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MONTAGE POUR ALIMENTER DES MOTEURS REVERSIBLES A EXCITATION INDEPENDANTE, A L AIDE,DE SOUPAPES IONIQUES .
Pour alimenter, à l'aide de soupapes ioniques ou-mutateurs, les moteurs à courant'continu à excitation indépendante, dont le nombre de tours est réglable dans de larges limites, et où il s'agit d'engendrer des couples d'entraînement et des couples de freinage, ainsi que de réaliser un renver- sement de la marche, il est nécessaire de prévoir des dispositions particu- - lières, vu que la soupape ionique, de par sa nature, ne permet pas une inver- sion du courant.,
Il est connu d'utiliser pour de tels systèmes de commande deux soupapes ioniques dans un montage dit croisé. Il est connu en outre d'utili- ser une seule soupape ionique et d'intercaler un inverseur de polarité en- tre la soupape ionique et le moteur. Une troisième solution proposée en vue de remplir les conditions ci-dessus consiste à inverser le champ magnétique du moteur.
Cette dernière suggestion n'a pas été appliquée-à ce jour dans les installations qui nécessitent des renversements de marche fréquents et rapides, vu que les difficultés qui se présentent dans ce cas n'ont pas pu être surmontéeso Ces difficultés résident d'une part dans la nécessité d'ac- corder mutuellement le réglage du courant principal et du courant d'excita- tion d'une manière déterminée, et d'autre part dans l'inertie du champ magné- tique, laquelle s'oppose à une inversion rapide du flux.
L'invention a pour objet un montage pour alimneter, à l'aide de soupapes ioniques, les moteurs réversibles à courant continu et à excitation indépendante, dans lesquels le renversement du couple ou du sens de rotation est réalisé par l'inversion de la polarité du champ d'excitation du moteur, montage dans lequel les difficultés précitées sont éliminées par la prévision d'un dispositif de commande qui agit de façon à conjuguer automatiquement la commande de la grille de la soupape ionique avec l'inversion du champ du mo- teur réversible,'de telle façon que, avant chaque inversion du champ, le pas- sage du courant dans le moteur est interrompu par la commande de la grille,
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le passage du courant étant seulement rétabli dans le circuit principal par la commande de la grille,
après l'achèvement de l'inversion du champ, et que, une fois le champ inversé, la soupape ionique est à nouveau connectée, mais avec une polarité inversée.
Pour accélérer l'inversion du champ, on augmente considérablement et passagèrement la tension d'excitation, comme il est connu en soi. A cette fin, on peut soit appliquer des procédés connus en soi et qui concernent des montages d'excitation particuliers de machines rotatives, soit utiliser pour la production du courant d'excitation des soupapes ioniques commandées d'une façon particulière.
La Fig. 1 représente un exemple d'exécution d'un appareillage de commande qui remplit les conditions énumérées plus haut. Les Figs. 2 à 5 re- présentent des exemples pour l'excitation du moteur réversible.
Le levier de commande a actionne, par l'intermédiaire d'organes d'accouplement spéciaux, deux transformateurs réglables 1 et r pour l'appa- reillage de commande de grille G1 de la soupape ionique principale S1, ainsi qu'un rhéostat F pour le réglage direct ou indirect du courant d'excitation du moteur M. En outre, le levier de commande frotte sur les bandes de con- tact h, i et sur les plots n; il actionne d'autre part un commutateur à re- tardement K, lequel ferme un contact après que le levier de commande a effec- tué une course de commande déterminée k. Tantôt l'un, tantôt l'autre des deux transformateurs réglables 1 et r est mis en circuit par le relais auxiliaire f.
En même temps que la commutation des transformateurs réglables est opérée par le relais auxiliaire f, a lieu l'inversion de la polarité du courant d'excitation, ce qui est réalisé dans le présent exemple par le fait que l'appareillage de commande de grille G2 de la soupape ionique auxiliaire S2 est influencé par les contacts inférieurs du relais auxiliaire f.
Les deux transformateurs réglables 1 et r, sont accouplés par leurs organes d'entraînement de telle façon que, dans l'étendue de manoeuvre allant de L à R, du levier de commande a, les deux transformateurs réglables sont mis au point pour la marche en onduleur. Dans le secteur situé immédia- tement à droite de R, le transformateur réglable r est mis au point pour la marche en redresseur, la distance par rapport au point R correspondant à la valeur de la tension continue. Ceci s'applique également au transformateur réglable 1 en ce qui concerne le secteur de commande situé à gauche du point L.
Par conséquent, l'étendue de manoeuvre totale du'levier de manoeu- vre est donc divisée en trois parties prévues pour la "rotation à gauche", le "freinage" et la "rotation à droite". Il ressort de la Fig. 1 que la com- mutation de la commande de la grille d'un transformateur réglable à l'autre et donc l'inversion de la polarité du champ conjuguée automatiquement à cette commutation, sont sujets aux conditions ci-après :
1.) La commutation peut s'opérer uniquement dans le secteur de freinage L - R, à savoir, lorsque le levier de manoeuvre arrive du côté droit, elle se produit exclusivement dans le secteur de la bande de contact i et, lorsqu'il arrive du côté gauche,-elle a lieu exclusivement dans le secteur couvert par la bande de contact h.
2.) La commutation ne se produit que lorsque, lors de la course en arrière du levier de manoeuvre, celui-ci effectue au moins un trajet dont la longueur correspond à peu près à celle des bandes de contact i et h. Ceci est réalisé par l'intercalation de l'interrupteùr à retardement K, qui reçoit 1 '''ordre'' de commutation et qui n'exécute celui-ci qu'après avoir parcouru le trajet de retardement k.
La course perdue de la commande déterminée par le secteur de frei- nage L - R et par le commutateur à retardement K doit présenter une valeur telle que l'inversion du champ soit achevée dans le temps nécessaire pour ef- fectuer cette course perdue. Afin de permettre un renversement rapide d'une part et de réduire la course perdue d'autre part, on suggèrera ici des procé- dés particuliers pour l'accélération de l'inversion du champ.
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Lorsque le champ magnétique du moteur réversible est engendré par des excitatrices,on peut utiliser à cet effet des machines spéciales qui permettent une élévation passagère et considérable de la tension d'excitation, comme il est connu en soi,ce qui accélère notablement l'inversion du champ.
La tension d'excitation peut cependant aussi être engendrée à l'aide de soupapes ioniques qui peuvent être réalisées suivant un montage croisé ou un montage à ampoule unique. Dans ce cas, on peut réaliser une é- lévation passagère de la tension en faisant fonctionner les soupapes ioni- ques en service normal avec une polarisation partielle seulement et en appli- quant passagèrement la polarisation totale lors du processus de commutation.
Conformément à la Fig. 2, l'excitation du moteur réversible M est assurée par deux soupapes ioniques S11 et S12 en montage croisé et dont les grilles sont commandées respectivement par l'intermédiaire des transfor- 'mateurs réglables D1 ou D2, suivant la position du relais de commutation US.
Les appareillages de commande de grille désignés par G11 et G12.comportent en outre des dispositifs permettant de décaler le point d'amorçage des sou- papes ioniques S11 et S12 par la superposition d'un courant continu. Ces dis- positifs peuvent être par ex. des selfs alimentées en courant alternatif.et à aimantation préalable par courant continu, ou un système de commande par courant alternatif sinusoïdal avec un courant continu superposé. Lorsque le relais de commutation US attire son armature, les deux soupapes S11 et S12 se trouvent commandées dans le sens opposé au précédent du fait de la per- mutation de leurs connexions avec les transformateurs réglables D1 et D, de sorte que la tension d'excitation s'établit brusquement à la valeur opposée.
En outre, un autre contact auxiliaire assure l'inversion de la polarité de l'élément à courant continu prévu dans l'appareillage de commande de grille, ce qui détermine passagèrement une élévation de la tension d'excitation. Cet- te élévation de la tension est éliminée par les relais temporisés Z1 ou Z2 au bout d'un temps réglable, adapté à la constante de temps du circuit magné- tique de l'enroulement excitateur.
Les Figs. 3 à 5 représentent d'autres exemples d'exécution qui permettent une élévation passagère de la tension d'excitation. Ici également, on superpose à l'appareillage de commande de grille un élément supplémentai- re à courant continu, lequel élément assure une élévation passagère de la tension d'une manière analogue à celle décrite ci-dessus.
Dans la Fig. 3, D11 désigne une self à courant alternatif et à noyau de fer portant un bobinage d'aimantation préalable x parcouru par le courant d'excitation du moteur réversible. Lorsque cet enroulement est parcou- ru par le courant d'excitation. la self subit une aimantation préalable et présente de ce fait un faible pouvoir inducteuro L'enroulement de courant alternatif de la self D11 est connecté en série avec une self non saturée
D12. Il en résulte que lorsque l'enroulement de la self D11 est parcouru par le courant d'excitation, il n'apparaît aux bornes de cette dernière qu'une faible tension alternative, laquelle est transformée en une tension continue par un redresseur auxiliaire H. Lors de l'inversion de la polarité du champ inducteur, le courant d'excitation faiblit et se réduit momentanément à zéro.
De ce fait, l'inductivité de Du augmente et donc aussi la tension continue u disponible aux bornes g1 et g2, laquelle est utilisée par l'intermédiaire de l'appareillage de commande de grille de la soupape ionique d'excitation, en vue d'une augmentation passagère de la tension de celle-ci. Une fois l'in- version du champ effectuée, la self D11 retourne à son état de saturation initial, ce qui met fin au processus d élévation de la tension d'excitation.
La Figo 4 représente un autre exemple pour la production d'une tension continue auxiliaire, laquelle détermine passagèrement une élévation de la tension d'excitation. La tension continue u prélevée aux bornes gi et g2 représente la différence entre la tension u1 soutirée aux bornes de la résistance W1, et qui est proportionnelle au courant d'excitation, et la tension u2 soutirée du diviseur de tension W2 et qui est proportionnelle à la tension d'excitation.
Dans les conditions d'exploitation normales, les tensions u1 et u2 pourraient par ex. s'annuler exactement, de façon que la tension résultante o soi t. égale à zéro
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Si, à ce moment, la tension d'excitation présente aux bornes e et d s'inverse brusquement, ce qui peut se produire sans transition grâce à l'absence d'inertie de la soupape ionique d'excitation fournissant cette tension, la tension u2 subit immédiatement la même modification. Par contre, la tension u1 ne peut pas suivre brusquement cette inversion rapide de la tension d'excitation, vu qu'elle ne varie pas avec le courant d'excitation conformément à la constante de temps du circuit du courant d'excitation.
De ce fait, la tension auxiliaire résultante u acquiert passagèrement une valeur considérable, laquelle est utilisée par l'intermédiaire de la comman- de de grille de la soupape ionique d'excitation en vue de l'élévation passa- gère de la tension d'excitation.
Finalement, la Fig. 5 représente un exemple visant à atteindre le même but et dans lequel on compare non plus des tensions proportionnelles au courant et à la tension d'excitation, mais des ampères-tours engendrés dans les enroulements d'aimantation préalable d'une self D21 à noyau de fer alimen- tée en courant alternatif.
L'enroulement d'aimantation préalable x de la self D21 est parcou- ru par le courant d'excitation, tandis que l'enroulement x1 est parcouru par un courant continu proportionnel à la tension d'excitation. Les deux excita- tions préalables s'annulent mutuellement en service normal. Lors de l'inver- sion de la polarité du champ, il s'opère passagèrement un déplacement de l'é- quilibre, comme il a été décrit plus haut, de sorte que la self D21 subit u- ne excitation passagère puissante. Ceci lui fait perdre la plus grande partie de son pouvoir inducteur. Une élévation de la tension apparaît aux bornes d'une résistance série R12 et peut être redressée par le redresseur auxiliai- re H,pour être prélevée aux bornes gl et g2 en vue de la commande de la soupape ionique d'excitation.
REVENDICATIONS.
1 - Montage pour l'alimentation des moteurs réversibles à exci- tation indépendante, à l'aide de soupapes ioniques ou mutateurs, le renverse- ment du couple, c'est-à-dire du sens de rotation, s'effectuant moyennant une inversion de la polarité du champ d'excitation du moteur, caractérisé par la prévision d'un système de commande qui agit de façon à conjuguer automatique- ment la commande de la grille de la soupape ionique avec l'inversion du champ du moteur réversible, de telle façon qu'avant chaque inversion du champ, le passage du courant dans le moteur est interrompu par la commande de la gril- le, le passage du courant étant seulement rétabli dans le circuit principal par la commande de la grille après l'achèvement de l'inversion du champ, et que, une fois le champ inversé, la soupape ionique est à nouveau connectée, mais avec une polarité inversée.