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SYSTEMFSD'INDICATION DE VITESSE ET DE COMMANDE AUTOMATIQUE,
Dans certaines,applications de moteurs électriques, il est nécessaire de commander une action de réglage, d'arrêt ou de signalisation, en fonction de la vitesse du mobile entraîné., de son parcours, de la nature ou de l'importance de la charge, etc.. Les problèmes de ce genre se posent notamment dans le cas de divers appareils de levage, tels que les ascenseurs, ou treuils de mines, ou bien dans le cas de laminoirs réversibles et d'autres applications.
Si l'on fait appel à des indicateurs de vitesse habituels, tels que les dynamos tachymétriques, il faut utiliser des relais intermédiaires dont l'action discontinue ne permet pas d'utiliser toutes les valeurs intermédiaires de la vitesse pour commander, par exemple, l'arrêt précis du mobile entraîné. D'autre part, les systèmes connus ne permettent pas de réaliser facilement l'action automatique voulue à un moment précis qui doit dépendre à la fois de la vitesse et de la charge entraînée.
La présente invention, due à Mr. Fernand Charles WATTHE, a pour objet d'éliminer ces inconvénients. Elle vise notamment à réaliser des systèmes simples et robustes de commande automatique qui indiquent à tout moment d'une façon continue la valeur instantanée de la vitesse du mobile entraîné et qui sont prévus pour déclencher automatiquement une action de réglage, d'arrêt, d'inversion ou de signalisation, le moment précis de cette action dépendant des conditions de fonctionnement et plus particulièrement de la vitesse instantanée de la course effectuée et de l'importance ou de la nature de la charge.
L'un des objets de l'invention est de réaliser les arrêts automatiques précis des cages d'extraction de mines, quels que soient l'importance
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dé la charge transportée et le sens de son déplacemento Il est entendu toutefois que cette application particulière n'est indiquée qu'à titre d'exemple non limitatif.
Conformément à l'invention,la vitesse d'un moteur électrique principal est indiquée par la position d'un contact glissant sur un potentiomètre qui alimente un moteur auxiliaire, ce contact glissant étant, d'une part, déplacé dans les deux sens au moyen d'un mécanisme différentiel qui compare les vitesses des deux moteurs ci-dessus, et d'autre part, ce contact glissant étant associé à un contact mobile qui coopère avec des contacts fixes pour commander diverses actions de réglage,d'arrêt ou de signalisation en fonction de la vitesse du moteur principal.
On comprendra mieux les caractéristiques et les avantages de l'invention en se reportant à un exemple de réalisation qui est décrit dans la suite et représenté sur le dessin annexé ; sur ce dessin, la fig. 1 est un schéma simplifié d'un système de commande et la fig. 2 est un diagramme de vitesse.
Sur la fig. 1, on voit un moteur principal 1 qui entraîne une charge 2, par exemple un treuil de mine ou un laminoiro On supposera que l'induit de ce moteur est alimenté par un groupe à tension réglable non représenté qui fournit le courant aux conducteurs d'induit 3, que l'excitation du moteur 1 est réglée par un dispositif approprié 4 et que le moteur comporte un frein approprié 5, prévu pour réaliser les arrêts.
Le moteur 1 entraîne dans le sens de la flèche m par l'intermédiaire d'un embrayage 6, un pignon 7 faisant partie d'un mécanisme différentiel qui sera décrit dans la suite ; cet embrayage 6 peut être du type élec- tromagnêtique, excité par une bobine 8 ; comporte également un frein mé- canique 9. Quand on actionne la manette de ce frein, on coupe un contact 10 en désexcitant la bobine 8 et en débrayant 6, après quoi le frein 9 immobilise le pignon 7.
Le mécanisme différentiel comporte un pignon 11 qui est entrainé par un petit moteur auxiliaire 12 dans le sens de la flèche n, opposé au sens m de rotation du moteur principal 1. La liaison entre les éléments 11 et 12 peut être directe ; on supposera toutefois qu'elle est constituée par un embrayage électromagnétique 13, commandé par une bobine d'excitation 14 et pourvu d'un frein mécanique 15,l'agencement de ces éléments 13,14, 15 étant identique ou analogue à celui des éléments 6, 8., 9 et 10 disposés de l'autre côté du différentiel.
Le moteur auxiliaire 12 est alimenté par un potentiomètre 16 qui est relié à des bornes 17 et 18. à courant continu; ce moteur reçoit sa tension entre une extrémité du potentiomètre et un contact glissant ou curseur 19 qui peut occuper diverses positions désignées par a, b, c, d, e, ainsi que toutes les positions intermédiaires. Il en résulte que la vitesse V du moteur 12 en fonction des positions du contact 19 est représentée par la droite AE de la fig. 2.
Les roues satellites 20 et 21 du mécanisme différentiel sont portées par une couronne 22 qui engrène avec une roue dentée 23 ; cette dernière est pourvue d'un bras rotatif 24 qui porte un contact mobile 25 coopérant avec deux paires de contacts de fin de course 26 et 27 ; à l'extrémité du bras 24, est attaché le contact glissant 19 du potentiomètre mentionné plus haut.
Pour exposer le fonctionnement du système décrit, on supposera que le moteur 1 tourne à sa vitesse normale, que le contact 19 se trouve dans sa position médiane "c" et que la vitesse correspondante du petit moteur auxiliaire, représentée par l'ordonnée cC de la fig. 2, est égale et opposée à la vitesse du moteur 1. Les pignons 7 et 11 étant identiques, la couronne 22, le bras 24 et le contact glissant 19 restent immobiles. Si la
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vitesse du moteur principal 1 diminue, le curseur 19 se déplace vers la position "a" et la vitesse du moteur auxiliaire 12 diminue dans la même proportion. Si la vitesse de 1 augmente, le curseur se déplace vers la po- sition "e", jusqu'au moment où la vitesse V du petit moteur devient égale et opposée à celle du grand.
Il en résulte qu' dans les limites des vites- ses àA-eE, la position du curseur 19 indique à tout moment la vitesse du moteur principal 1.
En un point déterminé de la course du mobile qui est entraîné par le moteur 1 (ce mobile pouvant être par exemple la cage d'un puits de mine), on actionne le frein 9 qui débraye l'embrayage 6 et immobilise le pignon 7. Il en résulte que le curseur 19, entraîné par le petit moteur
12, se déplace vers la position "a) dans laquelle le contact mobile 25 fer- me un circuit auxiliaire relié aux contacts fixes 26. Pendant ce déplace- ment du curseur 19, jusqu'à la fin de sa course en "a", le moteur auxiliai- re 12 tourne à une vitesse décroissante et effectue un certain nombre de tours ; on peut démontrer que ce nombre de tours est proportionnel à la course du contact glissant 19, et d'autant plus grand que la vitesse ini- tiale du moteur 1 est élevée au moment où l'on applique le frein 9.
Le déplacement du bras 24 et la fermeture des contacts 26 peuvent commander une série de diverses actions, en provoquant par exemple, la désèxcitation du circuit 3 et l'application du frein 5 du moteur principal 1 ;'on conçoit que cette manoeuvre d'arrêt se produit au bout d'un temps qui est d'autant plus long que la vitesse initiale du moteur 1 est grande. Cela permet de réaliser un arrêt automatique de la machine entrainée 2 dans les conditions optima, quelle que soit la vitesse ou la charge du moteur 1.
Le déplacement du bras 24 et la fermeture des contacts fixes 26 peuvent agir non seulement directement sur les divers circuits du moteur principal, mais aussi sur le groupe convertisseur qui alimente ce moteur, ou bien encore sur divers dispositifs de protection ou de signalisation,en vue de réaliser, par exemple, en toute sécurité et pour toutes conditions d'exploitation, des ralentissements ou des arrêts automatiques précis du mobile entraîné. On peut également commander l'inversion du sens de marche du moteur principal ; si ce moteur est réversible, le petit moteur auxiliaire 12 doit l'être également, et, à cet effet, on peut prévoir, par exemple, un inverseur approprié désigné par 28.
Si on utilise l'embrayage magnétique 13-14 et le frein 15, on effectue une autre série d'actions différentes. En un point déterminé de la course de la machine entraînée 2, on débraye 13 et on immobilise par 15 le pignon 11. Il en résulte que le curseur 19, entraîné cette fois-ci par le moteur principal 1, se déplace vers sa position "e" dans laquelle le contact mobile 25 finit par fermer les contacts fixes 27. Dans ce cas, le parcours effectué par le mobile de la machine 2 (la cage, par exemple) depuis l'instant où l'on immobilise le pignon 11 jusqu'au moment de fermeture des contacts 27, est d'autant plus petit que la vitesse initiale du moteur 1 est grande ; d'autre part, le temps qui s'écoule jusqu'à la fermeture du contact 27 dépend, dans ce cas, de la loi de variation de la vitesse du moteur principal 1.
Cela permet de commander par les contacts 27 d'autres manoeuvres, telles que, par exemple, diverses opérations de sécurité. On peut également commander de cette façon le début de la période de ralentissement du moteur principal 1, ralentissement que l'on fait intervenir d'autant plus rapidement que la vitesse initiale est plus grande, en vue de réaliser, par exemple, un parcours toujours constant du mobile entraîné.
On voit ainsi que l'invention, qui peut être modifiée et adaptée de diverses façons aux conditions du travail, à la nature de la charge et aux caractéristiques des cycles opératoires présente un grand nombre de
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différentes possibilités, tout en répondante d'une manière continue aux variations les plus progressives de la vitesse.