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SYSTEMES DE COMMANDE DE MOTEURSo
L'invention concerne des systèmes électriques de commande et plus particulièrement des systèmes de commande de la vitesse de rotation de moteurs asynchrones à rotors enroulés.
L'un des objets généraux de l'invention est de.permettre de choisir une vitesse quelconque entre la vitesse nulle et la vitesse syn- chrone d'un moteur asynchrone à rotor enroulé et de maintenir constante la vitesse choisie, quelles que soient les variations de la charge méca- nique appliquée à l'arbre du moteur.
L'invention a un objet encore plus étendu, consistant à éta- blir un moteur asynchrone à vitesse constante, dont la vitesse, entre cer- taines limites de variations de la charge, n'est pas affectée par des va- riations de cette charge. '
Plus particulièrement, l'invention comporte un dispositif élec- tronique de commande, monté dans le circuit extérieur de l'enroulement se- condaire d'un moteur asynchrone à rotor enroulé à l'effet de commander l'intensité du courant passant dans les enroulements secondaires.
Un objet plus particulier encore de l'invention consiste en des appareils électroniques à grilles de commande, connectés en travers des phases des enroulements secondaires d'un moteur asynchrone à rotor enroulé, et un dispositif réagissant aux courants de charge passant dans les phases des enroulements primaires, à l'effet de commander le courant latérale ap- pliqué aux grilles de chacun des appareils électroniques montés dans le circuit secondaire.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de l'examen de la spécification qui suit, en référence au dessin annexé.
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La figure 1 est un schéma montrant l'application de l'invention a un moteur asynchrone à rotor enroulé; la figure 2 montre plusieurs courbes représentatives de la vi- tesse en fonction du couple, afférentes à un moteur asynchrone à rotor en- roulé; et
Les figures 3, 4, 5,6 et 7 montrent certaines courbes facili- tant l'exposé de l'invention.
Dans la figure 1, M désigne un moteur asynchrone à rotor enrou- lé, dont l'enroulement primaire triphasé ou stator 1 est connecté aux con- ducteurs 2,3 et 4 d'une canalisation, par l'intermédiaire d'un coupleur- démarreur approprié S. Les bornes 6 et 7 de l'enroulement secondaire tri- phasé 5 sont reliées respectivement à la cathode 8 et à l'anode 9 d'un tu- be à décharges 10, rempli de gaz et commandé par une grille, à l'anode 11 et à la cathode 12 du tube à décharges 13 rempli de gaz et commandé par une grille, à l'enroulement primaire 14 du transformateur à haute impédance 15, et aux bornes du circuit en série 16. Ce dernier comprend la cathode 17 et l'anode 18 de l'élément redresseur 21, ainsi que l'anode 19 et la catho- de 20 de l'élément redresseur 22.
Les bornes 23 et 7 des enroulements secondaires 5 sont reliées respectivement à la cathode 24 et à l'anode 25 du tube à décharges rempli de gaz 26 et commandé par une grille, à l'anode 27 et à la cathode 28 du tube de même sorte 29, à l'enroulement primaire 30 du transformateur à haute impédance 31 et aux bornes du circuit en série 32. Ce dernier com- prend la cathode 33 etl'anode 34 de l'élément redresseur 37 et l'anode 35 et la cathode 36 de l'élément redresseur-38.
Les éléments redresseurs 21 et 22, et 37 et 38 peuvent être d'un type approprié quelconque. Il n'est pas nécessaire qu'ils soient du type électronique figuré. Leur caractéristique essentielle est que, quand le conducteur 40 est positif par rapport au conducteur 41, le redresseur 22 soit conducteur et que le conducteur 42 soit à un potentiel égal à celui du conducteur 41 ou nul. De même quand le conducteur 41 est positif par rap- port au conducteur 40, le redresseur 21 est conducteur et les conducteurs 40 et 42 sont au même potentiel. Les redresseurs 37 et 38 fonctionnent de manière semblable.
La vitesse du moteur M peut être efficacement commandée par une commande appropriée de la rupture de l'arc des tubes 10, 13, 26 et 29. On la réalise en commandant l'intensité du courant passant dans le circuit ex- térieur de l'enroulement secondaire. Les tubes sont agencés de manière à conduire un courant alternatif et quand ils s'allument, ils font office d'un court-circuit en travers des bornes 6, 7 et 23.
La commande de la vitesse d'un moteur asynchrone à rotor en- roulé, par l'introduction d'une impédance dans le circuit des tubes mention- nés plus haut est bien connue de la technique. Ces tubes forment ainsi une sorte d'impédance où le courant moyen est déterminé par la commande de l'in- stant où le tube interrompt et conduit le courant.
L'allumage des tubes à décharges est commandé par les grilles de ces appareils. Leur réglage et leur choix sont tels que les tubes s'al- lument lorsque leur anode est positive par rapport à la cathode et que la grille est positive, ou négative avec une différence inférieure à un petit nombre de volts, par rapport à la cathode.
Il est nécessaire de commander le moment de l'allumage de ces tubes en employant un courant latéral continu, en raison du fait que la fré- quence du courant passant par ces tubes peut varier de zéro jusqu'à la fré-
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quence de la ligne. Le courant continu latéral afférent aux quatre tubes 10, 13, 26 et 29 est fourni par les sources de courant continu 43 et 44, et la commande en est assurée par l'emploi des redresseurs 21, 22, 37 et 38.
Pour faire comprendre l'invention, il suffira de borner l'expo sé à l'une des phases de l'enroulement secondaire triphasé 5. Admettant que le moteur M tourne à 100 % de son couple et à 50% de sa pleine vitesse, on marque le point A sur la fig 2. Ceci signifie que 1-'angle d'allumage des tubes 10 13, 26 et 29 a été déterminé de manière que le courant moyen soit le même que si une impédance suffisante avait été introduite dans le circuit secondaire, pour permettre le passage d'un courant juste suffisant pour la marche au point A de la courbe afférente au couple 200% à rotor ca- lé.
Si pour une raison quelconque, la charge passe de 100% à 50% du couple,supposant les résistances voulues mises dans le circuit secon- daire, la vitesse du moteur va monter à 75% de la pleine vitesse ou au point B' placé sur la courbe afférente au couple 200% avec rotor calé.
Si l'on augmente la résistance du circuit secondaire, le fonctionnement du moteur peut être ramené à s'effectuer au point B de la courbe afférente au couple 100% avec rotor calé. La vitesse reviendra ainsi de 75% à 50% de la pleine vitesse. On réalise ainsi la même vitesse, mais avec un couple différent.
L'invention arrive au même résultat beaucoup plus doucement et graduellement et surtout automatiquement, en retardant 1.' instant d'al lumage des tubes 10, 13 26 et 29 de telle sorte que le courant moyen dans le circuit secondaire soit le même que si l'on y avait introduit plus de résistance, La commande est telle que' l'instant d'allumage varie en fonction du courant de charge.
La figure 3 représente la courbe 100 afférente à la tension et à la fréquence du courant alternatif fourni à l'enroulement primaire. La figure 4 montre la courbe de tension du rotor 101 à la vitesse de 50% de la pleine vitesse. On admettra qu'elle représente la tension de l'anode 11 du tube 13 et que la tension de la cathode 12 soit la ligne zéro ou de ré férence 1020 Le courant latéral continu de commande de la vitesse est ob- tenu en employant un potentiomètre P1 à l'effet de faire débiter par la batterie 43 un certain courant continu choisi- La tension de ce courant, représentée par la ligne 103, est choisie de manière à être négative par rapport à la cathode 12.
Le courant qui-passe dans l'enroulement primaire du moteur et qui fournit une mesure du couple, produit aux bornes du secondaire du tram - formateur de courant CI'1 une tension proportionnelle au courant de charge.
Cette tension est redressée par le dispositif redresseur R1 et établie de telle manière que sa valeurreprésentée par la ligne 104, soit soustracti- ve par rapport à la ligne 1030
L'enroulement primaire 14 du transformateur 15 est connecté aux bornes 6 et 7, et le débit de son enroulement secondaire 45 est déphasé de 90 pendant un demi-cycle par la résistance 46 et le condensateur 47, et pendant l'autre demi-cycle par la résistance 48 et le condensateur 49 La connexion du transformateur 15 est telle que son débit s'ajoute aux lignes 103 et 104. La somme de ce débit et des lignes 103 et 104 est représentée par la courbe 50.
Il ressort de cette analyse que le tube 13, par exemple, s'allumera au point F pour une certaine position du potentiomètre P1 et pour une tension particulière du courant d'induit,
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Si le couple augmente, c'est-à-dire si le courant d'induit aug- mente, le tube 13 s'allumera plus tôt. La vitesse ne tombera pas, mais le fonctionnement sera le même que si une résistance moindre avait été placée dans le circuit secondaire. Le régime passera ainsi du point A au point C (fig. 2 et 6). Si le couple diminue, le tube 13 va s'allumer plus tard et le résultat sera le même que si plus de résistance avait été introduite dans ' le courant secondaire (fig. 2 et 7).
Pendant le second demi-cycle, c'est le tube 10 qui entre en ac- tion. L'agencement afférent aux autres phases de l'enroulement secondaire
5 est le même, c'est-à-dire que le secondaire C T2 est excité, les tubes 26 et 29 s'allument alternativement en fonction de la position du potentiomètre de commande de la vitesse P2 du débit du redresseur R2 et du débit du trans- formateur 31.
Les deux transformateurs 15 et 31 sont d'un type à haute impé- dance et n'influent donc pas sensiblement sur la commande, bien que ces transformateurs constituent des éléments de charge du circuit secondaire du moteur.
On a figuré une paire de tubes 10 et 13 connectés aux bornes 6 et 7, et une paire de tubes 26 et 29 connectés aux bornes 7 et 23, mais on n'a pas figuré une paire de tubes semblables connectés aux bornes 6 et 23
Evidemment, cette troisième paire de tubes pourrait être figurée et aurait l'avantage d'équilibrer la charge dans les circuits du secondaire 5 L'em- ploi de trois paires de tubes est bien compris dans le cadre de l'invention, mais en ajoutant une paire additionnelle de tubes, on complique la figure, et d'un point de vue pratique cette addition se justifie rarement. Le prix de revient d'une commande à deux paires de tubes est bien moins élevé que le serait le coût de la commande à trois paires de tubes, alors que deux pai- res sont généralement suffisantes dans la pratique.
Bien qu'on ait figuré un certain agencement de circuits, il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée à l'agencement exact fi- guré, mais qu'elle peut être modifiée dans ses détails, pourvu que soient respectées les.caractéristiques ci-après définies.