<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
es21îZ .él9." de vitesse pour source de mCft,lVemfZm1.;ii.
Cette invention se rapporce au contrôle de la vitesse
EMI1.2
de sources de mouvement où. la d.i'fél'el'1cE"> entre le norùb;e de tours t10Uz1 rotor de géRérate'uy à aimant l::Je:rma.\'1E:l1t :pou..'t. déteotion de vitesse de source de wouvement et le Nombre de to'urs d.16 ) , 'bae,t.:J.0 rotative fI"':!..tOUX11G par suite d'i>n ordre p:?éalxé >1e de réglage de vitesse, est sortie sous forme dU'Une certaine fréquence qui correspond à une vitesse estimée aux bornes d'Orne
EMI1.3
bobine epx-o\.11fe autour de ladite bague rotative.
Récemment, une certaine tendance s'est fait jour,
EMI1.4
par suite de laquelle et en vue de rationaliser le fbnctio1U1ement
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
ce? la pFod'uctioR dÉ <$ngz%t;j;j¯e eetx't?-e9 les .pgu.la.tews hyës'c- .tiques et nõan:1 1¯;<:;z. pour turbines vs'.pa'nx' 816 :rmplaoent par des rg<2latcu?a ëleetitjues de pina s'acie souplesse En ±>,1'%, lea ;<i<bri,oan%x tF.nt ai>, paya q,u'%b l*dtyE'.Hgey on.1 atteint le stade de la fv,à>rivat4 1n de i?ôçii=*tev=#.x elec-triqnes a-'sage <ouJ;in?i;, La néc#c;55,té s'est donc fsdt seatiy de MsNiëye u;>ge it p do procéder au aé'yeloppomeNt de :!'egv..l/:!.te't?.1.'8 ;Jl,e-J%i?igues qui zon.1 peu ooû.heix; et aasen'S ?iùo pez>io.;mt*o excellente,, Jusqu'à. ce j<%iw, on n'a pas e=n*or,e pi%oj>os6 mi râga1atstu' poux' souroe de Meuement poai?ani;
exercer sa régulation de -vitesse aux' taie plage stcRdaRt du dé'ia.rra.go jusqu'à la 'vitesse nomiKale ?à,ifiul%a1?éifien.b avec me régulation de la pyëcieioa dësirëe à.<nam les pacages de la 'vitesse nowj-saie. POllr ce réglage de vitesse dwis la FegioM de la vitesse Roinale on dja proposé HH s>ôgiil-a.te.a-r àlecl:r3.- qe comme représente la figure 1. Daa 1s 3ôàiilatetw illustre.
1m eénéi,éàteiw à a5.mwi"b z>e;>;anen.t µg produit o3. 'voltage la frqueee est proportiomiollû à la 'vitesse fie 1.,q source de 2 atie 'bobine 2.# 1)a;:13 '!.ll:1 eis'cii 8 1"ÓSOI1D.:i1C;;;; ±y on opère inie disGriination de frequenee (tranafej-TtiatioR fyquen- se-voltage), qui est ensuite sapifiëe par iz? m plfl,?3;fiacte.ar de dans le but dg a[;i:r suy la sortie <3e la souroe de mo'u.'veme?!'c ,au moyen d'üne 30'upaps de ùoiùi<iéà?ùe 6.., Du fai'E que la zone (je foRCtionneptejit de eiyoui'c à ><é>oxaanoe % est liNiië&6 ].a plage de commande de vitesse de la source de woiz.ii mein.% ,g est ëgalemont limitée t geRre.lement en.v5;>on t 1,0 ale de la. vitesse noùiifià.J.6 Les l'égula te11,'t'8 s=fl sf?n.i poioe t:Gil:iGritiiQn f..):f:Ù'\.:mi "le dvns 1s. régulation de viteaGe t:
grande poi:iée sont ea gé#iôra.l àu type, électrique va 't;aohymëtre gëRdree ta Ëe?B.t6UF d'impulsioRS de signal, ou des moyens aiialog-aco de ddteotîon.
Ils sont instables dans lei;%' f'o:rw'tionue!i1I;'):nt <1anf1 la plage allant du ùémarrage jusqu'à environ 10 1 de la vitesse nominale 6 ne sont pas capables de contrôler la. -vitesse sur 1 0 eJltièreté de
<Desc/Clms Page number 3>
la portée. D'ailleurs, la résolution de changement de vitesse diminue en proportion inverse à uns augmentation de la zone de travail, et une commande très précise de la vitesse dans les parages de la vitesse nominale est rendue impossible. En outre, un régulateur électrique équipé d'un circuit de résonance a une zone de fonctionnement fort étroite pour le circuit, et n'est donc pas applicable pour contrôler la vitesse sur une grande étendue. Le but principal de la présente invention est de remédier aux désavantages cités ci-dessus.
Conformément à la présente invention, la régulation de vitesse dans la zone entre le démarrage et la vitesse nomi- nale de la source de mouvement ou à proximité de la vitesse nominale de la source de mouvement peut être réalisée avec une haute précision par un arrangement où la différence du nombre de tours d'un rotor d'une génératrice à aimant permanent pour détection de la vitesse de la source de mouvement et le nombre de tours d'une bague rotative qui tourne par suite d'un ordre préalable de réglage de vitesse, est sortie sous la forme d'une certaine fréquence qui correspond à la vitesse nominale aux bornes d'une bobine enroulée autour de ladite bague rotative.
La présente invention s'oriente donc vers la réalisation d'un régulateur de vitesse pour source de mouvement, adapté pour une grande variété de machines, par exemple comme régulateur de turbines à vapeur, de turbines à gaz, de générateurs à roue hydraulique ou de moteurs Diesel, ainsi que comme régu- lateur pour moteurs électriques, pompes, souffleries et autres machines rotatives industrielles,
Une forme d'exécution conforme à la présente invention sera à présent décrite plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un dessin schématique illustrant un régulateur électrique conventionnel;
<Desc/Clms Page number 4>
la figure 2 est un dessin sohématique d'un régulateur de vitesse pour source de mouvement incorporent la présente invention; et les figures 3 et 4 sont des diagrammes poux* expliquer le fonctionnement du régulateur de vitesse représenté à la figure 2.
En se référant plus particuliérement à la figure 2, on se représente un rotor à aimant permanent (ou électro-aminant) de construction conventionnelle, entouré d'une bague rotative 12 qui tourne indépendamment dudit rotor 11, Autour de ladite bague rotative 12 il est enroulé une bobine 13 pour détection de fréquence. Un moteur à courant continu ou à courant alternatif 14-se trouve accouple directement à la bague rotative 12 de manière que la vitesse de rotation de cette bague 12 puisse être oontrôlée. L'arbre de ce moteur 14 est accouplé directement à l'arbre d'un tachymètre générateur 15 permettant à ce dernier de produire un voltage proportionnel a sa vitesse de rotation.
Indiqué en 16 nous voyons un moyen de réglage de vitesse pour régler un voltage qui correspond à la vitesse de rotation désirée d'une source de mouvement 198 à décrire ci-après, Du côté sortie de ce moyen de réglage de vitesse 16, il est raccordé un amplificateur 17 pour amplifier la différence entre le voltage produit par le générateur tachymètre 15 et le voltage créé par le moyen de réglage de vitesse 16 à une puissance suffisante pour faire circuler un courant dans les bobines de ohamp dudit moteur 14, A la sortie dudit amplificateur 17 on raccorde une bobine d'excitation 18 qui commande la vitesse dudit moteur 14.
Conséquemment, la bobine 13 produit un voltage ayant une fréquen- ce qui correspond à la différence entre les vitesses de rotation dudit rotor 11 et dudit moteur 14. D'autre part, le rotor 11 se trouve raccordé à une source de mouvement fluide , par exemple, qui agit comme source de mouvement qui est accouplée
<Desc/Clms Page number 5>
directement à (ou synchronisée électriquement avec) ledit rotor Il¯. La source de mouvement fluide 19 est alimentée en fluide par une soupape de commande 20 pour la régulation du débit du fluide actionnant, La soupape de commande ±± est raccordée à son tour à la sortie d'un amplificateur 21 qui lui, est raccordé a ladite bobine 13 et sert au fonctionnement du voltage qui en est généré ainsi que pour l'amplification de la puissance.
Le fonctionnement de ce mode d'exécution sera à présent expliqué. Dans le système de régulation de vitesse d'une source de mouvement, commençons par supposer qu'un ordre est donné à l'amplificateur 17 par le moyen de réglage de vitesse 16 de sorte que la valeur désirée de vitesse soit réglée à m1. Ensuite, ! au moyen de l'amplificateur 17. de la bobine d'excitation 18 et du générateur tachymètre 15, le moteur 14 est forcé de tourner à la vitesse wo w1 (où. wo est la vitesse nominale), Si à ce moment la vitesse de la source de mouvement 19 est égale à w1' la vitesse relative du moteur 14 par rapport au rotor 11 sera de w1 + (w0- w1) w0, et le voltage de la fré- quence fo qui correspond à wo sera produite dans la bobine 13.
D'autre part, l'amplificateur 21 servant d'élément de fonction- nement pour le régulateur électrique fera la distinction de la fréquence sur base de la fréquence fo. et produit un voltage A v qui est proportionnel la fréquence d'écart ¯f à partir de la valeur fO, Du fait que ¯f = 0 dans ce case le régulateur électrique n'émet aucun signal de commande pour faire varier la sortie de la source de mouvement. En d'autres termes, le système est maintenu dans un état d'équilibre.
Si maintenant, par suite d'une perturbation, la vitesse de la source de mouvement est modifiée en w2 (= w1) la vitesse relative du moteur 14 et du rotor 11 sera de w2 + (wo w1)= 2 0 1 wo+ (w2-w1). Dans la bobine !3 se crée un voltage ayant une fréquence fo + (f2-f1) qui correspond à wo + (w2- w1),
<Desc/Clms Page number 6>
et de l'élément de commande 21 du régulateur électrique il est émis un voltage V12 proportionnel à la fréquence ¯f= f2 f1 au moyen duquel la soupape de commande est réglée jusqu'à oe que la vitesse 2 de la source de mouvement soit devenue égale à la vitesse de l'ordre 1 Lorsque la source de mouvement ne fonctionne pas,
le moyen de réglage de vitesse
16 devrait indiquer une vitesse préréglée pour la source de mouvement de 0, et de ce fait le moteur 14 tourne en sens inverse à la vitesse un - 0 0 (donc à. une vistesse nominale ou vitesse maximum A mesure que l'on augmente le réglage du moyen de réglage de vitesse 16 de zéro dans le but de démarrer la source de mouvement, on crée un écart du nombre de tours aveo la variable w Un voltage est donc produit d'une fréquence (fo- 1:..±) sur la bobine 13 et la soupape de commande 20 est . ajustée de manière que le nombre de tours de la source de mouvement peut être augmenté.
Lorsque l'ordre du moyen de réglage de vitesse 16 a atteint un nombre de tours niminal le moteur aveo une vitesse dewo-wo=o vient à s'arrêter, et la .vitesse de la source de mouvement en état d'équilibre devient wo Dans cet état,le moteur 14 ne prend aucune part dans la régulation de vitesse ; et le régulateur électrique constate la vitesse o de la source de mouvement et fonctionne exaotement de la même manière qu'un régulateur conventionnel.
Les relations précédentes sont illustrées à la figure 3 où l'on a tracé les vitesses par rapport aux valeurs de réglage de vitesses.
Il peut en fait se produire que la vitesse du moteur est tellement faible qu'elle devient instable dans les parages de la vitesse nominale wo de la source de mouvement. Dans un tol cas il est possible de régler l'élément actif 21 à une valeur f0 qui est inférieure à f2 d'une valeur qui correspond à la valeur de vitesse pouvant être commandée de l'élément actif 21 lui-même
<Desc/Clms Page number 7>
c'est-à-dire environ + 12 %) et d'arrêter le moteur 14 lorsque la vitesse de ,la source de mouvement atteint la valeur w0 qui équivaut à la f'0'
Dans la région où la vitesse de la source de mouvement est plus grande que w0 la commande de vitesse peut être effectuée à proximité de la vitesse nominale en faisant varier le réglage ci-dessus. Ceci se laisse représenter graphiquement comme illustré à la figure 4.
Dans ce graphique, les abscisses représentent le réglage de vitesse et les ordonnées représentent la vitesse de la source de mouvement ou du moteur,
Quoique dans la forme d'exécution décrite, le rotor est accouplé directement à la source de mouvement et la bague rotati- ve au moteur, on peut concevoir un arrangement par lequel le : rotor serait directement accouplé au moteur et la bague'rotative ; à la source de mouvement. Il est de toute façon admis que de ; nombreuses modifications sont possibles sans s'écarter de la portée ni de l'esprit de la présente invention.
Ainsi qu'il a été déorit ci-dessus, le régulateur de vitesse conforme à la présente invention comporte des moyens pour faire tourner le rotor ou la bague rotative entourée d'une bobine à une vitesse proportionnelle à celle de la source de mouvement que l'on commande, un moteur pour entraîner le rotor ou la bague rotative et des moyens pour faire varier la vitesse du moteur comme désiré, des moyens pour récolter le voltage induit dans la bobine et des moyens pour comparer la fréquence de référence préréglée avec la fréquence dudit voltage et commandant par ce fait les moyens pour augmenter ou diminuer l'apport d'énergie à la source de mouvement que l'on commande, Avec un arrangement de la sorte,
le régulateur pet toujours donner des signaux avec une fréquence centrale f0 au circuit disoriminateur du régulateur électrique. Il s'ensuit, qu'on obtient un fort rapport S/N ainsi qu'une grande sensibilité
<Desc/Clms Page number 8>
dans la plage toute entière entre le démarrage et la vitesse nominale de fonctionnement de la source de mouvement. En outre, le passage de la commande de vitesse en zone haute à la commande de vitesse à proximité de la vitesse nominale s'effectue très progressivement.
La régulation de vitesse dans les parages de la vitesse nominale peut être effectuée avec un grand degré de précision, et un circuit de résonance pourra être utilisé dans cette commande de vitesse à grande portée, C'est ainsi que les régulateurs électriques conventionnels sont simplement modifiés pour utilisation en commande de vitesse à grande portée, De plus, la fréquence de dérangements se trouve diminuée du fait que la bague rotative est arrêtée lorsque la source de mouvement tourne à sa vitesse nominale. Plus particulièrement au: démarrage de la source de mouvement, le moteur qui entraîne la bague rotative tourne à la vitesse nominale, ce qui simplifie la régulation de vitesse et donne d'excellentes caractéristiques de déteotion au moment du démarrage.
L'omission dans le système de détection de toute pièce de circuit électronique assure une grande fiabilité. Sous couvert de cette invention on pourra créer un contrôleur de vitesse pour source de mouvement présen- tant les présents et encore d'autres avantages.
REVENDICATIONS 1-,Un contrôleur de vitesse pour source de mouvement oomportant des moyens pour faire tourner un rotor ou une bague rotative entourée d'une bobine à une vitesse proportionnelle à la vitesse de la source de mouvement qui est à commander, un moteur pour entraîner en rotation ledit rotor ou ladite bague rotative, des moyens pour faire varier la vitesse du moteur comme désiré, des moyens pour récolter le voltage induit par ladite bobine, et des moyens pour comparer la fréquence préréglée de référence aveo la fréquence du voltage préoité
<Desc/Clms Page number 9>
et commandant ainsi âes moyens pour augmenter ou diminuer l'énergie d'apport à ladite source de mouvement.
; 2. - Contrôleur de vitesse pour source de mouvement, substantiellement tel que décrit précédemment et illustré au dessin annexé.