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On connaît divers appareils pour l'alimentation de machines à courant continu par des redresseurs. Lorsque la machine électrique du mécanis- me d'entraînement doit pouvoir fournir et absorber de la puissance, et ce a- vec un passage progressif entre les deux sens de l'énergie, on doit d'abord choisir, parmi les montages possibles, un montage en croix pour le redres- seur du courant d'induit pour un champ excité en permanence dans un sens.
Cette solution du problème entraîne des dépenses importantes,
On connaît également des mécanismes d'entraînement ne comportant qu'un seul redresseur pour le courant de l'induit. Etant donné que les redres- seurs ne laissent passer le courant que dans un sens, il est nécessaire, pour l'invertion du sens de rotation ou pour le passage du fonctionnement en moteur au fonctionnement en générateur, soit d'assurer une inversion du cix- cuit de l'induit, soit de procéder à une inversion des pôles du champ d'ex- citation de la machine.
Pour l'excitation. de champ à pôles réversibles de la machine, il est également connu d'utiliser deux redresseurs en parallèle connectés en opposition (montage en croix), et dont l'un ou l'autre fournit le courant suivant le sens désiré dans le champ.
La caractéristique de l'utilisation du montage en croix dans les mécanismes connus jusqu'ici consiste en ce que l'inversion du courant de champ est obtenue par une inversion brusque des redresseurs, le courant de champ n'étant cependant pas réglé progressivement, abstraction faite d'une réduction du champ aux grandes vitesses de rotation. Il dépend de l'état de fonctionnement du circuit de l'induit que l'inversion brusque des pôles du champ soit tolérable ou non. Cette inversion des pâles est généra- lement assurée par des relais polarisés ou des organes similaires. Dans cet agencement le passage progressif du fonctionnement de la machine en moteur au fonctionnement en générateur pour le freinage, et d'un sens de rotation au sens opposé est rendu impossible.
Selon l'invention, on obtient un perfectionnement important des appareils de ce genre pour l'alimentation de machines à courant continu à vitesse et sens de rotation variables, avec des redresseurs à sens inva- riable pour le courant de l'induit, et avec des redresseurs montés en croix donnant un courant de sens variable pour le champ d'excitation, en commandant les redresseurs du courant d'induit et les redresseurs du champ d'excita- tion par des régulateurs séparés fonctionnant par comparaison des valeurs théoriques et réelles, et dont les valeurs théoriques sont dérivées d'une quantité directrice commune, des moyens étant prévus pour l'obtention d'un courant de champ en fonction de la quantité directrice en amplitude et en direction, et pour l'obtention d'un courant d'induit en fonction de la quan- tité directrice représentée par sa valeur absolue.
Pour la quantité directrice, on envisage essentiellement une ten- sion continue dont le sens est déterminé par le signe. Cependant, il est également possible d'utiliser comme quantité directrice par exemple une tension alternative dont le sens peut être défini par une position déterminée de phase. On peut également utiliser comme quantité directrice toute autre quantité se prêtant à la représentation vectorielle.
Pour l'explication du principe de l'invention, on se reportera d'abord à la Fig. 1 du dessin annexé. Le diagramme 1 indique les variations de l'intensité de l'induit, et le diagramme 2 le courant de champ ou le champ d'excitation en fonction de la quantité directrice. Le sens de cette quantité directrice est indiqué par un signe positif ou négatif.
Ainsi que le montre cette figure 1, le produit de l'intensité du courant d'induit multipliée par le champ d'excitation, qui est propor-
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tionnel au couple de rotation, modifie son sens avecle signe de la quantité directrice. Par la commande commune du réglage de l'intensité d'induit et du champ d'excitation par la quantité directrice selon l'invention, on obtient que le produit des deux, donc le couple de rotation de la machine, soit net- tement fonction de cette quantité directrice.
Grâce à cette fonction, telle que la montre la figure 1, on obtient donc un réglage du couple de rotation qui dépend de la valeur et du sens de la quantité directrice.
Lorsqu'une augmentation de la quantité directrice dans le sens positif ou négatif -fait atteindre au champ d'excitation sa pleine valeur to- lérable, si on tient compte du nombre de tours-minute et de la tension d'in- duit, toute autre augmentation de la quantité directrice ne doit entraîner aucune augmentation de l'intensité du champ. En partant de cette valeur, indi- quée par P ou P' sur la figure 1, le diagramme de l'intensité de champ doit donc présenter un trait horizontal. Selon l'invention, on l'obtient en inter- calant un dispositif limiteur d'intensité connu dans le régulateur du re- dresseur pour le courant de champ.
L'intensité du courant-d'induit peut augmenter davantage au fur et à mesure que la quantité directrice augmente elle-même, et ce jusqu'à des valeurs tolérables en tenant compte de la limite de charge imposable au moteur et au redresseur de courant d'induit. Le dépassement de ces va- leurs est encore empêché'selon l'invention par un limiteur d'intensité inter- calé dans le régulateur du redresseur de courant d'induit.
@ En général, on accorde les deux régulateurs l'un sur l'autre de façon que la limitation de l'intensité du courant de champ intervienne , pour une valeur de la quantité directrice à laquelle l'intensité du courant d'induit atteint sa valeur nominale. En ce point, le moteur fonctionne donc avec son plein couple de rotation nominal. Cependant, il peut être indiqué de faire augmenter l'intensité du courant de champ plus rapidement, de façon qu'elle atteigne le maximum déterminé par le limiteur avant l'arrivée de l'intensité du courant d'induit à la valeur nominale, par exemple de la ma- nière indiquée par les traits mixtes sur la fige 1.-Le cas opposé, .dans le- quel la limitation de l'intensité du courant de champ n'intervient que lors- que l'intensité du courant d'induit a déjà dépassé la valeur nominale, est également possible.
Etant donné qu'à chaque valeur de la quantité directrice correspond un couple de rotation déterminé et réglé en fonction de cette valeur, la tension du courant d'induit ou le nombre de touns-minute du moteur doit être indépendant de la quantité directrice. Le moteur tournera donc toujours avec un nombre de tours-minute auquel il doit fournir le couple de rotation prédéterminé par la quantité directrice. La tension du redres- seur du courant d'induit se règle alors sur une valeur donnant lieu au pas- sage de l'intensité correspondant à ce couple, c'est-à-dire sur une valeur un peu supérièure ou inférieure à la FEM du moteur.
Si le dispositif selon l'invention doit servir à régler d'autres valeurs que le couple de rotation, par exemple le nombre de tours-minute du moteur, on utilise à cet effet un régulateur superposé à celui qui a été décrit jusqu'ici, et qui sera décrit à son tour plus loin.
Tout d.' abord, le principe de l'invention sera décrit en détail par @ l'exemple que montre la figure 2. En 1 est indiqué un réseau triphasé.
Des transformateurs 2 et 3 branchés à ce réseau sont destinés à l'alimenta- tion du'redresseur 4 pour le courant d'induit, et des redresseurs 5 et 6 pour le courant de champ du moteur 7.
.Sur une résistance 8, connectée aux bornes d'une source de tension continue, un contact mobile prend une tension positive ou négative qui sert
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ensuite de quantité directrice pour le dispositif représenté. Le redresseur
11 est destiné à transformer la quantité directrice en valeur théorique pro- portionnelle, mais de sens indépendant pour le régulateur 9 du redresseur 4.
La valeur réelle de l'intensité du courant d'induit du moteur 7, qui doit être comparée à la valeur théorique dans ce régulateur, est obtenue par un transformateur d'intensité à courant continu 10 de construction connue. Le régulateur 9 règle donc une intensité du courant d'induit qui dépend de la valeur absolue de chaque quantité directrice.
Ainsi que le montre la figure, le redresseur 11 peut être formé par des soupapes électriques montées en pont.On peut également le remplacer par un amplificateur magnétique, par exemple, dont 'le débit est indépendant du sens de l'énergie à l'entrée.
Le transformateur d'intensité à courant continu 10 sert également à l'alimentation d'un limiteur d'intensité de construction connue, qui empê- che l'intensité du courant d'induit du moteur d'atteindre des valeurs exces- sives.
Le régulateur 12 des redresseurs 5 et 6 reçoit dans cet exemple la quantité directrice directement comme valeur théorique pour l'amplitude et le sens. La valeur réelle à comparer avec la valeur théorique est encore fournie par un transformateur d'intensité à courant continu indiqué en 13.
Le régulateur 12 fournit ainsi pour le courant de champ une inten- sité qui est une fonction de la quantité directrice pour'l'amplitude et le sens. Le transformateur d'intensité à courant continu 13 sert encore en même temps à l'alimentation du limiteur de l'intensité du courant de champ.
Le dispositif régulateur décrit permet le passage parfaitement progressif d'un sens de rotation à l'autre, et du fonctionnement en moteur au fonctionnement en générateur, et ce sans l'utilisation de relais ou de commutateurs quelconques, ce qui est très important pour la sûreté du fonc- tionnement de l'installation.
On pourrait également obtenir une variation progressive du courant de champ en fonction de la quantité directrice en utilisant cette quantité, non pas comme valeur théorique préalable pour un réglage, mais pour le régla- ge direct des impulsions de commande du redresseur pour le courant de champ.
Cependant, l'inertie magnétique du champ d'excitation entraînerait un re- tard important dans la transmission d'un ordre de commande.
Grâce au fait que, selon l'invention, on prévoit également pour le redresseur du courant de champ un réglage fondé sur la comparaison de la valeur théorique avec la valeur réelle, il est possible, en combinaison avec un surproportionnement de tension des redresseurs, d'obtenir une mo- dification très rapide du courant de champ. Dans le cas d'une modification de la valeur théorique de l'intensité par rapport à la valeur réelle, ce régulateur déclenche d'abord une très forte modification de tension dans le sens du rétablissement de l'égalité des deux valeurs, de sorte que l'iner- tie agnétique de l'enroulement de champ est rapidement neutralisée (excita- tion par impulsion).
Grâce au fait qu'une modification de la quantité directrice entra±- ne simultanément le réglage de l'intensité du courant de champ et le régla- ge de l'intensité du courant d'induit, le régime du moteur suit avec la plus grande rapidité possible les modifications de la quantité directrice.
Pour éviter un dépassement même de courte durée de l'intensité tolérable du courant d'induit dans le cas de très fortes variations brusques de la quantité directrice, par exemple dans le cas d'une inversion brusque pour le passage de la rotation à droite avec le maximum de couple à la ro-
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tation à gauche avec le maximum de couple, il importe d'utiliser des régula- teurs dans lesquels la modification des impulsions de commande suit. prati- quement sans inertie les ordres de commande correspondantes. On a déjà pro- posé divers modèles de ces dispositifs. Ils sont fondés, par exemple, sur la technique connue de l'électronique ou de la magnétique, ou sur une combinai- son des deux.
Suivant la source d'énergie disponible pour la formation de la quantité directrice, il peut être indiqué de faire passer cette quantité dans un amplificateur quelconque avant d'en dériver les valeurs théoriques pour le régulateur. Ceci peut être particulièrement avantageux lorsque la quanti- té directriceforme elle-même la différence entre la valeur réelle et la va- leur théorique d'un dispositif régulateur superposé, de la manière décrite en détail ci-après. Dans ce cas, l'amplification entraîne une réduction de
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la statique de réglage qui résulte du fait quei>q:1.Wl'd::t8Itm..èluÍleoup]e'deroUtion#- -tiMmins la quafftitê dir-eotrice.ckxic la différence entre la valeur réelle et la valeur théorique du régulateur superposé doit présenter une valeur correspon- dante.
Une amplification suffisante peut donner une courbe presque astati- que pour le réglage superposé.
La figure 3 représente un exemple d'un réglage superposé de ce gen- re, et ce pour le cas d'un réglage de tours-minute. Les chiffres de référen- ce 1 à 13 désignent les mêmes éléments que sur la figure 2.
Cet ensemble comporte un organe complémentaire 14 (dynamo taohy- métrique) tournant en fonction du nombre de tours-minute, et dont la tension, utilisée comme valeur réelle', est opposée à la valeur théorique de la ten- sion théorique prise sur la résistance 8. La différence des deux tensions, amplifiée dans un amplificateur 15, est appliquée au régulateur 9 à travers"' le redresseur 11, et au régulateur 12 directement comme quantité directrice.
Suivant la tension prise sur la résistance 8, les régulateurs
9 et 12 donnent un nombre de tours-minute- pour lequel la quantité directrice correspond au couple de rotation que doit donner ce nombre de tours-minuta.
Grâce à une amplification appropriée de la tension différentielle dans l'am- plificateur 15, on peut obtenir pour le, quantité directrice une valeur suffi- sante avec une tension différentielle très faible, de sorte que le nombre de tours-minute du moteur déterminé par le régulateur est presque indépen- dant du couple de la charge ou du freinage à engendrer. A chaque tension prise sur la résistance 8 correspond donc en valeur et en direction un nom- bre de tours-minute déterminé du moteur, qui s'établit avec un maximum de rapidité à chaque modification de la tension prise sur la résistance.
Pour chaque réglage de tours-minute ainsi obtenu, il est possible de régler le nombre de tours-minute ou la variation de ce nombre d'une ma: - nière quelconque, par exemple selon un programme préalablement établi, et ce manuellement ou automatiquement par l'intermédiaire de la résistance 8.
Bien entendu, on peut remplacer la résistance réglable 8 par tou- te aùtre source de tension réglable, dont la tension sert de valeur théorique en amplitude et en direction.
@ On peut obtenir, d'une manière similaire, un réglage de la puis- sance. Selon l'invention, on peut alors utiliser comme valeur réelle une tension par un instrument approprié de mesure et proportionnellement au produit de l'intensité du courant d'induit multipliée par la tension du cou- rant d'induit, c'est-à-dire à la FEM de l'induit du moteur, et qui doit être comparée avec la valeur théorique de la tension.
Pour la formation d'une tension proportionnelle au produit préci- té, on peut, par exemple, utiliser deux amplificateurs magnétiques dont les
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enroulements de commande sont respectivement excités par l'un des facteurs électriques représentant le produit, la tension alternative de sortie de l'un des régulateurs magnétiques étant alors la tension d'alimentation de l'autre. En accordant convenablement les courbes caractéristiques des ampli- ficateurs, on peut alors obtenir que la tension de sortie du deuxième régula- teur soit proportionnelle au produit des deux valeurs d'entrée.
Pour le but envisagé, on peut également utiliser d'autres disposi- tifs, par exemple des régulateurs à secteurs de roulement avec des mécanis- mes de commande wattmétriques pour la représentation du produit de deux valeurs électriques.
Selon l'invention, on peut finalement obtenir de la même manière un réglage du couple de rotation en utilisant comme valeur réelle du régla- ge superposé une tension proportionnelle au produit de l'intensité du cou- rant d'induit multipliée par l'intensité du courant de champ, qu'on compare alors avec une valeur théorique correspondante de la tension. On peut obte- nir la valeur réelle de la tension de la manière décrite pour le réglage de la puissance.
Pour ce réglage de la puissance aussi bien que pour le réglage du couple de rotation, les valeurs données peuvent être modifiées à volonté selon un programme comme pour le réglage du nombre de tours-minute.
Le mode de réglage du couple de rotation selon l'invention offre l'avantage particulier qu'on peut faire intervenir non seulement le produit de l'intensité du courant d'induit multipliée par l'intensité du courant de champ, mais également d'autres valeurs pour le couple de rotation du moteur qui doit être réglé.
En dehors des réglages qui ont été décrits, et sans s'écarter du principe de l'invention, on peut assurer tout autre réglage d'une manière simple et parfaite en utilisant le réglage superposé, formant la quantité directrice pour un réglage complet du courant d'induit et du courant de champ fondé sur la comparaison de la valeur théorique avec la valeur réelle.