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La présente invention concerne les dispositifs de contrôle de la vitesse des moteurs, et, plus particu- lièrement, un dispositif de contrôle permettant de commu- niquer deux vitesses différentes à un moteur. Bien qu'il ne soit pas limité à cette application, le dispositif con- forme à la,présente invention est spécialement conçu pour contrôler le moteur d'entraînement du papier d'une machine comptable telle qu'une tabulatrice fonctionnant à vitesse élevée.
Les dispositifs de contrôle de la vitesse des moteurs antérieurement connus ne ae sont pas r.vérés en-
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tièrement satisfaisant lors de leur utilisation dans de telles applications. Certains des dispositifs appartenant à la. technique antérieure étaient trop compliques et d'un prix de revient élevé. D'autres dispositifs utilisés enté- rieurement se sont avérés incapables d'assurer une cccélé- ration et une décélération suffisamment rapides du moteur pour satisfaire aux exigences très strictes des dispositifs d'entraînement du papier.
Un objet essentiel de la présente invention est donc conspué par un dispositif de contrôle de moteur, dont la construction est relativement simple.
Un autre objet de l'invention est constitué par un dispositif de contrôle de moteur capable d'entraîner des modifications extrêmement rapides de la vitesse du moleur.
L'invention a encore pour objet : - un dispositif assurant des modifications rapi- des de la vitesse suivant des valeurs prédéterminées.
- un dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur qui permet l'accélération à partir d'une première vitesse prédéterminée por atteindre une seconde vitesse prédéterminée, suivie par une décélération le ramenant à la première vitesse prédéterminée.
- un dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur, dans lequel le moteur tourne continuellement, dans le même sens.
- un dispositif de contrôle d'un moteur, spécia- lement conçu pour être utilisé avec les dispositifs d'en- traînement du papier à deux vitesses différentes des ma- chines comptables telles que les tabulatrices fonctionnant à des vitesses élevées.
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Conformément à la présente invention, on a prévu un dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur élec- trique, dispositif qui comporte la combinaison. d'un certain nombre d'éléments constitutifs. Ces éléments comportent un dispositif destiné à actionner le moteur à une première vi- tesse prédéterminée, un dispositif destiné à accélérer le moteur jusqu'à une seconde vitesse prédéterminée lors de la réception d'un premier signal, un dispositif destiné à. faire tourner le moteur à la seconde vitesse jusqu'à ré- ception d'un second signal, et enfin un dispositif destiné à ramener le moteur à la première vitesse lors de la récep- t ion d'un second signal.
Pendant le. fonctionnement à la première'vitesse, l'armature et le champ sont de préférence excités à partir d'une première source de potentiel. Une seconde source de potentiel est,de préférence prévue pour exciter mature . et le champ, pendant l'accélération. Le dispositif de dé- célération comporte de préférence des éléments destinés à exciter successivement le champ à partir de la première source de potentiel puis à exciter à la fois l'armature et le champ à partir de la seconde source de potentiel. Le dispositif de décélération utilise de préférence le freina- ge électrique.
Conformément à une autre caractéristique impor- tante de la présente invention, un dispositif de stabilisa- tionpeut être prévu pour exciter le champ à la fois à partir des première et seconde sources de potentiel pendant un intervalle de temps prédéterminé -après que le moteur est revenu à la première vitesse.
D'autres objets et caractéristiques de la pré- sente invention seront signalés au cours delà description et des revendications qui vont suivre,illustrées à l'aide
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du dessin annexé, qui indiquent, à titre d'exemple, le principe de l'invention ainsi que le meilleur mode de mise en oeuvre de ce principe qui ait été envisagé.
Sur le dessin, o les mêmes nombres de régence désignent des éléments identiques
La fig. 1 est un schéma du circuit de contrôle de la vitesse d'un moteur établi conformément à la pré- sente invention.
La fig. 2 est un schéma simplifié du dispositif de contrôle de la vitesse du moteur de la fig. 1, et
Les fig. 3A à 3E représentent, sous forme sché- matique simplifiée, les dispositions de circuit qui se présentent succesivement lorsque le dispositif de contrôle de la-vitesse du moteur de la fig.-l parcourt un cycle de travail complet.
Si l'on se réfère à la fig. 1 du dessin, on voit que l'on y a représenté un moteur comportant une armature 10 et un champ '11, des relais 12 et 13, une source de po- tentiel positif relativement bas dés ignée-par 14 et une source de potentiel positif relativement élevé désigné par 15, ces deux sources ayant une borne commune négative ou borne mise à la masse, ainsi qu'un certain nombre de condensateurs et résistances associés.Ainsi qu'on l'a indiqué sur la fig. 1, le dispositif de contrôle du moteur occupe sa position normale, dans laquelle le moteur tourne à la première et à la plus lente des deux vitesses prédé terminées. Dans ces conditions, les relais 12 et 13 sont déclenché$.
Les contacts de relais 12a, 12d, 13b et 13d sont fermés.Les contacts de relais 12b, 12o, 13a et 13c sont-ouvertsLe relais 12 est excité lors de la fermeture d'un commutateur 16 qui est commandé par le mécanisme (non .représenté) avec lequel le dispositif de contrôle de la
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vitesse du moteur doit être utilise. La fermeture du com- mutateur 16 peut être considéra comme constituant un pre- mier signal roquèrent le début do l'accélération. L'ouver- ture de ce commutateur, qui provoque le déclenchement du relais 12, peut être désignée sous le nom de second signal,
et sert à indiquer que la décélération ou le freinage vc commencer.
Ainsi qu'on l'a indiqué sur la fig.1, la bobine du relais 15 est toujours connectée en série avec une ré- sistance 17 à travers l'armature 10 mais, pendant la rota- tion à vitesse réduite, la tension à travers la bobine du relais est insuffisante pour provoquer son excitation. En outre, ce relais n'est pas excité immédiatement lorsque la tension à travers l'armature. 10 s'élève, étant donné qu'un condensateur 18 shunté à travers la bobine du relais 13 sert, en combinaison avec la résistance 17,de dispositif retardateur destiné à retarder l'excitation du relais 13.
Ceci constitue une caractéristique importante de la pré- sente invention.
La résistance 19, qui est de préférence réglable, peut être connectée en série avec la source de potentiel réduit 14 et, si on l'utilise, elle sert à régler la pre- mière vitesse prédéterminée ou vitesse lente du moteur.
Une résistance 20, de préférence réglable, connectée à tra- verd l'armature 10 pendant le fonctionnement à grande vi- tesse, améliore le réglage du moteur et peut également être réglée de manière à établir la première vitesse pré- déterminée ou vitesse lente du moteur. Si on le désire, on peut supprimer la résistance 19, le contrôle de la vi- tejoe étant renforcé par l'empli@de contacts commandos par des régulateurs montés en série avec la résistance 20.
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Ces contacts s'ouvrent momentanément chaque fois que la vitesse tombe au-dessous de la première vitesse prédéter- minée. Les résistances 21 et 22, qui, de préférence, sont l'une et l'autre réglables, servent ensemble à limiter la seconde vitesse prédéterminée ou vitesse élevée eu moteur.
La résistance 21 assure un réglage précis de la vitesse, tandis que la résistance 22a essentiellement pour rôle de limiter le flux de courant dans le circuit.
Une résistance 23, de préférence réglable, peut être connectée en série de la manière indiquée avec un condensateur 24 à travers des contacts de relais 13c en vue de constituer un élément de stabilisation facultatif, dans un but qui sera décrit plus loin. Les condensateurs 25, 26, 27, 28, 29, 30 et 31 sont utilisés dans le but de réduire au minimum la formation d'arc entre les contacts de relais avec lesquels ils sont respectivement associés.
Un redresseur 32 est connecté en série avecla source 14 de potentiel réduit pour .empêcher le passage du courant, du fait de la différence de potentiel des sources 14 et 15, lors de la fermeture des contacts de relais 12b.
Le fonctionnement du dispositif de contrôle de la-vitesse du moteur conforme à la présente invention se comprendra plus facilement si l'on se reporte à la fig. 2 ainsi qu'aux fig. 3A à 3E, qui ne représentent respective- ment que les parties du schéma simplifié de la fige 2 qui sont utilisées au cours de chacune.des différentes étapes constituant un cycle de travail complet.
Si l'on se réfère en premier lieu à la fig. 3A on voit que l'on y a représenté la disposition des éléments du circuit pour le fonctionnement du moteur à vitesse réduite (disposition représentée également sur les fig. 1 et 2). Dans ce cas, l'armature 10 et le champ 11 sont
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effectivement connectes en série avec le rediesseur 32 et la résistance 19 disposés entre la source 14 de potentiel réduit et la niasse étant donné que les contracta de relais
12d et 13d occupent leur position normalement fermée. Du fait que les contacts de relais la sont fermés, la résis- tance 20 est shuntée à travers l'armature 10 pour améliorer le réglage de la vitesse.
La résistance réglage 19 permet de régler la vitesse du moteur à une première valeur dési- rée prédéterminée.
Le fonctionnement du dispositif de circuit re- présenté sur la fige 3A se poursuit avec le moteur tournant à la première vitesse prédéterminée, jusqu'à réception d'un premier signal, indiquant que l'accélération va com- mencer. Ainsi qu'on l'a décrit précédemment à propos de la fig. 1, on suppose que ce premier signal est constitué par la fermeture du commutateur 16, qui provoque à son tour l'excitation du. relais 12. Au cours de la phase d'accélé- ration qui en résulte, et qui est représentée sur la fig.
3B, les contacts de relais 12b et 12c sont fermés, de sorte que l'armature 10 et le champ 11 sont effectivement connectés en série par l'entremise des contacts de relais normalement fermés 13b entre la source 15 de potentiel élevé et la masse. Aucune résistance ne demeure dans le trajet série, et la résistance 20 de. réglage de le vitesse du moteur est mise hors d'action par l'ouverture des con- tacts de relais 12a. En conséquence, le moteur passe rapi- dement de le, première vitesse prédéterminée à une seconde vitesse prédéterminée.
Pour empêcher le moteur, soumis à une accéléra- tion rapide, de dépasser la seconde vitesse prédéterminée, la tension nui augmente à travers l'armature 10 est c.ppli-
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quée par l'entremise de la résistance 17 à la bobine du relais 13 de sorte que, dès que le condensateur en paral- lèle 18 s'est chargé suffisamment, le relais 13 est excité.
L'excitation du relais 13 ferme les contacts 13a, shuntant @ ainsi la résistance 21 à travers l'armature 10. L'ouver- ture des contacts 13bmet la résistance 22 en série avec .l'armature 10 et le champ 11. Les deux résistances agis- sent pour réduire la vitesse du moteur, et la résistance réglable 22 permet le réglage à une voleur déterminée de @ la seconde vitesse prédéterminée. La fig. 30 représente @ cette phase de réduction de la vitesse. En outre, les contacts 13d s'ouvrent èt les contacts 13c se ferment, de sorte que toute charge susceptible de persister dans le condensateur 24 se trouve dissipée à travers la résistance
23.
L'opération se poursuit avec la disposition de circuit de la fig. 30, la vitesse du moteur étant maintenue à la seconde valeur prédéterminée jusqu'à réception d'un se- cond- signal.
Ainsi qu'on l'a signalé précédemment, le second signal,'qui requiert le début de la décélération ou freina- ge, est donné par l'ouverture du commutateur 16, qui a pour résultat le déclenchement du xelais 12. Du fait de- la construction du relais 12, l'ouverture des contacts 12b et 12c, déconnectant l'armature. 10 -d'avec la source 15 de potentiel élevé, a lieu peu de' temps avant la fermeture des contacts 12a et 12d. Pendant cette période de transi-' tion, l'armature tourne encore à vitesse élevée,son champ
11 étant alimenta par la source 14 de potentiel réduit au moyen des contacts fermés 13a, ainsi qu'on l'a représenté sur la fig. 3D.
En conséquence, une tension est engendrée à travers l'armature 10, tension dont la polarité est in-
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diquce sur cette figure, de sorte que le courant continue à s'écouler à travers le. résistance 17 et la bobine du re- lais 15 dans la même direction que précédemment . Le relais
13 demeure donc excité et les contacta de relais 15a et
13c demeurent fermés. Ceci constitue la première pase de l'opération de freinage.
La seconde phase de l'opération de freinage com- mence avec la fermeture des contacts 12a et 12d. Ainsi qu'on l'a indiqué sur la fig. 3E, 1 'armature 10 et le champ 11 sont maintenant connectés en série avec la résistance .
20 disposée entre la source 15 de potentiel élevé et la masse. Les résistances en série 21 et 22 sont shuntés à travers la résistance 20. Il importe de remarquer que, dans ce cas, l'armature est connectée dans le circuit suivant une polarité opposée à celle représentée sur chacune des figures 3A, 3B et 3C. Par conséquent, un courent relative- ment important mais limité par la résistance traverse l'armature 10 entre la borne négative et la borne positive, courant lui va dans le sens opposé à la direction qu'il suivait précédemment.
le courant s'écoule à travers le tamp 11, mais toutefois dans la même direction que pré- cédemment. Le moteur développe donc un couple dans le sens opposé à celui de sa cotation et il se trouve ainsi rapi- dement décéléré. Ceci constitue le principe bien connu du freinage électrique, désigné parfois sous le nom de frei- nage par inversion du moteur . Il est donc clair que la décélération s'effectue au cours de deux étapes distinctes, en excitant successivement le champ 11 à partir de la sour- ce de potentiel 14 puis en excitant à la fois l'armature 10 et le champ 11 à partir de la source de potentiel 15.
Dans l'intervalle, étant donné que le champ Il
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n'a pas été inversé et que le sens de rotation de l'arma- ture 10 n'est pas modifié, la tension engendrée à travers l'armature conserve se. polarité initiale, de sorte que le relais 15 demeure d'abord excité. Toutefois, au. fur et à mesure que l'armature ralentit, la force électromotrice engendrée décroît jusqu'à ce que le. tension de l'enflure devienne insuffisante pour maintenir excité le relais 13.
Lorsque le relais 13 est déclenché, ses contacts 13a et 13c s'ouvrent, déconnectant ainsi la source 15 de potentiel élevé d'avec le champ 11. Au même moment, les contacts 13b et l3d se fa ;ment, complétant de ce fait le circuit initial' à vitesse.lente, tel qu'on l'a représenté sur la fig. 3A. Le moteur tourne de nouveau à la première vitesse prédéterminée, sous l'action de la source 14 de potentiel réduit.
Dans certaines applications du dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur- conforme à la présente invention, on a remarqué une augmentation momentanée de la vitesse du moteur après la fin de la seconde phse de l'opération de freinage. Conformément aune caractéristique importante de la présente invention, cette difficulté à laquelle il y a quelquefois lieu de faire face est surmon- tée grâce à un dispositif de stabilisation facultatif, comprenant la résistance 23 et le condensateur 24 connectés en série à travers les contacts 'de relais 13c.
Le fait de prévoir ce réseau permet au champ 11 d'être excité à la fois à partir de la. source 14 de potentiel réduit et de la source 15 de potentiel élevé, et ce pendant un interval- le de temps prédéterminé après que le moteur ralentit pour revenir à la première vitesse prédéterminée. Ce flux de courant plus fort à travers le -champ Il pendant un court
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laps de temps après la fermeture des contacts 13d empêche sensiblement toute augmentation préjudiciable de la vites- se pendant cette période. La longueur du laps de temps pendant lequel ce contrôle stabilisateur facultatif est . exercé est facilement réglée grâce à un choix approprié dés valeurs de la résistance 23 et du condensateur 24.
Il doit être entendu que les polarités indiquées plus haut ainsi que les indications de polarités portées sur le dessin à propos de 1 'armature 10 et des sources de potentiel 14 et 15 sont simplement destinées à faciliter la description du fonctionnement du dispositif conforme à l'invention, et que ces polarités peuvent être inversées totalement si on le désire,sans que 'l'on s'écarte'pour cela de la portée de l'invention.
Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention conforme à celui représenté sur la fig.l du dessin et qui a été construit et a fonctionné de façon satisfaisante, on a utilisé les constantes énumérées ci- dessous;
EMI11.1
<tb> Condensateurs <SEP> 18, <SEP> 25, <SEP> 26, <SEP> 29 <SEP> 0,5 <SEP> miorofarod
<tb>
<tb> Condensâtes <SEP> 24 <SEP> 1000,Omicrofarads
<tb>
<tb> Condensateurs <SEP> 27, <SEP> 28, <SEP> 30, <SEP> 31 <SEP> .5,0 <SEP> microfanads
<tb>
<tb> Résistance <SEP> 17 <SEP> 200,0 <SEP> ohms
<tb>
<tb> Résistance <SEP> 19 <SEP> 5,0 <SEP> ohms(réglable)
<tb>
<tb> Résistance <SEP> 20 <SEP> 10,0 <SEP> ohms <SEP> (réglable} <SEP>
<tb> Résistances <SEP> 21 <SEP> et <SEP> 23 <SEP> 15,0 <SEP> ohms(réglable)
<tb>
<tb>
<tb> Résistance <SEP> 22 <SEP> 10,0 <SEP> ohms <SEP> (:
réglable) <SEP>
<tb> Source <SEP> de <SEP> potentiel <SEP> 14 <SEP> 45 <SEP> volts <SEP> continu
<tb>
<tb> Source <SEP> de <SEP> potentiel <SEP> 15 <SEP> 150 <SEP> volts <SEP> continu
<tb>
En utilisant les constantes ci-dessus avec un moteur universel de 1/6 de CV fonctionnant sous 115 volts,
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de construction standard Liais de préférence à ventilation forcée, on a constate qu'il. était possible d'effectuer un cycle de travail en moins de 65 millisecondes et de tra- vailler à des fréquences atteignant 500 cycles par minute.
Dans ce mode de réalisation particulier, le première vites- se prédéterminée était de l'ordre de 1500 tours/minute et le seconde vitesse prédéterminée de l'ordre de 3600 tours/ minute.
Bien que l'on ait représenté, décrit et signalé les caractéristiques fondamentales nouvelles de 1'invention dans leur application à un mode de réalisation préféré, il doit être entendu que l'homme-de l'art peut, sens s'écar- ter de l'esprit de l'invention, apporter diverses suppres- sions, substitutions et modifications à la forme et aux détails du dispositif représenté et décrit, ainsi qu'à son mode de fonctionnement.
EMI12.1
R B: v: Ii DIe A T l 0 l S
1. Dispositif de contrôle de la vitesse d 'un moteur électrique, comportant une armature et un champ, dispositif comprenant un premier élément destiné à faire tourner ledit moteur à une première vitesse prédéterminée, un second élément destiné à accélérer ledit moteur pour l'amener aune seconde vitesse prédéterminée lors de la réception d'un premier signal, un trois ions élément destiné à faire tourner ledit moteur à cette seconde vitesse jus- qu'à réception d'un second signal,
et un élément destiné à ramener ledit moteur à le. première vitesse précitée lors de la réception d'un second signal, ledit dispositif de contrôle étant caractérisé par le fait que le premier élé- ment précité comporte un moyen'destiné à exciter l'armature et le champ précités à partir d'une première source de
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potentiel, et que le second élément comporte un moyen des- tiné à exciter l'armature et le champ à partir d'une seconde source de potentiel.
2. Dispositif tel que celui visé sous 1, caracté- risé par le fait que l'élément de décélération utilise le freinage électrique.
3. Dispositif tel que celui visé sous 2, carac- térisé par le fait que l'élément de décélération utilise succesivement la première et la seconde sources de potentiel.
4. Dispositif tel que celui visé sous 1 à 3, caractérisé par le fait que l'armature et le champ précités sont connectés en série pendant le travail, à la fois par le premier et le second éléments.
5. Dispositif tel que celui visé sous 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément de décélération pré- cité comporte un moyen destiné à exciter successivement le champ à partir de la première source de potentiel, puis à connecter l'armature et le champ précités en série avec la seconde source de potentiel.
6. Dispositif tel que celui visé sous 1 à 5, caractérisé par le fait qu'un élément de stabilisation-est prévu pour exciter le champ à la fois a partir de la première et de la seconde sources de potentiel pendant un interval- le de temps prédéterminé après la décélération du moteur vers la première vitesse précitée.
7. Dispositif tel que celui visé sous 4, carac- térisé par le fait que le second élément comporte un moyen destinéà connecter l'armature -précitée suivant une pre- mière polarité et le champ précité en série avecla seconde source de potentiel, et que.l'élément de décélération com- porte un moyen destiné à exciter successivement le champ précité à partir de la première source de potentiel, puis
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à connecter ladite armature suivant: une seconde polarité et ledit champ en série avec la seconde source de potentiel précitée.
8* Dispositif tel que celui visé sous 1 à 7, caractérisé par le fait que le troisième élément comporte un moyen retardateur susceptible de réagir au potentiel traversant l'armature pour connecter les éléments réducteurs de vitesse en circuit avec l'armature et le champ précités,