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La présente invention concerne les dispositifs de commande à distance de positions angulaires du type utilisant des machines dynamo-électriques SELSYN.
Il est connu de relier entre eux, dans des dispositifs de ce genre, les enroulements de stator polyphasés des machines de transmission et de réception et d'appliquer, à l'enroulement de rotor d'une des machines, habituellement, la machine de transmission., du courant alternatif monophasé de façon qu'une tension d'erreur monophasé soit produite, dans l'enroulement de rotor de l'autre machine, quand les rotors des deux machines n'ont pas des positions angulaires alignées, la tension d'erreur monophasée étant utilisée, habituellement après amplification convenable, pour commander un moteur électrique relié à l'autre machine et amenant le rotor de cette dernière en alignement angulaire avec le rotor de la machine de transmission. A ce moment, la tension d'erreur disparaît et le
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mollir cesse d'être alimenté.
L'Énergie requise pour amener la machine de réception en alignement avec celle de transmission est donc fournie par le moteur qui est lui-même alimenté par une source extérieure. Dans une forme d'exécution de ce genre, les machines de transmission et de réception doivent toutes deux comporter des bagues de contact pour l'application de la tension monophasée et des tensions d'erreur, ainsi que pour l'émission de celles-ci. Il y a cependant des cas où l'utilisation de bagues de contact est contre-indiquée, et la présente invention a pour objet une modifica- tion d'un dispositif du type précité, permettant d'omettre des ba- gues de contact sur une des machines.
Suivant la présente invention, un dispositif de commande à distance de positions angulaires comprend un selsyn émetteur dont l'enroulement monophasé de rotor est court-circuité, et un selsyn récepteur dont le rotor comprend deux enroulements mono- phasés en quadrature, un des enroulements de rotor étant relié, par une résistance, à une source de tension monophasée, tandis que l'autre, c'est-à-dire l'enroulement en quadrature, est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur, de manière à alimenter un moteur électrique accouplé au selsyn récepteur pour aligner celui- ci angulairement par rapport au selsyn émetteur en réponse à des tensions monophasées induites dans l'enroulement en quadrature.
La tension induite dans l'enroulement en quadrature du selsyn récepteur est fonction du degré de couplage des enroulements de stator des selsyns émetteur et récepteur, ce couplage dépendant lui-même de la position angulaire relative des rotors des selsyns émetteur et récepteur- La tension induite dans l'enroulement en quadrature est utilisée de préférence après amplification, de manié- re à alimenter une phase d'un moteur diphasé qui est accouplé au rotor du récepteur, l'autre enroulement de phase du moteur étant relié à la source de courant alternatif, de façon que le moteur puisse amener le récepteur dans une position angulaire dans laquelle l'enroulement du rotor du récepteur est soit en ligne, soit à 900 par rapport à l'enroulement court-circuité de l'émetteur.
Ou
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bien, l'amplificateur peut contenir un redresseur sensible à la phase, de façon que la sortie de l'amplificateur soit un courant con. tinu à polarité réversible, utilisé pour alimenter un moteur à cou- rant continu réversible accouplé au récepteur.
Afin de réduire les' possibilités d'ambiguïté quant à la position dans laquelle le récepteur est amené, le rotor de l'émet- teur peut comprendre, sur l'axe de l'enroulement court-circuité, un aimant permanent servant à polariser le circuit magnétique de façon à amener le point,de fonctionnement au-delà du point d'inflexion de la courbe d'aimantation et à. produire ainsi une onde de flux déformée introduisant l'harmonique 2 de la fondamentale de la fréquence d'excitation dans la tension induite dans le bobinage de captation du selsyn récepteur.
Le selsyn émetteur peut être incorporé.dans une poulie sur laquelle passe un câble supportant une cage ou une autre charge, la rotation du selsyn émetteur étant alors utilisée pour indiquer à distance le mouvement et l'emplacement de la charge.
Une forme d'exécution suivant l'invention est représentée aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 donne un schéma de connexion des machines de transmission et de réception.
La figure 2 est un graphique explicatif'donnant les dépha- sages des différents enroulements du selsyn émetteur.
La figure 3 est un diagramme vectoriel des flux présents dans les enroulements du rotor du selsyn récepteur.
La figure 4 montre la variation de tension dans l'enrou- lement de rotor de l'émetteur en fonction du défaut d'alignement angulaire, et
La. figure 5 représente une poulie incorporant le selsyn émetteur.
La figure 1 représente un selsyn émetteur 1 avec son enroulement de rotor court-circuité 2 et son enroulement de stator 3. Le selsyn récepteur 4 comprend un premier enroulement de rotor 5 relié à une source de courant alternatif' par une résistance 6, et
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un second enroulement ce rotor 7 en quadrature, qui,est connecté à un amplificateur 8 dont la sortie est appliquée à un servo-moteur 9 mécaniquement accouplé au rotor du récepteur. La résistance 6 doit être élevée par rapport à l'impédance de l'enroulement précité, de façon que le flux produit par cet enroulement soit en substance en phase avec la source de courant alternatif et de façon à limiter *le courant produit par le selsyn récepteur.
Comme l'enroulement de rotor 5 est alimenté au travers d'une résistance élevée 6, le courant reste limité à une valeur de sécurité, même quand l'enroulement ccurt-circuité de l'Émetteur se trouve dans la position représentée (ou dans la position équiva- lente à 180 de celle-ci) dans laquelle le courant induit est maximum..
L'action de séparation et de recombinaison des deux en- roulements de stator signifie en fait que le rotor court-circuité de l'émetteur introduit des couplages variables entre les enroule- ments d'excitation et de captation 5 et 7 du rotor du récepteur.
La figure 2 représente, sous forme combinée, les deux enroulements récepteurs 5 et 7 et l'enroulement court-circuité de l'émetteur 2. L'enroulement 5 est alimenté et produit un flux d'excitation OT qui induit du courant dans l'enroulement court-circui- té 2. Quand l'angle 0 est égal à zéro ou 180 , un courant maximum est induit dans l'enroulement court-circuité, ce qui donne un flux OR de valeur maximum. Dans cette position, le flux coupe l'enroule- ment en quadrature 7 à angle droit et induit donc une tension d'er- reur nulle.
Quand l'angle O est égal à 90 ou 270 , aucun courant ne circule dans l'enroulement court-circuité de rotor et, par consé- quent, le flux OR est nul et la tension induite dans l'enroulement de captation 7 est aussi nulle. Pour des valeurs intermédiaires de O, un courant est induit dans l'enroulement court-circuité de rotor
2, et le flux R a deux composantes, la composante O1 opposée au flux d'excitation OT, et la composante O2 couplée au bobinage de captation et induisant une tension d'erreur.
La figure 3 donne le
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dinsrnmmc vcc1.ori el pour le cns oÎl 1 es enroulements sont disposés comme représenté- la figure 2, et la figure 4 donne la variation de la tension d'erreur en fonction du décalage angulaire entre le bobinage émetteur 2 et le bobinage récepteur 5.
Si la résistance en série avec la bobine d'excitation est élevée. au point que le courant d'excitation et le flux OT soient en phase avec la tension de la source de courant alternatif, les tensions d'erreur induites sont en quadrature avec la source de courant alternatif. Elles peuvent donc, a.près amplification, être appliquées à une phase d'un servo-moteur biphasé conventionnel dont l'autre phase est directement reliée à la source de courant alter- natif.
Les polarités peuvent être choisies de façon que les points A et B de la figure 4 soient les points d'équilibre stable du servo-moteur, et que les points C et D soient ceux d'équilibre métastable, ou vice-versa. Cette forme d'exécution a donc la même ambiguïté à 180 que tout selsyn actuel à rotor court-circuité, mais elle permet d'utiliser des selsyns de petites dimensions avec un amplificateur de servo pour produire des couples importants et, en outre, elle limite le courant de circulation dans le dispositif à une va.leur très réduite.
Afin d'empêcher cette possibilité d'ambiguïté, le selsyn émetteur peut être polarisé à l'aide d'un aimant permanent 10 repré- senté à la figure 1. Cet aimant a pour effet d'amener le point de fonctionnement du circuit magnétique de l'émetteur au-delà. du point d'inflexion de la courbe d'aimantation, produisant ainsi une onde de flux déformée. L'harmonique 2 de la fréquence fondamentale est ainsi induite dans 1.'enroulement; de captation 7 du récepteur.
La composnnte d'harmonique 2 dépend du courant à fréquence fondamentale circulant, autour de l'aimant permanent, dans l'enrou- lement de rotor court-circuit('-' de l'émetteur; cette composante est donc nulle dans les deux positions où l'émetteur se trouve à angle droit par rapport à l'enroulement d'excitation du rotor du récepteur (soit les position 90 et 270 ) et atteint un maximum
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dans les deux positions en ligne (soit 0 et 180 ). La phase du second harmonique s'inverse rleativement à l'excitation du courant alternatif quand la polarisation de l'ayant permanent s'inverse, de sorte qu'il est possible d'aménager un redresseur sensible à la phase, produisant une tension continue positive de sortie dans la région du point 0 et négative dans la région du point 180 .
En déphasant convenablement le courant alternatif de ré- férence par rapport au servo-moteur diphasé ou à un redresseur équivalent sensible à la phase, les positions 90 et 270 deviennent les points d'équilibre métastable pour le système servo complet fonctionnant avec le signal d'erreur à fréquence fondamentale; en conséquence, l'équilibre du servo-moteur sur le signal d'erreur à fréquence fondamentale ne peut se produire que sur les positions 0 et 180 , et le signal supplémentaire à harmonique 2 peut être uti- lisé de différentes manières pour donner une indication ou pour empêcher l'équilibre dans l'une ou l'autre de ces deux positions.
La tension d'harmonique'2 apparatt, aux bornes dé l'enrou- lement d'excitation de rotor du récepteur, en superposition à la ten- si.on d'alimentation de fréquence fondamentale, et peut être séparée par des filtres ou des circuits de suppression de type connu.
Une solution plus économique consiste à décaler délibé- rément l'enroulement de captation du rotor récepteur de 5 , par exemple, par rapport à la quadrature, et à prélever la tension d'harmonique 2 à ses bornes. Dans ce cas, 1-'enroulement d'excitation induit une tension fondamentale directement dans l'enroulement de captation, cette tension étant supprimée par déplacement de l'enrou- lement court-circuité par rapport à la position 0 ou 180 . L'enrou- lement court-circuité resté en ligne est, au contraire, toujours parcouru par le courant maximum induit ou à peu près, ce qui induit l'harmonique 2 dans l'enroulement de captation. En fait, le selsyn fournit son propre signal de suppression de la fondamentale, ce qui évite l'utilisation d'un filtre séparé.
La forme d'exécution de l'invention est particulièrement
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destinée aux cas d'application dans lesquels l'encombrement du selsyn émetteur doit être réduit et dans lesquels l'utilisation de bagues ou de contacts de frottement dans l'émetteur n'est pas admise.
Un cas d'application de ce genre consiste dans le méca- nisme d'actionnèrent des barres de commande de centrales nucléaires, où une indication à distance de la position angulaire d'un arbre à l'intérieur de la cuve sous pression du réacteur est requise.
Un arbre de ce genre peut porter une poulie sur laquelle passe un câble auquel est attachée une barre de commande, de sorte que la rotation de l'arbre, si elle est transmise à distance, indique à cet endroit le déplacement du câble et, en conséquence, la position de la barre de commande. Une poulie de ce genre est représentée en coupe à la figure 5.
@ @ Comme la figure 5 le montre, une poulie 11 est montée sur des roulements 12 d'un moyeu 13 dans un tambour pourvu d'une ou . plusieurs entrées permettant le passage d'une corde, d'un câble ou d'une courroie dont le mouvement doit être indiqué. La poulie contient l'élément tournant 14 du selsyn émetteur, cet élément tournant comportant un enroulement monophasé 15 court-circuité. Les roulements 12 sont montés sur un arbre fixe 16 s'étendant entre deux portées 17 d'un tambour fait en deux parties, la partie 18 étant amovible.de manière que l'on puisse introduire dans le tambour la poulie et les roulements.
L'arbre 16 porte, monté de façon fixe, le stator 19 du selsyn émetteur- Le stator 19 comprend un enroulement dans lequel des tensions polyphasées sont induites par l'enroulement,. court-circuité 15 du rotor- L'enroulement de stator peut consister en un enroulement triphasé en étoile dont les extrémités sont reliées - aux bornes correspondantes d'un enroulement polyphasé du selsyn récepteur ; ou bien, le stator peut consister en deux enroulements monophasés convenablement déphasés pour obtenir un point neutre effectif qui, avec les extrémités extérieures des enroulements, constituent les bornes triphasées à. relier à l'enroulement triphasé du récepteur.
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Les connexions des enroulements du stator 19 sortent de toute manière convenable par l'arbre 16.
La poulie 11 est faite en trois parties pour la facilité du montage. L'anneau 20 dont le pourtour intérieur est pourvu de la pièce feuilletée 14 avec l'enroulement monophasé court-cir- cuité 15, est immobilisé entre des flasques 21,22 rendus solidaires de l'anneau 20 par emboîtement. Le flasque 21 comporte un rebord 23 constituant un épaulement contre lequel s'applique le rouet de la poulie 11. Les flasques 21, 22 comportent des épaulements inté- rieurs 24 portant les bagues extérieures des roulements à billes 12.
Comme précité, aucune connexion extérieure ne doit être amenée à l'enroulement court-circuité 15 du rotor, de sorte que la rotation de la poulie, quand elle est en contact avec une courroie ou un câble, peut être indiquée par le récepteur sans nécessité d'aucune bague de glissement ni autres contacts de frottement sem- blables côté selsyn émetteur..
REVENDICATIONS.
1.- Commande à distance de positions angulaires, caracté- risée en ce qu'elle comprend un selsyn émetteur ayant un enroule- ment de rotor monophasé court-circuité et un selsyn récepteur dont le rotor comporte deux enroulements monophasés en quadrature, un des enroulements de rotor étant'relié, par une résistance, à une source de courant monophasé, tandis que l'autre enroulement, en quadrature, est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur; de manière à alimenter un moteur électrique accouplé au récepteur de façon à amener celui-ci en alignement angulaire avec l'émetteur en réponse aux tensions monophasées induites dans l'enroulement en quadrature.