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DISPOSITIFS ELECTRONIQUES.DE COMMANDE.DE MOTEURS.
La présente invention concerne les dispositifs électroniques de commande de moteurs qui alimentent de courant alternatif un moteur à courant continu, par l'intermédiaire de redresseurs à décharge à gaz. Dans de tels dispositifs, les redresseurs qui fournissent le courant d'induit ou ceux qui fournissent le courant d'excitation, ou les deux, sont réglables de manière à assurer la régulation ou la commande de la vitesse du moteur° Il est de rè- gle de faire dépendre la conductance ou l'angle d'allumage de tels redres- seurs d'une tension de commande formée de plusieurs composantes, parmi les- quelles une tension réglable de détermination de vitesse d'amplitude normale- ment constante et une tension opposée fonction de la vitesse ayant une ampli- tude variable.
On pourvoit aussi les circuits de commande des redresseurs ré- glables de dispositifs de commande de limitation de courant qui réduisent partiellement ou totalement la durée de conductivité des redresseurs, quand le courant d'induit dépasse une valeur de surcharge donnée.
Le but général de l'invention, en ce qui concerne les dispositifs électroniques de commande de moteurs du type décrit, est de perfectionner ces dispositifs par simplification des circuits et réduction des éléments acces- soires nécessaires sans porter atteinte aux qualités du fonctionnement.
On a proposé d'exécuter les dispositifs limiteurs de courant pré- cités de telle manière que non seulement ils maintiennent la valeur moyenne du courant d'induit en-dessous d'un maximum déterminé mais encore qu'ils sup- priment les pointes élevées de courant se produisant lors des démarrages alors que le courant moyen est trop faible pour mettre le limiteur de courant nor- mal en action. L'invention a plus particulièrement pour but de procurer un tel limiteur de courant qui supprime efficacement ces pointes de courant ini- tiales au moyen d'un appareillage de commande beaucoup plus simple qu'il ne l'était auparavant pour cette application spéciale.
Un autre but de l'invention concerne les dispositifs de commande
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qui permettent un renversement de marche du moteur pour le freinage en gé- nératriceo La tension constante réglée pour la vitesse désirée du moteur et la tension variable, fonction de la vitesse, qui, dans le dispositif, est comparée à une tension constante de référence pour assurer la régulation de vitesse voulue, sont opposées l'une à l'autre en service régulier.
Pendant les périodes de récupération, au contraire, la tension fonction de la vi- tesse change de polarité, de sorte qu'il faut prévoir un dispositif qui inverse temporairement une des deux tensions qui s'opposent mutuellement, afin de maintenir la régulation de vitesse. L'invention a aussi pour but de procurer un dispositif de construction simple et robuste qui veille à mainte- nir la commande des redresseurs en service pendant les périodes de récupéra- tion, sans devoir recourir à une commutation ou à une tension de commande supplémentaire pour inverser une polairté, L'invention ressortira clairement de la description détaillée suivante d'une forme d'exécution préférée de l'invention,
représentée à ti- tre d'exemple au dessin annexé dont l'unique figure représente un dispositif de commande réversible pour la récupération, d'un moteur à courant continu.
Le dispositif de commande de moteur représenté reçoit son courant alternatif par l'intermédiaire d'un transformateur 1 ayant un secondaire principal 2 et deux secondaires auxiliaires 3 et 4. Le moteur à commander a un enroulement principal d'excitation indépendante 5 et un enroulement d'ex- citation série 6 consistant en un enroulement de compensation ou un enroule- ment auxiliaire ou les deux. L'induit 7 du moteur est mis en série avec l'excitation 6 et relié à la prise médiane du secondaire 2 par l'intermécliai re des contacts principaux 8, 9 et 10, 11 de deux contacteurs inverseurs F et R Le courant est envoyé au circuit d'induit par deux tubes redresseurs 12 et 13 du type à commande montés en redressement à double alternance, des thyratrons par exemple.
Les tubes 12 et 13 ont un conducteur cathodique coin-- mun 14 et leurs anodes respectives sont reliées aux extrémités du secondaire 2 à travers des primaires respectifs 15 et 16 d'un transformateur de courant 17 ayant un enroulement secondaire 18 à prise médiane.
Le contacteur de "marche avant "F a une bobine d'excitation 21 qui actionne les contacts principaux 8 et 9 susmentionnés ainsi que trois contacts auxiliaires 22. 23, 24. De même, la bobine d'excitation 25 du contacteur de "marche arrière R actionne les contacts auxiliaires 26, 27, 28 en plus des contacts principaux 10, 11. Les bobines 21 et 25 des contacteurs sont alimentées par le secondaire 4 du transformateur 1 à travers un contact "d'arrêt" normalement fermé 30, un contact.de "marche avant" 31 et un con- tact de "marche arrière't 32.
L'inducteur principal 5 du moteur est alimenté par le secondaire 2 du transformateur 1 à travers un redresseur 33 et reçoit une excitation pratiquement constante. L'inducteur 5 possède à ses bornes un diviseur de tension composé des résistances 34, 35 et d'un rhéostat potentiométrique in- termédiaire 36 dont le curseur porte la référence 37. La tension constante réglable prise au curseur du diviseur de tension sert de tension de référen- ce de vitesse dans le circuit de grille des redresseurs d'induit, comme il sera expliqué ultérieurement.
Le circuit de grille du redresseur d'induit 12 part de la grille de commande par une résistance de grille 38 et une résistance de couplage 39 pour aboutir à un point 40 connecté au redresseur 13, point auquel la grille de commande du redresseur 13 est aussi reliée par une résistance de grille 41 et une résistance de couplage 42. Les références 43 et 44 désignent des condensateurs de grille pour les tubes 12 et 13. Un condensateur 45, inséré entre le fil de cathode 14 de ces tubes et le point commun 40 des résistan- ces de couplage 39 et 42, sert à commander les conditions d'accélération du moteur et à éviter les pointes élevées de courant au début du démarrage et pendant les périodes d'inversion, comme il sera expliqué ultérieurement.
Une composante alternative de tension de grille pour les redresseurs d'in- duit est appliquée aux deux résistances 39 et 42. Cette composante alterna- tive est fournie par le secondaire 3 du transformateur 1 à travers un trans- formateur déphaseur 46 et un circuit déphaseur associé 47.
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Le circuit de grille des deux tubes 12 et 13 part du point 40 par les résistances 49 et 50, passe par un des contacts 27 ou 23, en admettant qu'un des deux est fermé, une résistance 51 pour aboutir au curseur 37 du rhéostat de réglage de vitesse 36 et par la résistance 35 à l'inducteur 6. De l'inducteur 6. le circuit de grille passe par le contact 8 ou 10, suivant que l'un ou l'autre est fermé, 7.$induit 7 et de là par le contact 9 ou 11, suivant que 1-'un ou l'autre est fermé, pour aboutir au fil de cathode 14 des tubes redresseurs 12 et 13.
Le circuit de grille qui vient d'être décrit contient plusieurs éléments servant de sources de composantes de grille. Une de ces sources est représentée par les résistances de couplage 39 et 42 qui, comme il a été dit, reçoivent une composante alternative de tension de grille. Cette composante alternative est déphasée par exemple de 1000 en arrière par rapport à la ten- sion anodique des tubes respectifs. La seconde source de composante de tension de grille est représentée par la combinaison de la résistance 35 et de la par- tie dérivée du rhéostat 36 et fournit une composante de tension constante ré- glable dont l'amplitude choisie détermine la vitesse de marche présumée du mo- teur.
L'induit 7 du moteur représente une troisième source de composante de tension de grille parce qu'il applique au circuit de grille la tension à ses bornes, laquelle agit en opposition par rapport à la tension de référence de commande de vitesse susmentionnée.S'il n'y avait pas d'autre source de compo- sante de tension de grille, le dispositif, quand il est en service, tendrait à commander le moteur de façon que la tension à ses bornes soit pratiquement compensée par la tension de référence de vitesse réglée.Gomme la tension aux bornes du moteur n'est pas une mesure précise de la vitesse du moteur, il n'est possible d'obtenir une commande de la vitesse indépendante des varia- tions de charge du moteur que si l'on applique une composante de tension cor- rectrice au circuit de grille,
proportionnelle à la chute de tension I R ou au courant de charge de l'induit. Les deux résistances reliées en série 49 et 50'forment, en combinaison avec le dispositif de commande sensible au cou- rant décrit présentement une quatrième source de composante de tension de grille qui fournit une tension de grille correctrice de ce genre.
Les résistances 49 et 50 sont connectées aux bornes du circuit de sortie d'un redresseur 52 alimenté par le secondaire 18 du transformateur de courant précité, en parallèle avec une résistance de charge 53. Un condensa- teur de filtrage ou de régulation 54 est mis aux bornes du circuit de sortie du redresseur 52. La liaison entre le fil de cathode 55 du redresseur 52 et la résistance 49 comprend un dispositif à résistance réglable représenté sous la forme de trois résistances de valeurs différentes 57, 58 et 59 et d'un commutateur de sélection 60.
Quand le dispositif est en service, le cou- rant d'induit traversant les primaires 15 et 16 du transformateur 17 alimen- te le circuit d'entrée du redresseur 52 au moyen d'une tension proportion- nelle au courant d'induit.' En conséquence, la tension redressée appliquée aux bornes des résistances 49 et 50 varie en fonction du courant de charge ou de la chute de tension I R dans le circuit d'induit, l'amplitude de cette tension dépendant de la position du sélecteur 60 De cette manière la ten- sion de grille résultante pour les redresseurs d'induit est corrigée de sor- te que le dipositif règle la vitesse du moteur de façon à la maintenir à la valeur déterminée par le réglage voulu du rhéostat de commande de vitesse 36.
Le dispositif comprend aussi un dispositif électronique limiteur de courant servant à limiter le courant d'induit à une valeur maximum déter- minée pendant les démarrages, les inversions de marche et les surcharges.
Ce dispositif comprend un tube à décharge à gaz 70 ayant une tension de rup- ture donnée, par exemple un tube à lueur classique régulateur. L'anode du tube 70 est reliée au fil de cathode 55 du redresseur 52, tandis que sa ca- thode est reliée par une résistance 61 au fil de cathode 14 des redresseurs d'induit 12 et 13. En cours de fonctionnement, le passage du courant (I) dans l'induit 7 produit une tension (E) aux bornes d'une des trois résistances li- miteuses de courant (57 à 59) et aux bornes des résistances 49 et 50. Comme les résistances limiteuses de courant ont une valeur élevée, la plus grande partie de la tension (E) se trouve à leurs bornes.
Si, par exemple, la va- leur du courant d'induit (I) est telle que la tension (E) est de 200 volts
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et que le tube 70 s'ionise donc, un courant circule dans la résistance 61, l'induit 7, l'inducteur 6, la résistance'35, le potentiomètre 36, le curseur 37, la résistance 51 et le contact 23 ou 27. Le passage de ce courant dans la résistance 51 produit une chute de tension telle que les grilles des re- dresseurs d'induit sont polarisées négativement vers conductance faible ou cut-off.
Le fonctionnement du dispositif complet est le suivant. Quand le transformateur 1 est sous tension et que le moteur se trouve arrêté, la fer- meture du contact de démarrage de marche avant 31 ferme le circuit d'alimen- tation de la bobine 21 qui provoque l'enclenchement du contacteur de marche avant F et son verrouillage par le contact 22. Le contacteur reste donc fermé quand on relâche le bouton de démarrage 31 et ne se rouvre que par l'action- nement du bouton d'arrêt 30 ou du bouton d'inversion du sens de marche 32.
Le contacteur F, à l'enclenchement,ferme le circuit d'induit aux contacts 8 et 9 et le circuit de grille de redresseur d'induit au contact 23. Au dé- but, une tension positive de grille prise aux bornes du rhéostat de commande de vitesse 36 et de la résistance 35 agit et tend à rendre les redresseurs d'induit 12 et 13 conducteurs, Cependant, le condensateur 45 prend une charge et réduit le potentiel positif des grilles des redresseurs à l'origine. Au fur et à mesure que le condensateur 45 se charge, le potentiel de grille po- sitif augmente et le point d'allumage des deux redresseurs d'induit est gra- duellement avancé, les rendant de plus en plus conducteurs. Pendant ce temps, la tension appliquée à travers les redresseurs à l'induit du moteur augmente et celui-ci accélère.
L'angle définitif de conduction des tubes redresseurs dépend de la position choisie pour le curseur du potentiomètre 36. L'effet retardateur du condensateur 45 cesse quand le condensateur est entièrement chargé, Ceci se produit après plusieurs cycles de tension anodique. Cet ef- fet perdure assez longtemps pour supprimer les pointes élevées de démarra- ge du courant d'induit qui ne peuvent pas être neutralisées par la limitation de courant.du tube à lueur 70 et son circuit associé, parce que ces disposi- tifs limiteurs n'entrent en action que lorsque le courant d'induit a atteint une valeur moyenne suffisante.
A la cessation de l'action de limitation du courant et de réglage de l'accélération du condensateur 45 ou un rien plus tard, le tube 70 devient capable de limiter le courant d'induit et de régler donc l'accélération du moteur jusqu'à ce qu'il atteigne sa valeur normale.
Après cela, quand le moteur tourne à la vitesse désirée, le tube limiteur de courant 70 reste normalement non-conducteur et n'intervient pas dans la ré- gulation de vitesse aussi longtemps que le moteur n'est pas surchargé, arrêté ou inversé par pression du bouton 30 ou 32. La valeur du courant d'induit à laquelle le tube régulateur de tension 70 fonctionne par ionisation dépend de la position choisie pour le sélecteur 60 et le dispositif limiteur peut être facilement adapté aux exigences d'un cas particulier. La compensation de la chute de tension I R peut aussi être réglée en fonction des conditions de cas particuliers en choisissant en conséquence la valeur des résistances 49 et 50.. Il faut remarquer que les résistances 50, 34 et 35 peuvent être utilisées ou omises suivant les cas de marche déterminés.
La plupart des mo- teurs n'utilisent-qu'une petite partie de la résistance 49 dans son circuit, et, dans ce cas, la résistance 50 est remplacée par un cavalier. De même s'il faut la gamme de vitesses maximum de 20 : 1, les résistances 34 et 35 peuvent être remplacées par des cavaliers.
Si, lorsque lemteur tourne en marche avant, on enfonce le bou- ton de marche arrière 32, les opérations suivantes se réalisent. Le circuit de la bobine 21 est coupé à hauteur du contact 32, le contacteur de marche avant F déclenche et ouvre le circuit d'induit aux contacts 8, 9 ainsi que le circuit de grille des redresseurs au contact 23. A cause de la conduc- tion de grille, la charge positive accumulée dans le condensateur 45 baisse rapidement, et ce dernier se trouve immédiatement en condition d'opération de commande de retardement répétée. Le circuit de la bobine 25 se ferme par le contact 32 et le contacteur d'inversion de marche R enclenche et se ver- rouille par le contact 26.
A ce moment, les contacts 10 et 11 ferment le
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circuit d'induit, l'induit étant connecté avec la]2oIà.rïité::LmrenfeA.ce mamen:l;.1e moteur tounetoujours dans le sens de la marche avant, de sorte que sa force
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contre-électromotrice E M F agit dans le-circuit de grille des redresseurs d'induit 12, 13 mais dans le même sens que la tension de référence de vites- se. 'Le moteur est ainsi soumis au freinage par récupération et ralentit très rapidement de manière à renverser son sens de rotation sous la comman- de de l'énergie maintenant inversée provenant des redresseurs d'induit.
Au début, le ralentissement de l'augmentation du potentiel de grille positif causé par la charge du condensateur 45 impose de nouveau une limitation du courant d'induit jusqu'à ce que, après deux ou trois cycles, le tube 70 s'ionise et assume lui-même la fonction de limiter le courant d'induit. Une fois le tube 70 ionisé, l'accélération négative et positive de l'induit, au renversement du sens de marche, est réglée par les paramètres du circuit li- miteur de courant.
De préférence, ces paramètres sont proportionnels de fa- çon que le moteur puisse passer de vitesse maximum avant à vitesse maximum arrière sans perte de contrôle de grille dans les tubes 12, 13 et sans en- dommager ceux-ci, On remarquera que pendant l'inversion du sens de marche, la tension de référence de vitesse et la force contre-électromotrice du moteur sont incapables d'assurer au début la régulation de la vitesse. A ce moment cependant, l'effet du circuit de grille normal est surpassé par la po- larisation de grille fournie par le tube à lueur 70 devenu conducteur.
Le circuit limiteur de courant intervient donc dans la commande du freinage et de l'accélération ultérieure en sens inverse; et quand l'effet de limitation de courant cesse, la tension de référence de vitesse et la force contre- électromotrice E M F sont de nouveau opposées l'une à l'autre et capables d'assurer la régulation de la vitesse.
Afin d'assurer un effet de freinage pendant le bref intervalle entre l'ouverture d'un contacteur et la fermeture de l'autre, une résistance de freinage dynamique 62 peut être mise aux bornes de l'induit par 1-linter- médiaire des contacts 24 et 28 de façon qu'elle n'intervienne que quand les deux contacteurs sont fermés. Une telle résistance de freinage dynamique est évidemment efficace aussi pendant toute la période de décélération, quand le moteur est amené à l'arrêt par enfoncement du bouton d'arrêt 30.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif de commande électronique de moteur, comprenant une alimentation à courant alternatif, un moteur à courant continu, deux redres- seurs électroniques à commande montés en redressement à double alternance entre le moteur et la source et servant à amener du courant continu de la source au moteur, les redresseurs ayant un conducteur de cathode commun et des circuits de commande distincts, ceux-ci ayant un point de jonction et, en commun, une dérivation allant de ce point à ce conducteur de cathode, un dispositif de commande de tension variable inséré dans cette dérivation pour commander ensemble les deux redresseurs, et un condensateur inséré entre le conducteur et le point de jonction à charger de fagon variable par la ten- sion du dispositif de commande.
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ELECTRONIC CONTROL DEVICES FOR MOTORS.
The present invention relates to electronic devices for controlling motors which supply an alternating current to a direct current motor, via gas discharge rectifiers. In such devices, the rectifiers which provide the armature current or those which provide the excitation current, or both, are adjustable so as to provide regulation or control of the speed of the motor. gle to make the conductance or the firing angle of such rectifiers depend on a control voltage formed from several components, among which an adjustable voltage for determining the speed of normally constant amplitude and a voltage opposite function of the speed having variable amplitude.
The control circuits of the adjustable rectifiers are also provided with current limiting control devices which partially or totally reduce the conductivity time of the rectifiers, when the armature current exceeds a given overload value.
The general aim of the invention, with regard to electronic motor control devices of the type described, is to improve these devices by simplifying the circuits and reducing the accessory elements required without compromising the qualities of operation.
It has been proposed to execute the aforementioned current limiting devices in such a way that they not only maintain the average value of the armature current below a determined maximum but also that they suppress the high peaks of current occurring during starts when the average current is too low to activate the normal current limiter. A more particular object of the invention is to provide such a current limiter which effectively suppresses these initial current peaks by means of much simpler control gear than was previously the case for this special application.
Another object of the invention relates to control devices
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which allow the motor to reverse for generator braking o The constant voltage set for the desired motor speed and the variable voltage, a function of the speed, which, in the device, is compared to a constant reference voltage for regulating the desired speed, are opposed to each other in regular service.
During the recovery periods, on the contrary, the voltage as a function of the speed changes polarity, so that a device must be provided which temporarily reverses one of the two voltages which oppose each other, in order to maintain the speed regulation. . Another object of the invention is to provide a device of simple and robust construction which ensures that the control of the rectifiers in service is maintained during the recovery periods, without having to resort to switching or to an additional control voltage for this purpose. invert a polarity, the invention will emerge clearly from the following detailed description of a preferred embodiment of the invention,
shown by way of example in the appended drawing, the only figure of which represents a reversible control device for the recovery of a direct current motor.
The motor controller shown receives its alternating current through a transformer 1 having a main secondary 2 and two auxiliary secondaries 3 and 4. The motor to be controlled has a main independent excitation winding 5 and a winding d. Series 6 excitation consisting of a compensating winding or an auxiliary winding or both. The armature 7 of the motor is placed in series with the excitation 6 and connected to the center tap of the secondary 2 by the intermediary of the main contacts 8, 9 and 10, 11 of two change-over contactors F and R The current is sent to the armature circuit by two rectifier tubes 12 and 13 of the control type mounted in half-wave rectification, thyratrons for example.
Tubes 12 and 13 have a wedge-mun 14 cathode conductor and their respective anodes are connected to the ends of secondary 2 through respective primaries 15 and 16 of a current transformer 17 having a mid-tap secondary winding 18.
The "forward" contactor F has an excitation coil 21 which actuates the aforementioned main contacts 8 and 9 as well as three auxiliary contacts 22. 23, 24. Likewise, the excitation coil 25 of the "reverse" contactor R actuates the auxiliary contacts 26, 27, 28 in addition to the main contacts 10, 11. The coils 21 and 25 of the contactors are supplied by the secondary 4 of the transformer 1 through a normally closed "stop" contact 30, a contact . of "forward" 31 and a "reverse" contact 32.
The main inductor 5 of the motor is supplied by the secondary 2 of the transformer 1 through a rectifier 33 and receives a practically constant excitation. The inductor 5 has at its terminals a voltage divider composed of resistors 34, 35 and an intermediate potentiometric rheostat 36, the cursor of which bears the reference 37. The adjustable constant voltage taken at the cursor of the voltage divider serves as voltage. speed reference in the gate circuit of the armature rectifiers, as will be explained later.
The gate circuit of the armature rectifier 12 leaves the control gate through a gate resistor 38 and a coupling resistor 39 to end at a point 40 connected to the rectifier 13, at which point the control gate of the rectifier 13 is also connected by a grid resistor 41 and a coupling resistor 42. The references 43 and 44 designate grid capacitors for the tubes 12 and 13. A capacitor 45, inserted between the cathode wire 14 of these tubes and the common point 40 of the coupling resistors 39 and 42, serve to control the acceleration conditions of the motor and to avoid high current peaks at the start of starting and during periods of reversal, as will be explained later.
An AC grid voltage component for the induction rectifiers is applied to the two resistors 39 and 42. This AC component is supplied by the secondary 3 of the transformer 1 through a phase-shifting transformer 46 and a phase-shifting circuit. partner 47.
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The grid circuit of the two tubes 12 and 13 starts from point 40 via resistors 49 and 50, passes through one of contacts 27 or 23, assuming that one of the two is closed, a resistor 51 to end at cursor 37 of the rheostat speed adjustment 36 and by resistance 35 to inductor 6. From inductor 6. the gate circuit passes through contact 8 or 10, depending on whether one or the other is closed, 7. $ induced 7 and from there by contact 9 or 11, depending on whether one or the other is closed, to end at the cathode wire 14 of the rectifier tubes 12 and 13.
The grid circuit which has just been described contains several elements serving as sources of grid components. One of these sources is represented by the coupling resistors 39 and 42 which, as has been said, receive an AC component of gate voltage. This AC component is phase-shifted, for example, by 1000 backwards with respect to the anode voltage of the respective tubes. The second gate voltage component source is represented by the combination of resistor 35 and the derivative part of rheostat 36 and provides an adjustable constant voltage component whose chosen amplitude determines the presumed running speed of the rheostat. engine.
The motor armature 7 represents a third source of gate voltage component because it applies voltage across its terminals to the gate circuit, which acts in opposition to the aforementioned speed control reference voltage. there was no other source of the gate voltage component, the device, when in use, would tend to control the motor so that the voltage across it was substantially offset by the reference voltage of Since the voltage at the motor terminals is not an accurate measure of motor speed, it is only possible to obtain speed control independent of motor load variations if one applies a corrective voltage component to the gate circuit,
proportional to the voltage drop I R or to the load current of the armature. The two series connected resistors 49 and 50 'form, in combination with the current sensitive controller described herein, a fourth gate voltage component source which provides such a corrective gate voltage.
The resistors 49 and 50 are connected to the terminals of the output circuit of a rectifier 52 supplied by the secondary 18 of the aforementioned current transformer, in parallel with a load resistor 53. A filtering or regulating capacitor 54 is placed. at the terminals of the output circuit of the rectifier 52. The connection between the cathode wire 55 of the rectifier 52 and the resistor 49 comprises an adjustable resistance device represented in the form of three resistors of different values 57, 58 and 59 and of a selection switch 60.
When the device is in use, the armature current through the primaries 15 and 16 of transformer 17 feeds the input circuit of rectifier 52 by means of a voltage proportional to the armature current. Consequently, the rectified voltage applied to the terminals of resistors 49 and 50 varies as a function of the load current or of the voltage drop IR in the armature circuit, the amplitude of this voltage depending on the position of the selector 60. Thus the resulting grid voltage for the armature rectifiers is corrected such that the device adjusts the motor speed to maintain it at the value determined by the desired setting of the speed control rheostat 36.
The device also comprises an electronic current limiting device serving to limit the armature current to a determined maximum value during starts, reversals and overloads.
This device comprises a gas discharge tube 70 having a given breakdown voltage, for example a conventional regulator glow tube. The anode of the tube 70 is connected to the cathode wire 55 of the rectifier 52, while its cathode is connected by a resistor 61 to the cathode wire 14 of the armature rectifiers 12 and 13. During operation, the passage current (I) in the armature 7 produces a voltage (E) across one of the three current limiting resistors (57 to 59) and across resistors 49 and 50. As the current limiting resistors have a high value, most of the voltage (E) is at their terminals.
If, for example, the value of the armature current (I) is such that the voltage (E) is 200 volts
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and that the tube 70 therefore ionizes, a current flows in the resistor 61, the armature 7, the inductor 6, the resistor '35, the potentiometer 36, the cursor 37, the resistor 51 and the contact 23 or 27 The passage of this current through resistor 51 produces a voltage drop such that the gates of the armature rectifiers are negatively biased towards low conductance or cut-off.
The operation of the complete device is as follows. When transformer 1 is energized and the motor is stopped, closing the forward start contact 31 closes the supply circuit for coil 21 which causes the forward contactor F to switch on. and its locking by the contact 22. The contactor therefore remains closed when the start button 31 is released and is only reopened by actuating the stop button 30 or the travel direction reversal button 32.
Contactor F, when it is switched on, closes the armature circuit at contacts 8 and 9 and the armature rectifier grid circuit at contact 23. At the start, a positive grid voltage taken at the terminals of the rheostat. Speed control 36 and resistor 35 acts and tends to make the armature rectifiers 12 and 13 conductive, however, the capacitor 45 takes a load and reduces the positive potential of the rectifier gates originally. As capacitor 45 charges, the positive gate potential increases and the ignition point of the two armature rectifiers is gradually advanced, making them more and more conductive. During this time, the voltage applied across the rectifiers to the armature of the motor increases and the motor accelerates.
The final conduction angle of the rectifier tubes depends on the position chosen for the slider of the potentiometer 36. The delay effect of the capacitor 45 ceases when the capacitor is fully charged. This occurs after several cycles of anode voltage. This effect lasts long enough to suppress the high starting spikes of the armature current which cannot be neutralized by the current limiting. Of the glow tube 70 and its associated circuit, because these limiting devices only come into action when the armature current has reached a sufficient average value.
Upon cessation of the current limiting and acceleration adjusting action of the capacitor 45 or nothing later, the tube 70 becomes capable of limiting the armature current and therefore adjusting the acceleration of the motor up to until it reaches its normal value.
After that, when the motor is running at the desired speed, the current limiting tube 70 normally remains non-conductive and does not intervene in speed regulation as long as the motor is not overloaded, stopped or reversed by. pressure of button 30 or 32. The value of the armature current at which the voltage regulator tube 70 operates by ionization depends on the position chosen for the selector 60 and the limiting device can be easily adapted to the requirements of a particular case. The compensation of the IR voltage drop can also be adjusted according to the conditions of particular cases by choosing the value of resistors 49 and 50 accordingly. Note that resistors 50, 34 and 35 can be used or omitted according to determined market cases.
Most motors only use a small portion of resistor 49 in its circuit, and in this case resistor 50 is replaced by a jumper. Likewise if the maximum speed range of 20: 1 is required, resistors 34 and 35 can be replaced by jumpers.
If the reverse button 32 is pressed while the machine is running in forward direction, the following operations are carried out. The coil circuit 21 is cut at contact 32, the forward contactor F triggers and opens the armature circuit at contacts 8, 9 as well as the grid circuit of the rectifiers at contact 23. Because of the conductor - gate, the positive charge accumulated in the capacitor 45 drops rapidly, and the latter is immediately in the condition of repeated delay control operation. The circuit of the coil 25 is closed by the contact 32 and the reversing contactor R engages and is locked by the contact 26.
At this time, contacts 10 and 11 close the
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armature circuit, the armature being connected with the] 2oIà.rïité :: LmrenfeA.ce mamen: l; .1st motor always turns in the direction of forward travel, so that its force
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back electromotive E M F acts in the gate circuit of the armature rectifiers 12, 13 but in the same direction as the reference speed voltage. The motor is thus subjected to regenerative braking and slows down very rapidly so as to reverse its direction of rotation under the control of the now reversed energy from the armature rectifiers.
At first, the slowing of the increase in positive gate potential caused by the charging of capacitor 45 again imposes limitation of the armature current until, after two or three cycles, tube 70 ionizes and itself assumes the function of limiting the armature current. Once the tube 70 is ionized, the negative and positive acceleration of the armature, on reversal of the direction of travel, is regulated by the parameters of the current limiting circuit.
Preferably, these parameters are proportional so that the motor can go from maximum forward speed to maximum rear speed without losing grid control in tubes 12, 13 and without damaging them. It will be noted that during l The reversal of the direction of travel, the speed reference voltage and the back-electromotive force of the motor are unable to ensure the speed regulation at the start. At this time, however, the effect of the normal gate circuit is overridden by the gate polarization provided by the glow tube 70 which has become conductive.
The current limiting circuit is therefore involved in controlling the braking and subsequent acceleration in the opposite direction; and when the current limiting effect ceases, the speed reference voltage and the back electromotive force E M F are again opposed to each other and able to provide speed regulation.
In order to ensure a braking effect during the brief interval between the opening of one contactor and the closing of the other, a dynamic braking resistor 62 can be connected to the terminals of the armature through 1-through the contacts 24 and 28 so that it intervenes only when the two contactors are closed. Such a dynamic braking resistor is obviously also effective throughout the deceleration period, when the motor is brought to a stop by pressing the stop button 30.
CLAIMS.
1. Electronic motor control device, comprising an AC power supply, a DC motor, two electronically controlled rectifiers mounted in full-wave rectification between the motor and the source and for supplying DC current from the source. source to the motor, the rectifiers having a common cathode conductor and separate control circuits, the latter having a junction point and, in common, a branch from that point to that cathode conductor, a voltage control device variable inserted in this branch to control the two rectifiers together, and a capacitor inserted between the conductor and the junction point to be charged variably by the voltage of the control device.