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SYSTEME D'EQUILIBRAGE DYNAMIQUE D'ORGANES'TOURNANTS-DE MACHINES
La rotation de rotors non parfaitement équilibrés par rapport à l'axe de rotation provoque des vibrations de la masse tournante qui don- nent lieu à une usure rapide des paliers et de la machine. Lors des essais on a soin d'éliminer soigneusement toute asymétrie du rotor d'une machine électrique par rapport à son axe sur des machines à équilibrer spéciales.
L'emploi des machines à équilibrer est très malaisé, même pra- tiquement impossible pour les rotors des moteurs et des générateurs électri- ques de grande puissance. Cette invention permet, grâce à l'emploi de l'é- lectrotechnique, d'éliminer les machines à équilibrer et d'effectuer l'é- quilibrage des organes tournants des machines électriques directement sur les paliers des machines, en faisant tourner le rotor à la vitesse d'exer- cice ou à toute autre vitesse.
L'invention vise également une méthode permettant de calculer l'importance de la masse déterminant le déséquilibre dynamique et le plan diamétral dans lequel cette masse .se trouve.
Le principe fondamental de l'invention consiste en ce que l'on révèle le déplacement dans une direction déterminée des paliers dû au désé- quilibre du rotor de la machine rotative, l'on transforme ce déplacement en une impulsion électrique et l'on transmet cette impulsion à travers un amplificateur à un oscillographe à rayons cathodiques.
Gomme la description détaillée de l'invention le fera compren- dre, la cadence du pinceau cathodique de l'oscillographe est mise en syn- chronisme avec la période du moteur et outre l'impulsion engendrée par le déséquilibre du rotor, une deuxième impulsion se transmet à l'oscillogra- phe. Cette impulsion sera dénommée "impulsion de référence" et qui se vé- rifie chaque fois qu'un plan diamétral déterminé du rotor passe par une position fixe.
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L'invention sera expliquée en se référant aux dessins ci-joints, dans lesquels :
La figure 1 est une vue schématique de la disposition de l'appa- reillage;
La figure 2 est une vue schématique d'une variante de la dispo- sition de l'appareillage;
La figure 3 montre un dispositif pour engendrer deux tensions sinusoïdales ayant une fréquence égale à la fréquence de rotation du rotor;
La figure 4 montre en plan un comparateur électrique;
La figure 5 est une vue en coupe de la figure 4 suivant la ligne A-A;
La figure 6 est un oscillogramme à balayage rectiligne, dans lequel sont visibles le signal de référence et le signal dû au déséquilibre du rotor;
La figure 7 est un oscillogramme à balayage circulaire, dans lequel sont encore visibles le signal de référence et le signal dû au désé- quilibre du rotor;
La figure 8 donne une méthode graphique pour déterminer la posi- tion du plan dans lequel se trouve la masse déterminant le déséquilibre.
Sur le dessin (figo 1) 1 indique le rotro fixé à l'arbre 2 et monté sur des paliers 3, 3'. Sur l'arbre 2 est fixée, à l'aide d'un collier 4,une roue munie d'une saillie en caoutchouc 6, frappant à chaque tour l'extrémité d'un bras 7, dont l'extrémité opposée agit sur une capsule pié- zoélectrique 8, reliée à travers l'amplificateur 9 à la plaque horizontale 10 d'un oscillographe à rayons cathodiques.
Un élément 11 appuie contre le palier 3' et est relié à un quartz piézoélectrique 12, dont la distance de l'élément est réglée à l'ai- de d'une vis micrométrique 14. Le quartz 12 est relié à travers un amplifi- cateur 15 à la même plaque horizontale 10 de l'oscillographe à rayons ca- thodiques, à laquelle est reliée la sortie de l'amplificateur 9. Une des plaques verticales 16 de l'oscillographe à rayons cathodiques est reliée à un dispositif de balayage 17.
Initialement l'on ne détermine que l'impulsion produite par le frottement de la saillie 6 contre la barre 7 et, sur la base de cette impulsion, on règle le dispositif de balayage de façon à le mettre en syn- chronisme avec la période de rotation de la machine, en obtenant ainsi sur l'écran de l'oscillographe un signal ..fixe. La longueur de la trace horizon- tale du pinceau de rayons cathodiques correspond à un tour complet de l'ar- bre du rotor. En rapprochant l'élément 11 du palier 3', le quartz 12 est soumis à une tension due aux déplacements du palier 3' et produit des im- pulsions électriques qui se transmettent, à travers l'amplificateur 15, à la plaque horizontale 10 de l'oscillographe.
Sur l'écran de l'oscillographe l'on obtient ainsi deux signaux A et B (figo 6) dont le premier correspond à l'impulsion de référence et le deuxième est produit par le déséquilibre du rotor. Puisque le tracé oscillographique, provoqué par la synchronisa- tion du balayage, correspond à un tour du rotor et, à des longueurs déter- minées, sur ce tracé correspondant des angles déterminés de rotation du moteur, il est possible de graduer le tracé en degrés et de lire ainsi di- rectement en degrés l'angle Ó existant entre le plan diamétral P1 dans lequel se trouve la saillie de référence et le plan diamétral P2 dans le- quel se trouve la masse déterminant le déséquilibre dynamique (figure 8).
Pour déterminer l'importance de la masse provoquant le désé- quilibre dynamique, l'on ajoute un poids P sur un autre plan diamétral P3 formant avec P1 un angle 8 et on lit l'angle # formé par la résultante R des composantes de déséquilibre dynamique avec le plan P1 de la roue munie d'une saillie.
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En traçant (figo 8) de l'extrémité du segment OP la parallèle OX jsqu'à ce qu'elle rencontre la résultante R, l'on obtient le segment RP qui donne, à la même échelle que celle du segment OP, la valeur de la masse déterminant le déséquilibre dans le plan P2.
La détermination de l'angle Ó peut être effectuée en utili- sant, au lieu du balayage rectiligne, le balayage circulaire du pinceau de rayons cathodiques. L'àvantage de cette variante consiste en ce que, le tracé sur l'oscillographe étant considérablement plus long, une meilleure précision est possible pour la déterminantion de l'angle Ó
On peut obtenir le balayage circulaire en alimentant une plaque verticale et une plaque horizontale de l'oscillographe par deux tensions sinusoïdales d'ampleur égale déphasées de 90 et ayant une période égale à la période de rotation de l'arbre du rotoro Le dispositif pour obtenir ces deux tensions (fig.
2) peut être constitué par un générateur de type spé- cial 28 ayant un stator bipolaire alimenté par une source de courant con- tinu et actionné par l'axe 2 du moteur en cours d'essai à travers un rac- cordement flexible 18.
Le rotor du générateur 28 comporte deux enroulements égaux à nombre élevé de spires, agencés de façon à donner deux tensions sinusoïda- les déphasées de 90 . Chacun de ces enroulements est relié par l'une de ses extrémités à la terre et par l'autre extrémité l'un des enroulements est relié à la plaque horizontale 10 de l'oscillographe et l'autre à la plaque verticale 16.
Le diagramme obtenu se présente dans ce cas comme montré à la figure 7, et on peut y lire directement l'angle formé entre le plan radial où se trouve la saillie 6 et le plan dans lequel se trouve la masse détermi- nant le déséquilibre. On peut déterminer la valeur de cette masse par une méthode graphique parfaitement semblable à celle décrite précédemment.
Soit en utilisant le balayage rectiligne, soit en utilisant le balayage circulaire, on peut répéter les calculs sur les deux paliers de la machine.
Les déplacements du palier de l'arbre peuvent être déterminés, par un comparateur électrique au lieu d'un quartz piézoélectrique. Cet ap- pareil (figo 4 et 5) comporte un index mobile 19 commandé, à travers un système d'amplification à roues dentées, par le déplacement d'une tige 20 le long de son axe et un contre-index 21 déplaçable sur un cadran gradué 22.
L'index 19 et le contre-index 21 font partie d'un circuit magnétique, dont la réluctarice devient minimum aux moments où l'index et le contre-index sont en vis à viso Une bobine 23 (fige 5) est insérée dans le circuit magnétique et est alimentée par un générateur de courant continu 24, et une deuxième bobine 25 est insérée dans le même circuit. Ces variations de flux magné- tiques produites à travers la bobine 25 produisent aux extrémités de cette bobine une force électro-motrice induite, qui est envoyée à travers un am- plificateur à la plaquette horizontale 10 de l'oscillographe.
A chaque tour du rotor l'index passe devant le contre-index 21, ferme le circuit magnéti- que et engendre dans la bobine une tension induite qui est amenée à l'oscil- lographeo
Le balayage circulaire obtenu par la méthode décrite précéde ment présuppose que l'arbre de la machine en cours d'essai présente des saillies et des points de prise pour la fixation du raccordement actionnant le générateur 28 de courant biphasé.
On peut actionner le générateur de manières autres que celle décrite.
Si l'on doit, par exemple, équilibrer un générateur synchrone produisant un courant, dont la fréquence est un multiple entier de la fré- quence de rotation du rotor, on réduit la tension produitepar le généra- teur à une valeur convenable à travers le réducteur de tension 25 (figo 3), dont la machine en cours d'essai est munie normalement, cette tension ser- vant à faire tourner un moteur synchrone 26 calé sur le générateur biphasé
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28 à travers un variateur de vitesse 27.
Le variateur de vitesse 27 réduit la fréquence de rotation de l'arbre du moteur synchrone selon un nombré qui est égal au nombre des pai- res polaires existant dans le générateur synchrone,. Le générateur de tension 17 pour les plaquettes de l'oscillographe tourne ainsi à la même vitesse an- gulaire à laquelle tourne l'arbre 2 de la machine d'essai.
Les appareils qui indiquent les oscillations du palier du rotor n'ont été donnés dans la description qui précède qu'à titre, indicatif, il en est de même du procédé pour déterminer la position de référence sur l'os- cillogramme. Le plan dans lequel se trouve la masse déterminant le désé- quilibre dynamique du rotro peut aussi être déterminé directement en dépla- çant la saillie 6 jusqu'à ce que le signal de référence et¯le signal dû au déséquilibre du moteur se superposent. Cette méthode est, pratiquement, plus laborieuse, car la superposition des deux signaux ne peut être obtenue qu'après des tentatives répétées. On déplace plus aisément le bras mobile 7 (figure 1) le long de la périphérie de l'arbre 2 jusqu'à ce que l'on fasse coïncider sur l'oscillographe les signaux de référence et de déséquilibre.
REVENDICATIONS.
"Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y appor- ter tous perfectionnements ou modifications qui nous paraîtraient nécessai- res, nous revendiquons comme notre propriété exclusive et privative"
1 ) Procédé pour la correction du déséquilibre dynamique d'un rotor, caractérisé en ce que l'on envoie simultanément sur l'écran d'un oscillographe à rayons cathodiques deux signaux, dont l'un est commandé par la rotation du rotor et l'autre dépend du déséquilibre dynamique éven- tuel du rotor.