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La présente invention concerne les dispositifs de réglage électriques pour machines électriques de commande, et, en particu- lier, des perfectionnements aux machines de commande connues généra lement sous le nom de machines 'dard-Léonard.
Dans plusieurs industries, l'inertie des masses qui doi- vent être entraînées par la machine électrique de commande durant 1 accélérations et les décélérations, influence défavorablement le déroulement des opérations. Un exemple typique d'une industrie où ce problème se pose, est le laminage de métaux. Dans un cas de ce genre, la tension de la matière est défavorablement influencée par l'inertie durant les accélérations et les décélérations.
Un réglage ou une régulation précise de la tension, durant les périodes d'accélération et de décélération, constitue un problème
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difficile. Des régulateurs de courant pour le réglage de la,tension ont été réétalonnés de façon à faire produire le courant d'accélé- ration à l'aide de circuits de taux de vitesse, ou par l'utilisation de contacteurs pour faire varier le courant de régulation de quan- tités déterminées à des moments précis, en fonction des nécessités de compensation. Ces procédés n'assurent pas complètement un réglage précis de la tension.
On a aussi utilisé des tensiomètres pour mesu- rer avec précision la tension régulée, mais des retards introduits par les moyens de mesure font apparattre des erreurs de tension pendant les périodes d'accélération et de décélération.
Dans son ensemble, l'invention a pour but de procurer une compensation d'inertie précise d'un type tel qu'en substance au- cune erreur de fonctionnement ne soit introduite dans un. processus de travail, pendant les périodes-d'accélération et de décélération.
L'invention a pour but plus précis de procurer une fonction de for- çage d'une grandeur et d'un signe suffisants pour alimenter un cir- cuit d'induit de moteur en courant de façon à produire le couple né- cessaire durant les périodes de variation de vitesse.
L'invention a aussi pour but de procurer un signal de taux de vitesse avec fonction de forçage suffisant pour supprimer les retards introduits par les moyens de mesure dans un dispositif de réglage suivant l'invention.
L'invention a encore pour but de procurer une compensation--. d'inertie de réponse aux variations double dans un dispositif suivant l'invention.
L'invention ressortira clairement de la description dé- taillée donnée ci-après, de plusieurs formes d'exécution préférées, représentées à titre d'exemple dans lesdessins annexés, dans les- quels:
La figure 1 représente schématiquement un dispositif de réglage d'envidoir d'un laminoir en tandem suivant l' invention.
La fLgure 2 représente schématiquement uen variante de ce dispositif de réglage pouvant être appliquée à l'installation
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représentée à la figure 1.
La figure 3 donne certaines courbes -représentant une partie
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de la contribution .apportée p l'invention à la technique considérée.
La figure 4 représente une autre modification comprenant un perfectionnement pouvant être appliqué à la forme d'exécution re- présentée à la figure 1.
La figure 5 représente une modification du perfectionne- ment représenté à la figure 4, et
La figure 6 donne certaines courbes représentant les amé- liorations supplémentaires pouvant être obtenues .avec les modifica- tions des figures 4 et 5.
Sur la figure 1, la matière M passe de la dernière cage de laminoir LMS à l'envidoir WR entraîné par le moteur d'envi- doir RM. L'induit du moteur d'envidoir est inséré dans un circuit fer mé avec l'induit de la génératrice G, ce circuit fermé ,allant de la borne droite de l'induit de la génératrice G, par l'inducteur série GSF de la'génératrice, le conducteur 1, l'inducteur série MSF du mo- teur, l'induit du moteur d'envidoir RM et le conducteur 2, à la bor- ne gauche de l'induit de la génératrice G.
L'excitation de l'enroulement inducteur MF du moteur est réglée par l'amplificateur magnétique de commande de moteur MMA, dont la sortie est appliquée à l'induit du moteur de commande de , rhéostat MOR. Le circuit inducteur va du conducteur positif P, par. l'enroulement inducteur MF et le rhéostat Rh, au conducteur négatif N. La position du curseur du rhéostat est évidemment déterminée par le fonctionnement du moteur MOR..Comme décrit ci-àprès, le rhéostat commandé par moteur sert à compenser l'augmentation du diamètre de la bobine.
Le circuit d'induit du moteur MOR peut être décrit de la façon suivante : le conducteur d'alimentation en courant al- ternatif supérieur est positif, le courant circule au travers de la partie gauche inférieure du redresseur Rl, du contact normalement fermé de l'interrupteur 3', de l'induit du moteur MOR, du conducteur
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4, du contact normalement fermé de l'interrupteur 5, du conducteur 6, du contact 7 du relais de commande CRI fermé en fonctionnement normal, de la partie droite supérieure du redresseur Rl, du redres- seur 8, de l'enroulement de charge 9 de l'amplificateur MMA et du conducteur 10, pour aboutir au conducteur inférieur de l'alimenta- tion en courant alternatif.
Quand le conducteur inférieur de l'ali- mentation en courant alternatif est positif, le courant passe par le conducteur 10, l'enroulement de charge 11 de l'amplificateur MMA, le redresseur 12, la partie gauche supérieure du redresseur Rl, l'interrupteur 3, le contact normalement fermé du moteur MOR, le conducteur 4, le contact normalement fermé de l'interrupteur 5, le conducteur 6, le contact 7, la partie droite inférieure du redres- seur RI et le conducteur alternatif supérieur. Les contacts normale- ment ouverts des interrupteurs 3 et 5 sont prévus pour une rotation en sens inverse du moteur MOR, de façon à pouvoir prérégler ie rhéostat Rh en fonction du diamètre de la bobine, en marche à vide.
L'amplificateur magnétique MMA porte trois enroulements de- commande. Un enroulement de commande, qui peut être dénommé l'enroulement modèle PA, est relié directement aux bornes de sortie de la génératrice pilote, par l'intermédiaire d'une résistance convenablement réglée. Le second enroulement de commande IR est relié directement aux bornes de l'inducteur série MSF du moteur et procure donc un réglage en fonction du courant de charge du moteur. Le troisième enroulement de cooande V est mis directe- ment aux bornes de l'induit du moteur et procure donc un réglage en fonction de la force contre électromotrice du moteur.
Le réglage précité est bien connu et dénommé habituelle- ment réglage par force contre électromotrice, ce réglage procurant dans le cas d'une marche régulière, à côté de certains effets de réglage du moteur MOR sur la génératrice G, un courant d'induit'de moteur constant, et,.par conséquent, une tension de bande constante.
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La génératrice pilote est accouplée à la dernière cage de laminoir et sa tension de sortie est donc fonction de la vitesse du laminoir. La génératrice pilote produit ainsi un effet de réglage sur les amplificateurs magnétiques MMA, MAI et MA2 en fonction de la vitesse du laminoir.
Avant d'étudier en détail le réglage de la tension de sor- tie de la génératrice G, certaines considérations de physique se- ront utiles.
La tension de la bande produite par le couple développé par le moteur RM.
La tension T = Tc, où r est le rayon du mouvement de rota tion compte tenu des rapports d'engrenage, etc., et où Tq est le couple produisant la tension au rayon r.
Le moteur RM doit, pendant les périodes de variation de vitesse, fournir le couple d'accélération en plus du couple de'ten- sion, sinon une partie du couple de tension serait utilisée comme couple d'accélération et la tension changerait, ce qui doit être évité.
Le couple nécessaire à l'accélération est donné par:
J a Ja
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Tq ° g y ' y 60r ' 60rg = Tq, où Tc= couple d'accélération,
J = inertie présentée par la charge au moteur, y = accélération, g = constante d'accélération de la pesanteur, a = accélération de la bande, r = rayon de rotation.
La valeur de J est généralement connue avec précision et est une fonction des matières et des dimensions des cylindres de laminoir, des engrenages, des rotors, des bobines de la matière à enrouler, etc. Quand la valeur de J varie en cours de fonction-
60rg
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nement, elle reste généralement connue avec précision à tout moment. Des circuits peuvent être et ont été calculés pour donner avec précision la valeur de -6 en fonction des conditions 60rg de fonctionnement ou du temps. Le problème se résume donc à la mesure de "a" ou du taux de variation de la vitesse.
Un procédé de mesure de "a" consite à utiliser un circuit de taux, soit un transformateur d'amortissement, comme représenté à la figure 1, soit un circuit R-C comme représenté à la figure 2, afin de mesurer le taux de variation d'une tension tachymétrique ou de la tension d'une génératrice pilote accouplée, comme représenta à la dernière cage de laminoir. 'Ce genre de circuit n'est que par- tiellement satisfaisant à cause du retard nécessairement introduit par tout circuit de mesure de taux de variation, la sortie du circuit étant en retard, durant les périodes de variation d'accélé- ration, sur l'accélération réelle et introduisant ainsi des erreurs de tension.
En utilisant ce procédé de compensation d'inertie, l'erreur ressort clairement dans le cas de machines de commande accélérées de façon constante quand la vitesse passe de zéro à un taux de vitesse constant et quand l'accélération revient à zéro.
Ce cas est représenté dans l'hypothèse idéale donnée à la figure 3.
La tension de sortie de la génératrice G est principalement réglée par les enroulements inducteurs GF1 et GF2 qui sont reliés respectivement aux circuits de sortie des amplificateurs magnétiques MA1 et MA2.
Chacun des deux amplificateurs magnétiques MAI et MA2 porte quatre enroulements de commande, notamment ACI, PG1, ICI et TSl; et AC2, PG2, IC2 et TS2, respectivement.
Les enroulements AC1 et AC2 sont reliés directement à l'in- ducteur série GSF de la génératrice, par une résistance convenable- ment réglée, et produisent donc un effet de réglage en fonction du courant de charge. Les enroulements PG1 et PG2 sont reliés à la géné- rattice pilote, par une résistance convenablement réglée. Ces deux enroulements produisent donc un effet de réglage en fonction de la
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vitesse du laminoir.
Un potentiomètre PO est relié directement aux conducteurs P et N. Les enroulements de commande TS1 et TS2 sont connectés en vue de tout degré d'excitation dans la gamme du potentiomètre, par l'intermédiaire d'un curseur TS sur ce potentiomètre. Le curseur TS est le sélecteur de tension et est réglé suivant la tension requise pour la bande.
Les circuits de réglage décrits jusqu'ici ne procurent au- cune compensation d'inertie. Le transformateur T est utilisé en vue d'améliorer la compenstaino d'inertie. Ce transformateur a un enroulement primaire TPI et un enroulement secondaire TS. Comme l'enroulement primaire TP1 est relié aux fils de sortie de la géné- ratrice pilote PG, la sortie du secondaire du transformateur est fonction du degré de variation de la vitesse dû laminoir et donc de la vitesse des parties tournantes entraînées par le moteur RM..Comme les rouleaux envidoirs peuvent avoir différentes largeurs, un cur- seur de réglage de largeur de rouleau RWT est prévu sur la résistance Rhl du pont à résistances comprenant les résistances Rhl, Rh2 et Rh3.
Comme le diamètre de l'envidoir varie au fur et à mesure de l'enrou- lement de la matière sur le mandrin, il faut prévoir un réglage con- tinu tenant compte du diamètre de l'envidoir. On utilise à cet effet le cursuur RDT sur la résistance Rh3. Le curseur RDT est accouplé à et entraîné par le moteur MOR.
Les enroulements de commande de compensation d'inertie ICI et IC2 sont insérés dans un circuit allant de la jonction JU, par la résistance RA, l'enroulement de compensation d'inertie IC2 de l'ampli. ficateur magnétique MA2, l'enroulement de compensation d'inertie IC1 de l'amplificateur magnétique MA1, au curseur de réglage du diamètre d'envidoir RDT.
Si des retards et peut-être d'autres erreurs n'étaient pas introduits, les circuits décrits jusqu'ici suffiraient; mais, en ce qui concerne les retards, le cas idéal représenté à la figure 3
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par la courbe désignée TAC, 'accélération réelle", liée à la courbe de vitesse du train LSC n'exsiste pas, mais le citcuit de taux mesure les variations représentées par les courbes d'accélération incurvées AAC, et une erreur, représentée par la partie hachurée comprise entre les courbes AAC et TAC, est introduite.
Une seconde paire d'enroulements primaires, notamment TPA et TPD, est prévue pour éliminer cette erreur. Pendant l'accéléra- tion, l'enroulement TPA produit une surtension de l'amplitude et de la polarité voulues pour éliminer les parties hachurées représentées à la figure 3. Pendant la décélération, l'enroulement TPD produit une surtension de l'amplitude et de la polarité voulues pour éliminer les parties hachurées représentées à la figure 3.
Un potentiomètre ADP de réglage d'accélération-décélération est relié directement aux conducteurs P et N. Une prise de poten- tiel positif PT est connectée en un point choisi de ce potentiomètre ADP et, comme représenté, relie la borne droite de l'enroulement primaire TPA et la borne gauche de l'enroulement primaire TPD à un point choisi du potentiomètre.
Soit l'hypothèse où la bande est passée au travers du la- minoir et attachée au mandrin de l'envidoir, le préposé désirant accélérer les machines de façon.à les amener à pleine vitesse.
Dans ce cas, le préposé met en route les circuits de démarrage nécessaires, la dernière opération étant la fermeture de l'in- terrupteur AP. La fermeture de l'interrupteur AP établit un circuit allant du conducteur P, par l'interrupteur AP, la bobine d'excita- tion du relais de commande CR1 et l'interrupteur de décélération DP, au conducteur N. L'enclenchement du relais de commande CR1 établit un circuit de maintient du relais par les contacts HC et un autre cir- cuit allant du conducteur P, par les contacts 13, le conducteur 14 et la bobine d'excitation 15 du contacteur d'accélération A, au conducteur N. Le contacteur d'accélération A ouvre ses contacts 17
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et ferme ses contacts 16.
La fermeture des contacts 16 étabiit un circuit allant de la prise positive PT, par l'enroulement primaire TPA, la résistance 18 et les contacts 16, au conducteur négatif N.
Le primaire de transformateur TPA est donc alimenté. Cet enroulement applique donc une impulsion de tension, notamment une surtension, au transformateur de mesure de variation. Les paramètres de circuit des éléments constituant le circuit sont choisis de façon à produira une tension de sortie qui supprime exactement les parties hachurées représentées à la figure 3, de façon à laisser uniquement un sigal d'accélération réelle. Le retard de cette impulsion de signal, étant identique au retard du transformateur, est absolument correct, et il suffit donc de régler uniquement l'amplitude et la polarité de l'im- pulsion.
Dans le cas d'une décélération, par exemple quand l'envi- doir est rempli, on ferme l'interrupteur DP de façon à déclencher le relais de commande CRI. Comme, en actionnant l'interrupteur DP, on ferme les contacts inférieurs de celui-ci, un circuit d'excita- tion est établi pour le relais de commande CR2. Ce circuit va du con- ducteur positif P, par les contacts de repos 19 du relais de commande CRI, l'interrupteur S, la bobine d'excitation du relais de commande CR2 et les contacts inférieurs de l'interrupteur DP, au conducteur négatif N.
L'actionnement du relais de commande CR2 provoque la fer- meture des contacts 22 et 23. La fermeture des contacts 22 établit un circuit de verrouillage pour le relais de commande CR2, et la fermeture des contacts 23 établit un circuit pour le contacteur de décélération D. Le circuit de ce contacteur va du conducteur positif P, par les contacts 23, le conducteur 24 et la bobine d'excitation ' 25 du contacteur de décélération, au conducteur négatif N. Le fonctionnement du contacteur de décélération provoque l'ouverture des contacts 27 et la fermeture des contacts 26. La fermeture des contacts 26 établit un circuit allant de la prise positive PT,
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par l'enroulement primaire TPD, la résistance 28 et les contacts
26, au conducteur négatif N.
L'enroulement primaire TPD produit donc une surtension qui remplit la même fonction quant à la décé- lération que la fonction remplie par l'enroulement primaire TPA pour l'accélération.
En pratique, l'amplitude et le minutage de l'impulsion de signal peuvent être réglés de façon à produire une fonction de for- çage pour d'autre retards, par exemple le retard du.régulateur de courant, ce qui augmente sérieusement la précision du réglage.de la tension.
Si la figure 1 représente un circuit de taux à transofr- mateur, le réglage de principe peut aussi être effectué par un cir- cuit R-C.
Le type de réglage par circuit R-C est représenté à la figure 2. Dans cette forme d'exécution, le circuit en pont, com- prenant les résistances Rhl, Rh2 et Rh3, est relié aux conducteurs d'alimentation P et N, et les enroulements de compensation d'inertie
ICI et IC2 sont insérés dans un circuit allant du point de jonction
JU1 des résistances Rh4 et RH5, par les enroulements IC2 et ICI., le condensateur C et la résistance Rh6, au point de jonction JU2.
Dans le cas de tensiomètres, quand le réglage précis de la tension peut être obtenu durant toute la période d'accélération et de décélération, à l'exception du début et de la fin, il suffit d'appliquer l'impulsion de forçage précitée au transformateur de taux, pour éliminer le retard dû. au tensiomètre lui-même.
Cependant, le dispositif idéal de compensation d'inertie demande des perfectionnements plus poussés dans de nombreuses appli- cations, surtout si on n'utilise pas de signal de tension comme dans le présent circuit. Le procédé et le circuit de taux décrits ci-avant constituent un perfectionnement réel, mais le circuit de mesure de taux introduit un retard supplémentaire, de sorte due, là où on désire une haute fidélité, le signal de compensation d'inertie arrive trop tard et des va.riations de tension se produi- sent au début et à la fin des -triodes d'accélération et de décélé- .ration.
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Le dispositif représenté aux figures 4, 5 et 6 procure un signal de compensation précise de l'inertie contenant une compo- sante proportionnelle à l'accéléra.tion, et, en outre, une composante proportionnelle au taux de variation de l'accélération.
Cette deuxième composante est proportionnelle à la dérivée seconde de la vitesse et peut être dénommée une compensation double de l'inertie des' variations.
La figure 4 représente schématiquement un dispositif de compensation double de l'inertie des variations utilisant des trans- formateurs de taux. Dans ce dispositif, un circuit en pont à résis- tances, comme celui représenté à la figure 1 aux bornes de l'enrou- lement secondaire TS du transformateur, est relié directement-au circuit de sortie de la génératrice pilote. Les résistances de ce circuit en pont peuvent donc aussi être désignées par Rhl, Rh2, et Rh3, la prise de réglage pour la largeur du rouleau pouvant être désignée par RWT et la prise de réglage pour le diamètre du rouleau par RDT.
L'enroulement primaire Pl d'un premier transformateur de taux T1 est relié au circuit de sortie du pont à résistances et l'enroulement secondaire SI est connecté dans un circuit fermé, par l'intermédiaire d'une résistance convenable, aux enroulements de compensation d'inertie ICI et IC2 des amplificateurs magnétiques MA1 et MA2. Le dispositif de réglage est donc pourvu de la compensa- tion normale d'inertie des variations.
L'enroulement secondaire Sl est aussi relié, par une ré- sistance convenable, à l'enroulement primaire P2 d'un second trans- formateur de taux T2. Celui-ci'a un enroulement secondaire S2 connec- té.dans un circuit fermé, par une résistance convenable, aux enrou- lements de commande 12 et Il des amplificateurs magnétiques respec- tifs MA2 et MA1.
La figure 6 donne une série de courbes, la courbe MSC donnant la vitesse du moteur relativement à la courbe AVC de la
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tension d'induit du moteur et la courbe MAC d'accélération du moteur , qui serait obtenue par différentiation du signal de vitesse. Si on utilisé' un seul circuit de taux, par exemple, en considérant les effets de réglage des enroulements ICI et IC2 de la figure 4 mais en négligeant les effets de réglage des enroulements Il et 12, on obtient une-courbe en retard sur le signal 1RC à cause du retard in troduit par le dispositif de mesure. Le degré d'erreur est donné pa la courbe hachurée ESA entre la dite courbe en retard sur le signal IRC et la courbe d'accélération du moteur MAC.
La compensation de l'inertie de variation ou de taux dou- ble, effectuée par les enroulements de commande Il et 12, produit une variation du taux de la courbe d'accélération. En calculant con- venablement les circuits de taux et de double taux, le circuit de double taux produit un signal qui remplit la partie hachurée et donne donc un signal résultant qui suit de près l'accélération réelle du moteur.
L'obtention de l'effet donné par le circuit de double taux n'est pas limitée à l'utilisation double de transformateurs de taux, mais le même résultat peut être obtenu avec des circuits R-C.
Le circuit R-C est représenté sur la figure 5. Sur cette figure le circuit en pont B-C est relié à la sortie de la génératrice pilote. La sortie du circuit en pont est reliée, par le condensateur Cl et la résistance 1R, à l'enroulement de compensation d'inertie ICI et IC2 des amplificateurs magnétiaues. La résistance 2R est aussi reliée au condensateur Cl et à la résistance 1R et, comme elle est interconnectée avec le circuit R-C comprenant le condensateur C-2 et la résistance 3-R, elle fournit un signal de taux double aux enrou- lements de compensation Il et 12.
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