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LE: Ministère des Affaires Economiques et des Classes Moyennes ROY /1U M E DE 5ELQIQUE
Direction Générale del'IndustrieetduCommerce
Administration du Commerce
Servicedela Propriété Industrielle et,Commerciale
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N ...48.0.4.55Z ...........
LE MINISTRE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ET DES CLASSES MOYENNES,
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention;
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'Vtt Id lei fit{ 21 àéeemsre 1917, FHrtaRt aFFr""+:I"\M ria 1'à,.,.ngmpn+ ,.nnt:lrnt1t 'il ,:,(\at""1"'i9R ou la . restauration dec droite d@ propriété inductriollo atteinte par la deuxième guorro mondiale, oigne in e1:lfekâtel, @
Vu la loi du 30 mars 1948,portant modification à l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle'et la durée des brevets d'invention.
Revu l'arrêté ministériel du 15/3/48, délivrant sous le N 480.553 ,à à S.E.M. Société d'Electricité et de Mécanique, (Procédés Thomson-Houston, Van den
Kerchove & Earels) S.A. un brevet d'invention pour : Système de régulation de la vitesse des moteurs,
ARRETE :
ARTICLE PREMIER. - Les considérants suivants sont insérés dans l'arrêté ministériel N 480.553 du 15/3/48 , après le considérant "Vu la loi du 24 mai 1854 sur les brevets d'inven- tion ;
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant en raison des événements de guerre, les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention, modifié par la loi du 30 mars 1948;
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Vu la loi du 31 déeentigrie 1917, portant approbation do l'Arrangement concernant la concorvation ou la roctauratio.n..d9G..droito do propricto induotriollo attointo par la deumeme gltf:1trf! mondiale, oigne à Noufebatûl, le 8 février 1047; /
Vu la Convention d'Union pour la Protection de la Propriété Industrielle;
ART. 2. - Le présent arrêté sera annexé à l'arrêté ministériel visé à l'article premier.
Bruxelles, le 11 j anvier 1949'
AU NOM DU MINISTRE :
Le Fonctionnaire délégué,
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SYSTEME DE REGULATION DE LA VITESSE DES MOTEURS.
La présente invention est relative àddes systèmes de régulation de la vitesse des moteurs, cette vitesse étant maintenue constante lorsque les conditions de charge et de tension de ligne changent.
Beaucoup d'applications nécessitent l'emploi d'un moteur fonctionnant à une vitesse sensiblement constante dans des conditions variables de tension de ligne et de charge. De nombreux dispositifs ont été utilisés à cette fin, employant entre autres appareils, une génératrice du type tachymêtrique entraînée par le momoteur, dont la tension débitée est utilisée pour exciter un enroulement de champ de contrôle de la vitesse du moteur. Cette excitation est habituellement employée pour accroître le flux de champ du moteur lors d'un accroissement de vitesse et, inversement, pour diminuer ce flux lors d'une diminution de vitesse, de manière à
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maintenir sensiblement constante la vitesse du moteur.
Un objet de la présente invention est de présenter un appareil électrique simple qui permet de régler la vitesse du moteur à la valeur voulue et ensuite de maintenir cette vitesse à cette valeur avec un degré de précision élevé lorsque les conditions de charge et de tension de ligne changent entre de larges limites.
Sous l'une de ses formes, l'invention utilise un tube gazeux à décharge Incandescente, associé à la tension débitée par une génératrice tachymétrique ou appareil similaire, de telle manière que le tube est non conducteur et l'enroulement de champ de contrôle de la vitesse du moteur n'est pas alimenté tant que le moteur n'a pas atteint une vitesse prédéterminée; à. ce moment, le tube s'allume et l'enroulement de champ est alimenté par la différence entre la tension débitée par la génératrice tachymétrique et la chute de tension dans le tube.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvelles de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels les figures 1 à. 5 représentent cinq dispositions de la présente invention utilisant une génératrice tachymétrique entraînée par un moteur à courant continu, qui excite un circuit régulateur de la vitesse du moteur, lequel utilise un tube gazeux à décharges permettant au1moteur d'atteindre la vitesse voulue avant que ce circuit ne soit alimenté et de maintenir exactement cette vitesse lors de variations de charge et de tension de ligne*
La fig.1 représente un moteur à courant continu 1 entraînant une généra- trice tachymétrique auxiliaire 2 excitée par un aimant permanent 3,
en alnico par exemple, ou par toute autre source de magnétisation constante. Bien que l'on ait représenté un moteur'du type amplidyne possédant un enroulement compensateur 4, un enroulement de démarrage en série 5 et une résistance de compensation 6, tout type de moteur à courant continu peut être employé. Le moteur 1 dont l'armature est reliée à. toute source convenable 11 à courant continu, possède un enroulement de champ 7 disposé de telle manière qu'il augmente le flux d'excitation dans le cas d'un moteur à courant continu conventionnel ou qu'il produise un flux de contrôle cumulatif dans le cas d'un moteur du type amplidyne, comme représenté.
On voit que, lorsque le courant parcourant l'enroulement 7 de champ croît de manière à augmenter le flux net d'excitation ou de contrôle, le moteur va ralentir; au contraire, une diminution de ce courant produira un accroissement correspondant de la vitesse, par suite de la réduction du flux net de champ du moteur..
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L'excitation de l'enroulement 7 de champ du moteur est prise aux bornes de l'armature de la génératrice tachymêtrique 2. Dans le type de génératrice utilisé, la tension est sensiblement proportionnelle à la vitesse et, par conséquent, le courant parcourant l'enroulement de champ du moteur croit lors d'un accroissement de sa vitesse, ce qui correspond à un accroissement du flux net de champ de ce moteur et à une tendance à la diminution de sa vitesse. Inversement, une diminution de la vitesse du moteur va donner lieu à une diminution du flux net de champ de ce dernier- ce qui correspond à une tendance à l'accroissement de sa vitesse.
Dans un système tel que décrit jusqu'à présent, l'opération de régulation fonctionnerait dès que le moteur démarrerait, ce qui donnerait lieu à une accélération trop faible du moteur à une grande étendue de régulation pour des conditions variables de tension et de charge, puisque l'excitation varie linéairement avec la vitesse. Un examen du circuit décrit montre que chaque accroissement de vitesse va donner lieu à un accroissement correspondant du courant parcourant l'enroulement de champ 7 et, par conséquent, du flux net de champ du moteur.
Pour permettre au moteur d'accélérer rapidement jusqu'à la vitesse désirée et pour obtenir une étendue restreinte de régulation à cette vitesse lors de variations de charge et de tension, il est prévu une disposition par laquelle l'enroulement de champ n'est pas excite par la génératrice tachymétrique 2 jusqu'à obtention de la vitesse prédéterminée qu'on désire maintenir relativement constante; à ce moment, l'en- roulement de champ est excité, d'où il résulte des changements très rapides de l'excitation nette pour des augmentations ou diminutions de vitesse. La disposition utilisée à cette fin comprend un potentiomètre 8 relié aux bornes de l'armature de la génératrice 2. L'enroulement 7 de champ du moteur est connecté entre une borne de la géné- ratrice et le contact mobile du potentiomètre.
Un tube 9 à décharges gazeuses est connecte en série avec l'enroulement de champ; ce tube possède une tension minimum critique d'ionisation et une tension inverse d'allumage sensiblement indépendante de la vitesse, La tension inverse d'allumage d'un tube à décharges gazeuses est la chute de tension dans le tube après que celui-ci est rendu conducteur. Cette tension est de polarité inverse à celle de la tension appliquée au tube. Les tubes incandescents au néon comme par exemple les tubes régulateurs de tension BOA -type 991, peuvent convenir comme tube 9; les tubes régulateurs de tensions RCA , type YR 150/30, à l'argon, conviennent cependant mieux par suite de la forme aplatie de leur caractéristique milliampères-tension, qui assure une meilleure régulation.
Il est donc facile de comprendre maintenant que le tube 9 agit comme une valve puisqu'il offre une résistance
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pratiquement infinie au passage du courant en-dessous de la tension d'allumage.
Immédiatement après, la résistance du tube reste encore élevée du point de vuehabsolu mais décroît fortement d'une manière linéaire avec une augmentation corrélative de courant. Par exemple, l'un des tubes utilisés par l'invention présente une chute de tension de' 150 volts à 5 milliampères, après allumage (30.000 ohms) et une chute de tension de 152 volts à 30 milliampères, qui est le courant maximum permis (environ 5.000 ohms). La chute de tension est donc sensiblement constante pour toute une gamme de courants dans le champ de contrôle du moteur, allant de 6 à 1. Comme la chute de tension dans le tube est opposée à la tension produite par la génératrice, le champ 7 du moteur sera uniquement excite par la différence entre la tension inverse d'allumage du tube et la tension de la génératrice.
Par conséquent, un léger accroissement de la vitesse du moteur avec le léger accroissement subséquent de la tension aux bornes de la génératrice, produit une modification appréciable du courant parcourant l'enroulement 7 de champ du moteur. Cette modification appréciable de courant accompagnée d'un très léger changement de tension fournit une régulation très exacte. En môme temps, la résistance de l'enroulement 7 de chmp du moteur doit être maintenue petite par rapport à l'impédance minimum du tube. S'il n'en était pas ainsi, une tension additionnelle assez élevée aux bornes de la génératrice tachymétrique serait nécessaire pour accrodytre le courant traversant la bobine de champ. ce qui donnerait des inexactitudes de régulation de la vitesse,.
Par conséquent, pendant que la vitesse du moteur croît et avant qu'une tension égale à la tension d'allumage du tube ne soit fournie par la génératrice, il ne passe dans l'enroulement 7 de champ du moteur qu'un courant infinitésimal. Bependant, qaand le moteur atteintûne vitesse pour laquelle la génératrice fournit une tension d'allumage du tube, ce dernier s'allume, alimentant ainsi l'enroulement 7 de champ du moteur avec seulement un léger accroissement ultérieur de la vitesse et donnant lieu au fonctionnement décrit plus haut du dispositif de contrôle de la vitesse.
Le potentiomètre 8 permet de régler la vitesse à laquelle le tube s'allume et fait fonctionner le système de contrôle de la vitesse puisqu'une tension égale à la tension d'ionisation du tube peut être choisie sur le potentiomètre et que, lorsque la génératrice a atteint une vitesse qui produit cette tension aux bornes de la portion utilisée du potentiomètre, le tube s'allumera. Par conséquent, on obtient ainsi un réglage précis de la vitesse qu'on désire maintenir constante. Si le réglage de la vitesse n'est pas nécessaire, le potentiomètre 8 peut être omis et la vitesse désirée obtenue une fois pour toutes par un choix convenable du tube et de la tension de la génératrice tachymétrique.
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De manière à éviter que l'extinction d'un seul tube ne rende inopérant le circuit entier, une autre disposition de la présente invention emploie plusieurs tubes 9 relies en parallèle, comme indiqué à la fig,2. Comme la caractéristique de chaque tube est légèrement différente, le tube possédant la résistance Interne la plus faible s'allumera d'abord, les autres tubes restant inopérants. Dans le cas d'extinction du tube en fonctionnement, celui parmi les autres possédant la rêsistance la plus faible s'allumera automatiquement avec un léger accroissement subséquent de la vitesse du moteur.
De maniàre à être prévenu par alarme ou indication de l'extinction de ces tubes, 11 est prévu une résistance 10 en série avec l'un de ceux-ci, Par suite de l'existence de cette résistance, il est certain que le tube qui lui est associé s'allumera toujours le dernier, L'incandescecce de ce tube peut par ellemême servir d'indication de la nécessité de remplacer les autres tubes,ou bien la résistance en série peut présenter la forme d'un relais à courant faisant fonctionner une alarme.
Dans le dispositif de la fig.l., ily a nécessairement un certain changement de vitesse lors de changements de charge ou de tension de ligne. Puisque la variation de tension du tube à décharge, pour des variations de courant, est faible mais pas nulle, une certaine variation de tension et donc de vitesse de là génératrice tachymêtrique est nécessaire pour produire une variation de courant traversant le tube à décharges et l'enroulement 7 de champ, pour compenser toute variation de charge ou de tension de ligne. Cette variation requise de vitesse peut être partiellement ou entièrement compensée si une variation de la tension de ligne ou du courant de ohar ge du moteur à contrôler fait varier la tension de la génératrice tachymêtrique indépendamment d'une variation de vitesse.
Pour permettre à la génératrice de répondre à des variations de tension de ligne avant qu'il n'en résulte des variations de vitesse du moteur, la présente invention prévoit des moyens représentés à la fig.2, par lesquels une variation de tension de ligne va compounder la génératrice tachymétrique pour faire varier la tension débitée indépendamment de la variation de vitesse. Une bobine .de tension 12 est placée autour de l'un des p8les. Il est préférable d'utiliser un pôle magnétisé de façon permanente et un pale en acier doux (une génératrice bipolaire), la bobine 12 étant enroulée autour du pôle en acier doux. Cet enroulement de champ est excité par la tension 11 de ligne du moteur et une résistance variable 13 est prévuepour permettre le réglage du courant traversant l'enroulement de champ 12.
On voit que, même s'il y a tendance à un accroissement de la vitesse du moteur 1 par suite d'une variation de
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la tension de ligne 11, il ne doit pas y avoir nécessairement une variation de vitesse de la génératrice tachymétrique pour faire varier l'excitation de l'enroulement 7 de champ du moteur.
La Fig.3 représente une autre disposition de la présente invention dans laquelle une bobine 14 est placée autour d'un des pôles de la génératrice 2 d'une manière similaire à celle décrite à la fig.2 Cette bobine est placée en série avec les balais principaux du moteur et est donc excitée par le courant d'armature du moteur. Une résistance 15 est placée aux bornes de l'enroulement 14 de champ de la génératrice de manière à obtenir une valeur convenable du courant parcourant l'enroulement. On voit qu'une variation du courant traversant le moteur 1 accompagnant une variation de charge, va compounder la génératrice tachymétrique pour faire va- rier la tension indépendamment de la variation résultante de vitesse.
Il est donc évident que la vitesse de la génératrice tachymétrique ne doit pas nécessairement varier en même temps que la charge du moteur pour augmenter ou diminuer l'excitation de la bobine 7 de champ de ce dernier en vue du maintient de la vitesse à une valeur constante.
La Fig. 4 représente une autre disposition, objet de la présente invention, dans laquelle une variation de tension ou une variation de charge ou une variation simultanée de tension de ligne et de charge, donne lieu à une variation de la tension débitée par la génératrice tachymétrique indépendante de la variation de vitesse pour compenser les variations de charge et/ou de tension de ligne.
L'enrou- lement 12 de champ de la génératrice est excité par la tension de ligne de la même manière qu'à la fig.2 et l'enroulement 14 de champ de la génératrice est excité par le courant d'armature du moteur 1 de la même manière qu'à la fig.3 On volt que des variations simultanées de charge et de tension de ligne dans des directions produisant des effets opposés se compensent dans la génératrice tachymétrique et il en résultera une variation nette de tension aux bornes de cette dernière dans la direction convenable.,
La Fig.5 représente une autre disposition de la présente invention compee- nant un enroulement supplémentaire 16 de champ de la génératrice, relié aux bornes de l'armature de la génératrice 2 pour compenser les variations dans l'aimant permanent et les tubes.
Le courant parcourant cet enroulement est réglé par une résistance variable 17 et une résistance 18 de caractéristique négative empêche les variations de résistance dues à un courant élevée Cette disposition permet le réglage de la tension débitée par la génératrice 2, ce qui fournit ainsi un réglage
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de la vitesse pour laquelle les tubes doivent s'allumer, 'ce qui évite l'emploi du potentiomètre 8.
En résuma, on voit qu'une augmentation de vitesse du moteur 1 va donner lieu à une augmentation de la tension débitée par la génératrice 2. Aussi longtemps, que le moteur n'a pas atteint la vitesse désirée, le tube 9 ne s'allume pas et l'enroulement 7 de contr8le de la vitesse n'est pas alimenté, Lorsque la vitesse désirée est obtenue, le tube 9 s'allume- ce qui permet l'alimentation de l'enroulement 7 de contrôle par la différence entre la tension inverse d'allumage du tube et la tension de la génératrice 2, et réduit la.vitesse du tube par suite de l'augmentation de flux d'excitation.
Ensuite, des augmentations de vitesse vont donner lieu à des flux d'excitation plus élevés qui vont réduire la vitesse et inversement, toute réduction de vitesse va réduire le courant dans l'enroulement 7 de champ du moteur, réduisant ainsi le flux d'excitation et augmentant la vitesse.
On voit que les dispositions de la présente invention permettent un démarrage et une accélération rapides du moteur ainsi q'une bonne régulation de la vitesse en un point prédéterminé, l'appareil répondant instantanément aux variations de tension de ligne et de charge.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données à titré d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquée; oi-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.