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, Commande électrique à réglage en charge par palier..
La prient* invention a pour objet une commande par moteur électrique dont la vitesse peut être réglée en charge par paliers, destinée essentiellement à des fonc-
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t1oan.ment. de ta1bl.dur'.. par exemple pour 404 PU* ou des appareil@ analogues# dont le moteur de commande est un moteur aaynehrene présentant une oaraot'rtlt1qul, du couple moteur en fonction de la vittsst, dont l'allure entre 10 point de démarrage (glissement # 1) à position réglable d'un façon progressive, et le point de marche'& vide idéal (gllsstment a a 0) pré.ent....enti 11.m.nt la forme d'un. ligne droite ou faiblement inourrée Dans les commandes d., a. par exemple les commande. du mouvement de rotation t de translation d'un* grue piro tante, il faut tout d'abord que la oommand.
pré- sent* un démarrage très progressif sinon la stabilité de la grue risque d'4tre compromise et là-coup violent pro- duit au démarrage risque de provoquer de fortes &00'1'1'&- tiens horizontales de la ohsrge suspendue à un cible de grand* longueur a l'extrémité de la flèche, accélération pouvant entraîner des mouvement. pendulaire. dangereux de cette charge.
En outre, il faut que la charge puisse ef- fectuer de faible% déplacement* par pivotement, mime lors- que le câble a une grau de longueur et que la flèche est im- portante, pour pouvoir être déposé* d'une façon âtre en un point détermine, sans que l'on ait à craindre de tels mou-
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vement pendulaire , fia outre, 01' m'ml conditions doivent tire rempli.. d'une façon .Or. lorsque la charge est suspen- due à une faible longueur de câble et que la flèche ont soins inclinée, avec un faible porte-a-faux. À cela, vient s'ajouter que la puissance motrice nécessaire pour obtenir le mouvement de rotation ou de translation peut varier dans
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de larges limites ID...rne. 1'.ormaJ..
par exemple dans le rapport de 1/2, sans que cela Wise* avoir une influence sur le fonctionnement du système de commande, tout en assu-
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rant évidemment le démarrage 4'un. façon sûre.
Compte tenu de Ces conditions que la commande doit remplir en raison des particularités du fonctionnement des grues, on utilise dans une large mesure des moteurs tri- phasés asynchrones équipés de rotors à bagues. Dans ces mo- tourne la caractéristique peut être modifiée en faisant va- rier les résistances intercalées dans le circuit du rotor de façon à obtenir un fonctionnement satisfaisant du systè- me de commande.
Dans les moteurs à bagues,il est possible en particulier de décaler, par undioix approprié des résis- tances, le couple de décrochage dont la vapeur ne peut pas être modifiée, pour le faire coïncider avec une valeur du glissement qui est supérieure à 1, de sorte que dans un gra- phique représentant les caractéristiques donnant le couple en fonction des vitesses en coordonnées rectangulaires, en portant les couples en ordonnées et les glissements en abs- cisses, les caractéristiques ou plus exactement les sec- tien. de caractéristiques, intéressantes pour le fonction- nement sont représentées en pratique par des droites qui pas.
sent par le point de glissement s= 0 de l'abscisse et qui découpent sur l'ordonnée pour le point correspondant au glissement s= 1, qui correspond au repos, des sections droites d'une grandeur correspondante. En outre, il est possible d'obtenir, en augmentant encore la résistance du rotor, de faire basculer cette caractéristique autour du point correspondant au glissement s = 0.
Pour l'emploi pratique, il suffit que le mo- teur de commande puisse être réglé par paliers et, en gé- néral, on peut se contenter de deux ou trois caractéristiques du couple en fonction des vitesses du type indiqué. Avec un moteur présentant de telles caractéristiques, il est
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possible de remplir sans difficulté les conditons indiquée ci-dtaeuo# étant donné que le conducteur a la possibilité d'adapter la oOJll':W1de aux conditions donnée* par le choix du palier, o'est-à-dirt par le choix de la caractéristique appropriée.
Cependant, l'emploi des moteurs triphasés a bagues tels que ceux que l'on utilise oouramment à l'heurt actuelle entraîne des inconvénient* qui résident d'une part dans le prix relativement élevé du moteur, et d'autre part
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dans le fait qu'il est sujet aux pennée dans Ion oondîtcmo d'emploi sévères auxquelles un tel moteur cet soumis. Ce qui est particulièrement gênent, ce sont les baguée ain- si que les balai. qui sont soumis à usure et qui demandent un contrôle constant. le@ résistance* qui doivent être
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coamuta-blee, selon les différentes caractéristiques choi- aient constituent également des démente relativement déli. cats qui âtmandeutbeauooup de place et qui doivent être protégés.
L'emploi d'un moteur à rotor en oourtairauit pour une commande de grue qui présenterait des avantages oonsidtirables n'était pas possible jusqu'à présent parce que par son principe même, la caractéristique de ces moteur* ne et prête pas à une telle commande et qu'il est Impossible d'obtenir différentes caractéristiques du type désiré, par exemple en changeant la résistance du rotor. L'expérience a
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montré que le% commandes équipées de tels moteurs on1i .:J" un démarrage brutal et de fortes accélérations initiales entraî- tant des mouvements pendulaires de la oharge, de sorte que ces moteurs n'ont va% pu s'imposer dans ce genre de commandée.
Le but de la présente invention est de créer un système de commande pour des grues ou des appareils ana-
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logues, dont le moto= de ocimande est constitué par un
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moteur rotor en court-circuit qui satisfait cependant les conditions indiquées plus haut.
A cet effet, la moteur asynchrone dans lequel on utilise, selon le système classi- que, un rotor à bagues, est équipé, selon la présente in- vention, d'un rotor en court-cirouit dont la résistance oh- ¯que . été rendue suffisamment élevée pour que la caracté- ristique du couple moteur en fonction de la vitesse du moteur présente constamment une pente négative, tout au moins dans . la. zone comprise entre le glissement s= 1 et le glissement s = 0, tandis que l'enroulement du stator du moteur peut être alimenté par une tension aux bornes que l'on peut modifier par paliers.
La oage du rotor réalisée avec des @ conducteurs dont la section a été réduite par rapport au @ modèle normal pour obtenir la résistance ohmique nécessaire peut être constituée par de l'aluminium non purifie,
Au moyen de oe nouveau système de oommande, on peut obtenir lea mômes caractéristiques du couple moteur en fonction de la vitesse dans la zone entre le glissement s = 0 et s = 1 que celles que l'on obtient avec un moteur à bagues par commutation des résistances Insérées dans le circuit du rotor.
A cet effet, il suffît de modifier la tonal= aux bornée de l'enroulement du stator du nouveau moteur à rotor en court-circuit, ce qui provoque un bascule- ment correspondant de la caractéristique autour du point correspondant au glissement a = 0.
On peut évidemment, au lieu de modifier la ten- sion aux bornes de l'enroulement du stator, modifier le nombre de spires efficaces de ces enroulements. Comme l'ont montré certains essaie , on obtient des résultats particuliè- rement satisfaisants pour l'exploitation si on subdivise chacune des phase* de l'enroulement du stator en deux groupes
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qui peuvent tiré branchée en trois paliere de la façon suivante
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zut) lee deux groupes d'une pliait branchés en $iris et toutes les phase$ en étoile;
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b) un groupe 4. chacune des phe4ree , brenahi en 1;r1anill, les sommets du triangle étant branchés eur le secteur par Ilin- term6 di.aire de l'autre groupe; c) les deux groupes d'une phaee bra,'ahit en série et les trois pha:,- branchée* en étoile.
Ers Militant Ce mode de branohement des enroulement du .t.1;O;', dans lequel la totalité des enroulements cet utilisée pour chaque palier, on obtient une charge thermique uniformément repartie, contrairement au mode de branchement qui utilise pour le démarrage une partie seulement des enroulement..
Ce nouveau système de commande permet d'obtenir
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les mimes caractéristique qu'avec une oomnum.4. utilisant m moteur triphasé à bagues el&ll.1que, maie en supprimant les inconvénient de ce moteur. Le nouveau type de moteur rotor en court-circuit présente tous les avantages des moteurs de ce genre.
Il est simple robuste, offre un mode de protec-
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tion plus éler4 et permet de réduire 144 train d'entretien du fait de la suppression des résistances. En outre, le nouveau système de commande est moins coûteux et plue léger que tous les systèmes de commande actuels.
liant donné que la commande doit être employée essentiellement avec des durées
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de fonctionnement relativement courtes comme 0,..11 toujours le car, par exemple, dans les commande* de grues l'évacua- tion de la chaleur dégagée par la cage du rotor ne présente pu de difficultés particulière En cas de besoin$ on peut utiliser de* refroidissement .plus intensifs combinés, le
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ou échéant, avec un isolement des enroulementa tt l'épreuve des hautes températures.
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On comprendra mieux la présente invention à la lacture d'une description du fonctionnement de la nouvelle commande selon l'invention donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif et en se réfèrent au dessin annexé qui représen- te à :
La Figure 1 1 un diagramme avec les caractéristiques du couple moteur en fonction de la vitesse d'un moteur tripha- sé à baguée du type classique, avec des résistances interca- Ides dans le circuit du rotor; la Figure 2 8 les caractéristiques du couple moteur en fonction de la vitesse pour un moteur selon la présente invention;
la figure 3 1 le. possibilités de branchement de l'enroulement du étaler du moteur donnant les caractéristi- ques indiquées sur la Fig.2.
Dans un moteur asynchrone triphasé à baguée, on peut transformer la caractéristique du couple moteur en fonction de la vitesse usuelle, qui est représentée par la courbe 1 à la Fig.1, en des caractéristiques du type de celle représentée par les courbes 2, 3 et 4 de cette même figure par simple insertion de résistances dans le circuit du rotor. La valeur du couple de décrochage Mk n'est pas modifiée, mais lorsqu'on augmente la résistance dans le circuit du rotor, le point 5 correspondant au couple de dé- oroohage se décale progressivement vers la gauche (Fig.1), comme l'indique la flèche 6, pour prendre successivement les positions 5', 5", etc...
Dans la zone du diagramme correspon- dant à l'intervalle entre le glissement S= 0 (marche à vide idéale) et s = 1 (arrêt), qui est la seule intéressante du point de vue pratique, les parties effectivement utilisées des caractéristiques 2 à 4 sont constituées pratiquement par
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des droites ou des courbes faiblement incurvées qui passent par le point.. 0 de 1' abscisse et qui découpent sur l'axe des ordonnées des segment$ de grandeur variable Correspondant au couple de démarrage.
En augmentant la résistance du rotor
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par rapport à la. valeur qui correspond par examp,a i la carao- téristique 2, en peut ainsi obtenir un basculement de la caractéristique autour du point s= 0 et transfo=or la partie intéressante de la caractéristique de la courbe 2 par exemple en une courbe désignée par 4.
Dans le nouveau moteur qui est un moteur à rotor en court-circuit, la résistance de la cage du rotor a été
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augment'. z un point tel qu'au lieu d' obtenir la earaot'r1.. tique normale d'un moteur asynchrone, telle qu'elle est repré- centre par la courbe 1 de la ?ig.1, on obtient une allure .1mila11'8 II, la courbe III de la Fig.2.
L'allure de cette caractéristique répond donc en gros à celle de la courbe 2
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de la Yig.l qui correspond à une certaine valeur de résistance du rotor du moteur à bagues. En modifiant la tension aux borne* de l'enroulement du stator du moteur à rotor en oourt. circuit, on peut transformer la caractéristique III en des
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caractéristiques analogues aux courbes II et 1 qui correspon- dent aux caractéristiques 3 et 4 du moteur à bagues.
Comme le montre une comparaison des ?ing. 1 et 2, la simple m041t1. cation de la tension aux bornes du moteur à rotor en court- circuit présentant normalement la caractéristique III, permet d'obtenir un faisceau de caractéristiques identique à celui
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obtenu dans un moteur à baguée par variation de la résistance dons le circuit du rotor.
De cette façon, le moteur à bagues d'une commande de grue sono la forme utilisée jusqu'à présent peut être remplace par un moteur a. rotor en court-circuit cane
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que l'on ait k subir les d.131onnn1.ntl de ce type de moteur*
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Evidemment, la variation de la tension aux bornes peut être remplace.comme il a été indiqua dans l'introduc- tion, par une modification du nombre de spires efficaces de l'enroulement selon un procédé connu en soi. Le nombre des paliers dépend naturellement du nombre de caractéristiques nécessaires pour obtenir un fonctionnement satisfaisant et auaai de divers cas particulière.
Une subdivision des enrou- lements du stator en deux groupes, comme Indiqué' plus haut, permettant une commutation en trois paliers comme celle qui est représentée à la Fig.3 donnant trois caractéristiques représentées d'une façon qualitativement exacte à la Fig.2 s'est avérée Intéressante pour le système de commande.
Dans de nombreux cas, on peut d'ailleurs se contenter de deux palier., c'est-à-dire utiliser seulement deux des possibili- tés représentées sur la Fig.3. les différentes parties des enroulements ou groupes d'enroulement peuvent être constituées de façon tien connue. Oient ainsi que dans des enroulements à quatre ou plusieurs pôles, on peut prévoir des prison in- termédiaires entre les groupes de bobines, l'importance des seotions découpées dans les enroulements résultant du nombre de paliers nécessaires ainsi que des conditions imposées pour le démarrage.
On peut évidemment aussi former deux parties d'enroulement équivalentes comme indiqué plus haut et, dans ce cas, il est avantageux d'utiliser deux conducteurs bobinés en parallèle.
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, Electric control with step-load adjustment.
The object of the invention is a control by an electric motor, the speed of which can be adjusted under load in stages, intended essentially for functions.
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t1oan.ment. of ta1bl.dur '.. for example for 404 PU * or similar devices # whose control motor is an aaynehrene motor exhibiting an oaraot'rtlt1qul, of the motor torque as a function of the speed, of which the speed between 10 point starting point (slip # 1) with adjustable position in a progressive way, and the ideal '& vacuum' point (gllsstment aa 0) pre.ent .... enti 11.m.nt the form of a. straight line or weakly infused In the commands d., a. for example orders. of the rotational t translation movement of a * piro aunt crane, it is first necessary that the oommand.
present * a very gradual start-up, otherwise the stability of the crane may be compromised and there is a violent blow produced when starting up may cause strong & 00'1'1 '& - horizontal holdings of the ohsrge suspended from a target of great length * at the end of the arrow, acceleration which can cause movement. pendulum. dangerous of this load.
In addition, it is necessary that the load can be carried out with low% displacement * by pivoting, even when the cable has a great length and the deflection is important, in order to be able to be deposited * in a hearth way. at a specific point, without one having to fear such movements
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pendulum event, furthermore, 01 'ml conditions must be fulfilled .. in a gold way. when the load is suspended by a short cable length and the boom is carefully tilted, with a small overhang. To this is added that the motive power required to obtain the rotational or translational movement can vary in
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wide limits ID ... rne. 1'.ormaJ ..
for example in the ratio of 1/2, without this Wise * having an influence on the operation of the control system, while ensuring
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rant obviously starting 4'un. sure way.
In view of these conditions, which the control must fulfill owing to the peculiarities of the operation of cranes, three-phase asynchronous motors equipped with slip-ring rotors are used to a large extent. In these changes, the characteristic can be modified by varying the resistors interposed in the circuit of the rotor so as to obtain satisfactory operation of the control system.
In slip-ring motors, it is possible in particular to shift, by an appropriate number of resistors, the stall torque, the vapor of which cannot be modified, in order to make it coincide with a slip value which is greater than 1, so that in a graph representing the characteristics giving the torque as a function of the speeds in rectangular coordinates, by plotting the torques on the ordinate and the slips on the abscissa, the characteristics or more exactly the sec- tors. characteristics which are of interest to the operation are represented in practice by straight lines which do not.
sent by the point of sliding s = 0 of the abscissa and which cut out on the ordinate for the point corresponding to the sliding s = 1, which corresponds to rest, straight sections of a corresponding magnitude. In addition, it is possible to obtain, by further increasing the resistance of the rotor, to cause this characteristic to swing around the point corresponding to the slip s = 0.
For practical use, it is sufficient that the drive motor can be adjusted in steps and, in general, two or three characteristics of the torque can be satisfied depending on the speeds of the type indicated. With an engine having such characteristics, it is
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possible to fulfill without difficulty the conditions indicated below # given that the driver has the possibility of adapting the oOJll ': W1de to the conditions given * by the choice of the bearing, oest-to-dirt by the choice of the appropriate characteristic.
However, the use of three-phase slip-ring motors such as those which are currently used frequently entails drawbacks * which reside on the one hand in the relatively high price of the motor, and on the other hand.
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in the fact that it is subject to the severe pennies in ion oondîtcmo of employment to which such an engine is subjected. What is particularly troublesome are the rings as well as the brooms. which are subject to wear and require constant monitoring. the @ resistance * which must be
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coamuta-blee, according to the different characteristics chosen also constitute relatively deli demented. cats that need a lot of space and that must be protected.
The use of a motor with a straight rotor for a crane control which would present considerable advantages was not possible until now because by its very principle the characteristic of these motors * does not and does not lend itself to such control and that it is not possible to obtain different characteristics of the desired type, for example by changing the resistance of the rotor. The experience has
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showed that the% controls equipped with such motors have a sudden start and strong initial acceleration leading to pendular movements of the load, so that these motors were not able to prevail in this type of ordered.
The object of the present invention is to provide a control system for cranes or similar apparatus.
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logues, whose motorbike = of ocimande consists of a
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rotor motor short-circuited which nevertheless satisfies the conditions indicated above.
For this purpose, the asynchronous motor in which, according to the conventional system, a slip-ring rotor is used, is equipped, according to the present invention, with a short-circled rotor whose oh-ic resistance. been made sufficiently high so that the characteristic of engine torque as a function of engine speed constantly exhibits a negative slope, at least in. the. zone between the slip s = 1 and the slip s = 0, while the winding of the motor stator can be supplied by a voltage at the terminals which can be modified in stages.
The rotor size made with @ conductors whose cross section has been reduced compared to the @ normal model to obtain the necessary ohmic resistance can be formed by unpurified aluminum,
By means of this new control system, it is possible to obtain the same characteristics of the motor torque as a function of the speed in the zone between the slip s = 0 and s = 1 as those obtained with a slip ring motor by commutation. resistors inserted in the rotor circuit.
To do this, it suffices to modify the tonal = aux limited of the stator winding of the new short-circuited rotor motor, which causes a corresponding tilting of the characteristic around the point corresponding to the slip a = 0.
It is obviously possible, instead of modifying the voltage across the terminals of the stator winding, to modify the number of effective turns of these windings. As some tests have shown, particularly satisfactory results for operation are obtained if each phase * of the stator winding is subdivided into two groups.
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which can be pulled connected in three stages as follows
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damn) lee two groups of a fold branched into $ iris and all phase $ into star;
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b) a group 4. each of the phe4ree, brenahi in 1; r1anill, the vertices of the triangle being connected to the sector by Ilin- term6 di.aire of the other group; c) the two groups of a phaee bra, 'ahit in series and the three pha:, - connected * in a star.
Ers Militant This mode of branohement of the windings of the .t.1; O; ', in which all the windings this used for each bearing, we obtain a uniformly distributed thermal load, unlike the connection mode which uses a part for starting only windings ..
This new control system makes it possible to obtain
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the characteristic mimes that with an oomnum. 4. using a three-phase motor with el & ll.1que rings, but eliminating the drawbacks of this motor. The new type of short-circuited rotor motor has all the advantages of motors of this kind.
It is simple robust, offers a mode of protection
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tion more éler4 and reduces 144 maintenance train due to the elimination of resistances. In addition, the new control system is less expensive and lighter in weight than all current control systems.
binding since the command must be used primarily with durations
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relatively short operating times such as 0, .. 11 always because, for example, in crane controls * the evacuation of the heat given off by the rotor cage does not present any particular difficulties. use of * more intensive combined cooling, the
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or where applicable, with high temperature proof winding insulation.
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The present invention will be better understood on the basis of a description of the operation of the new control according to the invention given below by way of non-limiting example and with reference to the appended drawing which represents:
FIG. 11 is a diagram with the characteristics of the motor torque as a function of the speed of a three-phase bushed motor of the conventional type, with intercalary resistors in the rotor circuit; Figure 28 shows the characteristics of engine torque as a function of speed for an engine according to the present invention;
FIG. 3 1 le. connection possibilities for the motor spreader winding giving the characteristics shown in Fig.2.
In a three-phase asynchronous ring motor, it is possible to transform the characteristic of the motor torque as a function of the usual speed, which is represented by curve 1 in Fig. 1, into characteristics of the type represented by curves 2, 3 and 4 of the same figure by simply inserting resistors into the circuit of the rotor. The value of the stall torque Mk is not modified, but when the resistance in the rotor circuit is increased, point 5 corresponding to the stall torque gradually shifts to the left (Fig. 1), as l 'indicates arrow 6, to successively take positions 5', 5 ", etc ...
In the area of the diagram corresponding to the interval between the slip S = 0 (ideal idling) and s = 1 (stop), which is the only interesting from a practical point of view, the actually used parts of characteristics 2 to 4 are formed practically by
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straight lines or weakly curved curves which pass through the point .. 0 of the abscissa and which cut out on the ordinate axis segments $ of variable magnitude corresponding to the starting torque.
By increasing the resistance of the rotor
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compared to the. value which corresponds for examp, to the characteristic 2, can thus obtain a tilting of the characteristic around the point s = 0 and transform = or the interesting part of the characteristic of the curve 2 for example in a curve designated by 4 .
In the new motor which is a shorted rotor motor, the resistance of the rotor cage has been
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augment '. z a point such that instead of obtaining the normal earaot'r1 .. tick of an asynchronous motor, such as it is represented by the curve 1 of? ig.1, we obtain a pace .1mila11 '8 II, curve III of Fig. 2.
The shape of this characteristic therefore corresponds roughly to that of curve 2
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Yig.l which corresponds to a certain resistance value of the rotor of the slip ring motor. By changing the voltage at terminals * of the stator winding of the rotor motor to oourt. circuit, we can transform characteristic III into
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characteristics similar to curves II and 1 which correspond to characteristics 3 and 4 of the slip ring motor.
As a comparison of? Ing. 1 and 2, the simple m041t1. cation of the voltage at the terminals of the short-circuited rotor motor normally exhibiting characteristic III, makes it possible to obtain a beam with characteristics identical to that
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obtained in a ring motor by varying the resistance in the rotor circuit.
In this way, the slip ring motor of a sono crane drive in the form used so far can be replaced by an a motor. rotor short-circuited cane
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that we have to undergo the d.131onnn1.ntl of this type of engine *
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Obviously, the variation in the voltage at the terminals can be replaced, as indicated in the introduction, by a modification of the number of effective turns of the winding according to a method known per se. The number of bearings naturally depends on the number of characteristics necessary to obtain satisfactory operation and in various particular cases.
A subdivision of the stator windings into two groups, as indicated above, allowing a switching in three stages like that shown in Fig. 3 giving three characteristics shown qualitatively exactly in Fig. 2 s is of interest for the control system.
In many cases, moreover, it is possible to be satisfied with two stages, that is to say to use only two of the possibilities shown in FIG. the different parts of the windings or winding groups can be made in a known way. As well as in windings with four or more poles, it is possible to provide intermediate prisons between the groups of coils, the size of the segments cut in the windings resulting from the number of stages necessary as well as the conditions imposed for starting.
It is obviously also possible to form two equivalent winding parts as indicated above and, in this case, it is advantageous to use two conductors wound in parallel.