce fait, le thyratron ne laisse 'cesser que 0,6 ampère alors que le moteur consomme trois ambres me- ximu.
Ces rapports peuvent évidement être changés sans renoncer aux avantages mentionnas ci-avant. On choisira, en génrai, le rapport de transformation de façon due la tension du secondaire, à secondaire ouvert (c'est-à-dire lorsque le tube n'est pas conducteur), soit dans les limites (le la tension da- verse ou de blocage du tube. Par exemple, si le moteur est calculé pour un ampère sous 110 volts et que le tube est bon pour
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une tension inverse de 600 volts; le rapport de transformation sera tel que la tension de pointe du secondaire soit inférieure à 600 volts.
De préférence, le plus grand rapport satisfaisant à ces conditions est choisi de façon à obtenir le plus petit courant possible quand le tube est conducteur. Par exemple, si, au lieu de l'exemple numérique donné ci-dessus, le rapport de transformation est de 4 à 1 quand le tube est conducteur et qu'un courant d'un ampère parcourt le moteur et le primaire du transformateur, le courant dans le tube et dans le secon- daire du transformateur n'est que de 0,25 ampères.,
Quoique l'on ait décrit en détail. une commande de dérou- lement, l'invention peut s'appliquer de même à l'enroulement et
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à toute application d'envidagé,d¯ d,é,.,ge.;
et'.:de transport d'une matière à des vitesses variables en fonction d'une con- dition de fonctionnement quelconque commandée par le moteur et transformable en un mouvement d'ouverture et de fermeture d'un contact vibrant.
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B.JLY¯E N D I C A T 1 0 N S
1) Système de commande pour un moteur à courant alter- natif, comprenant un transformateur ayant un enroulement pri- maire connecté en série avec ce moteur et un enroulement se- condaire en circuit avec un tube à décharge électronique qui est alternativement bloqué et rendu conducteur au moyen d'un dispositif de commande en fonction d'une condition de fonction- nement du moteur précité, de façon que cette condition de fonc- tionnement soit maintenue pratiquement constante.