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MONTAGE ELECTRIQUE POUR L'ALIMENTATION DE LOTEURS AU LOYEN
D'UNE GENERATRICE A COURANT CONTINU
La Présente invention a pour objet un montage électrique pour l'alimentation de moteurs, et notamment de moteurayant des caractéristiques couple vitesse différentes, au moyen d'une géné- retrices à courant continu, convenablement entraînée, permettant d'étendre la gamma de vitesses que l'on peut obtenir aveo une géné ratrioe déterminée et d'utiliser un moteur oaloulé pour fournir le puissance maximum demandée, dite "puissance nominale", et non une puissance supérieure, réolamée souvent pour un couple inférieur et jouple maximum demandé, ou "oouple nominal".
Dune lea dispositifs actuellement connus et utilisé.. no- tamment pour les guindeaux ou les cabestans de navires, cette va- riation de viteeae était obtenue, soit uniquement par une veriation suffisante de la tension de la génératrice, oe qui avait pour in- convénient de conduire des volume$ élevés pour la cercasse de le
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génératrice, pour le moteur d'entraînement du groupe et pour le m@ teur de travail. soit à l'aide de dispositifs imposant une tenaior de boucle égale à la tension du réseau extérieur.
Les inuonvéniente de oea dispositions sont évités et le résultat recherché eat obtenu, aelon l'invention, en disposant Sur le circuit d'excitation indépendante du moteur une résistance cour
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oircuitée par une dérivation contrôlée par le plot de contact d'un relai ampèremétrique vibrant, réglé pour une intensité déterminée, ledit relei étant lui-même placé eur le circuit de la boucle géné- ratrico-moteur.
Il sera, dans certaine cas, avantageux d'utiliser un re- lai également voltruétrique (relai à deux bobines) ta particulier si le moteur doit être soumis à des fonctionnements en génératrice
Lorsque le couple sur l'arbre du moteur croit, l'intensi té demandée croit progressivement. Loraque l'intensité atteint la
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valeur d'appel du relai, ai-après dénommée "intensité critique", l résistance prévue sur le circuit d'excitation du moteur est brus- quement court-oirouitée, Il en résulte une augmentation du flux d'excitation et par suite une diminution de l'intensité dans la bo cle, ce qui provoque un appel du relai en sens contraire.
Le relui
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vibre et wsintient pratiquement constante l'intensité dans la bou- ole gén6rotrice-uoteur, remplaçant la caractéristique initiale du itoteur par une caractéristique à puissance constante, la vitesse variait à peu prèe proportionnellement à l'inverse du couple ¯.u- dessus d'un certain couple, la résistance reste court-uircuitée et le moteur reprend une caractéristique normale.
Tous lea pointe ae fonctionnement (déterminés par le cou-
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ple résistant) 1ui correspondent, lu résistance étant court-circui- tée, L une intensité inférieure à l'intensité critique, et -é:; rétit t<'1D..:e étant insérée, a une inteneité supérieure à lliiiteiiaité ,Ii- tiue, non,. donc remplacés par des fonctionnements ti l'intensité
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jriti "le.
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/tVeo les groupes ;onvertisoeure habituels, on alimente généralement. soie dea toteure destinés à fonctionner aou tension aoaetante, soit des moteurs destinés à fonctionner sons tension variable, la caractéristique de la génératrice ét!1n.ê.. du,,e ce der- nier Jes, convenablement modifiée ;.ar l'edjonotion d'une exjitatic: shunt et d'une excitation série antagoniste.
Lea dispositions de la présente invention pourront être ap- pliquées à l'un et l'autre cas, et tout particulièrement au second, puisqu'elles ont pour effet principal d'accroître considérablement
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la gamne de vitesses que l'on peut obtenir aveo une génératrice dÓ- terminée et de permettre le calcul du moteur pour la puissanoe no- minale, oe qui ae traduit en économie de volume et de matériaux pour une puissance donnée.
Lais l'invention permet égalaient la combinaison de l'un et
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l'autre cas, o'eat-b-dira. l'alimentation en courant continu de plusieurs moteurs ayant des caractéristiques couples-vitesses dif-
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férentee au moyen d'une seule génératrice à courant continu.
Il est en effet de nombreuses applications ou l'on doit dis-
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poser de plusieurs moteurs ayant des caractéristiques souples- vitesses adaptées aux conditions de travail demandé, et il est par- ticulièrement intéressant de pouvoir les alimenter en utilisant, la même génératrice.
Selon l'invention, les moteurs aèrent tous c.ontés en dériva-
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tion sur une même génératrice pourvue d'une excitation indépendan- te et d'une excitation en dérivation, les enroulements a'excitatic:. aérie aatqfionietea nécessaires peur l'dlimeubzz01 des [Loteurs qui fonctionnent sous tension variable étant placés eur les a.6xiv.::tio;.!:- :orreponct8nt'. de que xea relais vibrute évtntuela, de sor- te qu'à chaque Li0:eur correspond une excitation antagoniste dfter- ;:.1:.,.e pour lu :1.rDtrice. tl...'i: ventioi., UL IIlêCJ6 e:lIou.ltl;ô.tn: d'excitation série
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.-:. .:o:.sca po..r: le osa échéant éure c0i..mi ti deux (Loteu-8 '.ni ;!, .c... 3.0.12 ;"C\:.tl2 e:.
GÉ-riv.1 ;Ioi ti aon 6x:Z-'.1té, de LeLj.e que, ' .... - ., .. o.. l'un des noceurs le requiert lc1'ùe pjrcie audit e:.-
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rooleuent, il pourra être dérivé en un point convenable ae celui-ci.
L'invention sera décrite ci-après avec référence au dessin jnnexé à titre d'exemple non limitatif et aux lequel ou a représenté:
Figure 1, un exemple de schéma de montage eelon l'invention.
Figure 2, un graphique montrant les caractéristiques couples-
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vitesses et couples-puissances d'un moteur disposé seldn le schéma de le figure 1.
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Figuzea 3 et 4, un aohétna et un graphique analogues correa- pondant à une excitation de la génératrice différente de celle pré- vue aux figures 1 et 2.
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Figure 5, un exemple de achète de LontÓge de plusieurs mo- teurs de caractéristiques différentes alimentés par une seule gêné- retrice, et
Figure 6, le graphique des caractéristiques de ces moteurs établi en prenant pour unité la puissance nominale, le couple noc.i-
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nal et la vitesse nominale de chacun de ces moteurs.
:En se reportant la fleure 1, on voit que la ér!:1trlce G alioifciite un [uoceur L. pur l'intermédiaire :.le conducteurs appropriés, l'eneeruole de ces élr\l.ie:lte jonatituant la uoujle !5É:nr/;1trioe-:.ott;UI 1. La génr'r8trioe G, entrbinéè à vitesse 1J:riue;,ca;; constante pm un moteur à sourant .:ontinu ou /..lter,.utif, est pourvue d'ur.e ::wit..- tion indépendante 5G, d'une tx1tè;JtiO:1 en dérivation c et d'unie exc i- tation série antagoniste LrA. La boucle i;én:ratri..:e-r..oteur 1 est con- trôlée p.r le contact de 't:..iS6 en service 4.
Le cir.:uit d'excitation 2 alimenté par exemple pr l'excita- trice F ou, j.# ;:;,s échéant, ur uii réseau à courant continu, .:ou.pre:.d l'excitation indépendante EG ae .-' é:1t:rt>tri.:e G, lui sera L.unie de tout t- C1i,,})oei:'io:n de régibge t x. d1 i:.vers io:. appropriée , et l'exci- t :ic:i indépendunte 1.7" du ilottur i, , ..o:.te .:: eérie uveo une réaie-
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..e l, t- iI,,2LI1 Lée p;.r j:.e dûriv...t!o ,,:o11trôlût: par lt o:.t:.
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Le relai ampéremdtrique vibrant V eat réglé à la valeur de l'intensif dite "critique" pour laquelle ou détire obtenir un fonc- tionnement b puissance constance.
La figure 2 montre en traite pleins les c:octéatie uouples-vit6aseE et couplan-puiesanoea obtenues avec un montage se- lon lu figure 1. Eu abcissee tout portée les couples C et en ordon- nées les vitesaea N et les puissances P. Les échelles varient avec les appareils utilisée.
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La caractéristique jouplee-viteaaea ee déoompose en b bran- ches d, i et D, correspondant sucoeesivement à la r.arhe du moteur, avec lt résistance H en circuit A, puis h puissance jonetente B, puis avec la résistance R court-circuitée D. A cee troie branches correspondent les branches a, b, d, de la courbe de puissance.
Le fonctionnement de l'appareil eat le suivant : ei l'on sup- pose le couple décroissant. l'intensité dana la boucle 1 est, pur
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exemple, primitivement supérieure à l'ir.teneité critique et diminue progreaaiveuent ; le fonctionnement est représenté par une point de la branche D; lorsque l'intensité atteint la valeur critique, le relai ampéremétrique V est actionné, son contact C eat rappelé et inaère la résistance R; il en résulte une diminution du codant d'excitation, qui provoque une augmentation d'intensité dane la boucle 1 et le contact C retombe. Le reli se [..et à vibrer e;, pour tous les couples compris entre Ó et ss le moteur fonctionne a puie- sence constante selon la branche ae courbe B.
Au-dessous du couple 0( . le contact C retombe définitivement
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et le moteur reprend un fonctiorwemcat tension variable eux la branche A.
L'utilisation de la seule variation de tension de la généra-
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trice aurait jonduir : le ct.r1:;otérietiClue c ouplea- vitesaee %.'il (ou DD1 correspondant la caractéristique puissance vitesse as (ou 3dl), I"vt::-Jt':be est donc considérable puisque la gO::Le des vi-
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:c¯E: rÉli.es est plue importante pour une Leue 6-t ui.e de tensions 'L..:nie <J: -e 6érl:xt:trL.:e e. puisque, si l'on choisit pour couple --.----- ;10 ":'J.le ..:o:rc::}'o"'cÍout iJ. lu valeur 13 le moteur de travail
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la génératrice et le moteur dbntralnement du groupe pourront être calculée pour une puiaaunca E inférieure la vbleur pl ou p qui aurait été n(ceseaire, aane les dispositions de l'invention pour un couple '( 1 ou Y2 inférieur à /3 .
Si l'on ae reporte maintenant au schéma de la figure 4. on voit que l'invention peut également être 1;j}.J}'li..;...;.ée u ut moteur fon:.:ticn:1bIlt sous tension jonatbnte.
Cette figure diffère de la figure i par l'absence de l'exci- tation série anctifconiste Bp, La figure représente les Jurectri8tiquee c ouplee-viteeete et pui8ebnces-viteeae correspondant, Îc1 lu figure 4. Ici encore, on obtiendra un fonctionnee.ent à puissance constante dana une g<:l..c.e étendue de couples et de viteeeeu, oe qui conduit à une éaonomie de volume, de poids et de matière, tant poux lu génératrice que pour
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le moteur de travail ou celui d'entrbiuement du groupe.
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La ligure 5 représente un schéma de montage pouvant être
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adapté pour réaliser avec une seule génératrice l'alimentation de
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divers moteurs nÉce2eltazit des car8Jtéristiques différentes, ce ,..Qllt!;1ge sera purticulièrement avantageux pour j-'alimentation d'au- xilieirea de ponte de rilvizee, par exec.rle des ii.ottura eI.tr..Jin.:;
.rn un guindée, un --,;ueatd4i, ui doivent caler lors-ue le couple art- teint une certaine valeur, et les oordugea ou lee ohainea 3'autant plus vite que le u.ule eat faible; d'autres moteurs peu- vent encore être Q:oint2.
Selon îe schéma représenta a titre d'exemple non 11L:.1LatlÎ , (iuutle moteurs ..:C1."(; prévue. Deux d'entre eu;. !4.. et i., 4 t:L:.t des moteurs alimentés Lcusuenhion oonatante ut ata>. ..t.iL2'e., out Lenticn vr;.tle L.1 et 2 Lu génératrice G est pourvue d'une ¯x:itv ion indépendante F (drrt le een2 et 1 ' ii.t enti tt' t:cnt r-aée pt,- des ai:.yo 1tiOD.1: con- ll,;fà2 #ocjTcn-i.t pur e:e;..pl des o[.,b1:./;tel.lrs 1 et 2 et des r1: Ü::-
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'- : - - c l' z) d'une exclusion en ddrivmion 4 e;,, pour ....'tJlir¯entut.ic:, : " .odeurs 1'1 et .#., des excitations jérie ante:oniete;, 5 d'u:.e . 5 # v 6 d'-j'Lru part.
I.. 1 ,= re. -.:ner :le 1 ' exji tscioa i:.¯¯yeL,inte peut
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être supprimée quand le réseau de bord comporte une source a cou- rant continu.
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Les aoteure ,.1, M-21 3' 14 sont montés en dérivation sur la génératrice et contrôlés par lea contacta de mise en circuit 7, 8, 9 et IC, lesquels sont attelés a toutes dispositions convenables et connues telles que des contacta supplémentaires pour assurer dès leur enclenchement une préparation des circuits d'excitation de la génératrice, telle que les courante d'excitation soient adaptés la caractéristique réclamée par le moteur considéré.
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Les moteurs :.¯l, M2, 3 sont pourvus de relais Vl' V2, V3 auxquels correspondent les contacta C1 C2 et C3 des excitations in-
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dépendantes E1 EZ et 3 3 desdite moteurs. Le quatrième L.oteur LI est monté abne relai vibrant et fonctionne dono avec S8 oaraotérietique à teneion constante normale. Il est excité par le circuit E4.
En série avec les excitations E1 E2 E3 sont montées trois
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résistance Rl R2 lib oourt-circuitéea par les dérivations 11, 12, I lorsque les contacta Cl.CZ C des relata vibrante V V2 V sont re- tombés.
En actionnant l'un des contacte 7, 8, 9 ou 10, l'un des mo- teurs est mis en circuit et fonctionnera selon sa caractéristique propre. Les relais V1. V2 et V pourront être réglés pour des in- tensités différentes correspondant aux différents travaux pour les- quels sont prévue les moteurs.
La disposition des excitations série 5 et 6 peut être boni-
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fiée en prélevant le courant de --htj-ui des moteurs 1...1 et î,,2 sur la génératrice et ei. prévoyant des e.:l1'o..1le'(':lts appropriée sur chaque dérivation, La disposition représentée L l'avantage de 1' économie d'un enroulement puisque l'excitation 5 est cotamne aux oircuits de fonctionneLLent des c.oteura lui et Li.,.
On pourrait évidemment, prévoir un noc.bre plus grand de mo-
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eJ=9 et Je Flue rdude variété de Jbrbtér1BtlqueB que celle re- .:-r.te. ¯ rt1iier. il va aans dire q-'1l eat poaeibla Je
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prévoir un moteur fonctionnant sous tension variable sans l'aide d'un reldi vibrant ei la seule variation de tension de la génératrice suffit ou est préférable pour son fonctionnement.
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La figure 6 représente les caractéristiques couplea-viteasea et puisesnoea-vitesees des différents moteurs 1. # iûg 3' 4' rame- néea à leurs valeurs nominales prises pour unité.
Lea moteurs i,l, i4-e, ié5, i,4 voient leurs caraotérietiquea couples-viteasen représentées respectivement en I, II, III. et IV, tandie que leurs caruotériatiques couplee-puiegencee portent les chiffres 1, 2, 3 et 4. Les oaraotéristiquea dea oteura .1, 2' L3 ont en commun une portion d'hyperbole V (pour la courbe couples- viteaeea) et une portion de droite 5 (pour la courbe puissance- vitesses).
Le relai vibrant employé est un dispositif essentiellement caractérisé par le fait qu'il rappelle ou attire son contact poux
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deux valeurs de l'intensité et/ou de 12 tensi*on qui sont sensible- ment ú..d i6 non rigoureuseuent égales.
Il eera souvent avantageux d'utiliser un relai à deux bo- binée contrôlant simultanément la tension et j.' intensité et penua- tant aussi. lors d'une décélération, d'obtenir des flux différen- tiels dans le relai et, pr conséquent, l'insertion de l'une dea ré-
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eistanses 1 .d2 Ii3 permettant de limiter le courant de récupération à une valeur jouipatiûle avec une :,ommutation convenuble du cuoteur ce travail,