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"Contrôleur de vitesse"
La présente invention se rapporte à un contrôleur de vitesse pour usage comme régulatour sur diverses sources de mouvement ou diverses machines rotatives industrielles.
QUE, la source de mouvement soit entraînée électrique- ment, mécaniquememt ou hydrauliquement, il n'existe aucun régu- lateur de source de mouvement qui puisse commander avec suffi- samment de précision la vitesse d'une source do mouvement tour- nant à une vjtcsse nominale, et qui est en même temps capable d'effectuer ce que l'on appelle la régulation de vitesse à large étendue à partir de l'arrêt jusqu'à ladite vitesse nominale
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de fonctionnement. En général, les régulateurs conçus unique- ment pour la commande vitesse à large étendue sont pour la plupart du type électrique, dépendant soit d'un générateur tachymètre ou d'un oscillateur à pulsations comme moyen de commande.
Ils sont sans exception d'un fonctionnement instable dans la zone à partir de l'arrêt jusqu'à environ 10% de la vitesse nominale et no sont donc pas capables d'effectuer la régulation de vitesse sur l'étendue touteentière. En outre, la résolution de modifioations de vitesse diminue en proportion inverse de l'extension de la zone de travail, et toute régula- tion de vitesse précise dans la région de la vitesse nominale est rendue impossible. Les régulateurs électriques qui font usage d'un circuit à résonance ont une zone de fonctionnement limitée pour le circuit de discrimination, de sorte qu'il ne présentent pas d'utilité pour une régulation de vitesse à grande étendue. L'objet principal de la présente invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus.
La présente invention fournit une commande de vitesse qui peut simultanément effectuer la régulation de vitesse sur une grande étendue à partir du démarrage jusqu'à la vitesse nominale de fonctionnement ainsi que la régulation de la vitesse dans les parages de la vitesse nominale au moyen d'un arrange- ment où un champ magnétique rotatif est formé dans l'enroulement primaire d'un stator répondant à un ordre d'un réglage de vitesse donné dans un générateur à aimant permanent pour la détection de vitesse d'une source de mouvement et la différence entre la vitesse de rotation susmentionnée et la vitesse de rotation de la source de mouvement est extraite par l'enroulement secondaire autour du stator sous forme d'une certaine fréquence qui correspond à la vitesse nominale.
La commande de vitesse conforme à la présenta invention a de multiples applications, par exemple, comme régulateur de turbine à vapeur, do turbine
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à gaz, de générateur à roue hydraulique, de moteur Diesel et d'autres sources de mouvement, ou de régulateurs pour moteurs éleotriques, pompes, souffleries et diverses autres machinée rotatives industrielles.
Une forme d'exécution de la présente invention sera à présent décrite en plus grand détail ci-dessous en se référant au dessin arunexé dans lequel!
La figure 1 est une vue schématique d'une commande de vitesse comportant la présente invention ; et la figure 2 montre-la courbe caractéristique qui explique la l'orme d'exécution illustrée à la figure 1.
Au dessin, un gémérateur à aimant permarent ou à électro-aimant est représenté généralement en 22. Le rotor 23. du générateur 22 est accouplé directement ou synchronisé électriquement pour rotation de paire avec la source de mouve- ment 19 Autour du stator 24 du générateur 22 se trouve enroulée une bobine primaire 25 en vue d'exciter le champ magnétique rotatif dudit rotor 23. La bobine primaire 25 est adaptée de manière à être alimentée par un signal à partir de l'oscilla- teur 27 dont la fréquence d'oscillation varie selon le réglage d'un premier moyen de réglage de vitesse 16.
Le stator 24 est en outre pourvu d'une bobine secondaire 28 en vue d'en extraire un voltage de fréquence correspondant à la différence des nombres de tours du rotor 23 et du champ magnétique rotatif, de sorte que la sortis de la bobine secondaire 28 peut être fournie, ensemble avesla sortie d'un second moyer de réglage de vitesse 29, à un élément de commande 20 en vue de manipuler la source de mouvement 19 par le moyen do commande 21.
Le fonctionnement de cet arrangement sera à présent expliqué. Tout d'abord, en vue de commander la vitesse de la source de mouvement 19 qui est l'objet mette de cette commande, un ordre est donné par le moyen de réglage de vitesse 16 sous
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forme d'un signal de fréquence-référence de telle manière que la valeur de vitesse désirée soit "1' Ensuite, l'oscillateur 27 produit un voltage d'une fréquence f o-f1 qui correspond à wo-w1 (où wo est la vitesse nominale), de sorte qu'un champ magnétique rotatif correspondant à la vitesse wo-w1 est orée dans la bobine primaire 25.
Si à ce moment la vitesse de la source de mouvement 19 équivaut à w1. alors la vitesse relative du champ magnétique rotatif et du rotor sera de lA) + (w-w)- w 1 0 1 0 et le voltage de fo qui correspond à ;a vitesse wo sera produit dans la bobine secondaire 28. D'autre part, le moyen de commande 21 distinguera la fréquence sur la base de la fréquence fo et retire un voltage ¯V proportionnel à l'éoart de fréquence Af de la fréquence de référence fo, A ce moment, du fait que ¯f- 0, le signal de manipulation pour faire varier la sortie de la source de mouvement 19 n'est pas fourni à l'élément de commande final 20. Il s'ensuit que le système de régulation de vitesse est en équilibre.
Si la vitesse de la source de mouvement 19 est perturbé jusqu'à w2 ( wl), alors la vitesse relative du champ magnétique et du rotor 23 s'exprimera comme w2+ (wo-w1)-wo+¯w oûw=w2-w1) et un voltage de fréquence fo+f (ni = f2- f1) qui correspond à wo ¯¯w est produit dans la bobine secondaire 28 du stator .
Cn alimente de ce voltage le moyen de commande 21, et en est- extrait ensuite en fonction d'un voltage ¯V2 qui est proportion- nel à la fréquence d'écart ¯f " f2- f1, Par la suite, la sortie de la source de mouvement 19 est réglée par l'élément de commande final 20 Jusqu'à ce que la vitesse w2 de la source de mouvement 19 est rendue égale à la vitesse préréglée "1.
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Lorsque la source de mouvement 19 ne fonctionne pas, le réglage de vitesse du moyen 16 devrait être maintenu au réglage pour vitesse de source de mouvement de w - 0, et le champ magnétique rotatif se trouvera inversé comme wo- 0 = wo et l'oscillateur 27 devrait émettre un voltage d'une fréquence fo qui correspond à wo Lorsque l'ordre du moyen de vitesse 16 en vue d'augmenter le nombre de tours pour démarrer la source de mouvement prédonnée, il se développe un écart dans le nombre de tours ¯W et il se crée un voltage de fréquence fo-¯f dans l'enroulement secondaire 28, de aorte que la sortie de la.
source de mouvement 19 se trouve réglée pour une augmentation ' de vitesse par le moyen de commande 21 et l'élément de oommande final 20
Lorsque l'ordre du moyen de commande de vitesse 16 a atteint le nombre de tours de la vitesse nominale w0, le champ magnétique rotatif s'arrête à une vitesse de rotation wo- w- 0, et la vitesse de la source de mouvement 19 devient w- en,équilibre. Dans cet état le champ magnétique rotatif ne prend aucune part dans la régulation de vitesse' mais le régulateur décèle la vitesse w0 de la source de mouvement, de sorte qu'il!, fonctionne exactement de la même manière qu'un régulateur conventionnel. Ceci est illustré par la forme caractéristique de la courbe de la figure 2. Dans ce graphique, la vitesse est tracée sur les ordonnées et le temps sur les abscisses.
En fait, le moyen de commande 21 peut commander la vitesse dans ;ce certaine mesure et dans une certaine portée et peut être sourds aux ordres d'un moyen de réglage de vitesse et il devient de ce fait possible de réduire la vitesse de la source de mouvement en vue d'arrêter le champ magnétique rotatif à une valeur en dessous de w0.
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C'est ainsi que le oircuit de discrimination du moyen de comnande 21 peut toujours être alimenté aveo des signaux se situant autour de la fréquence fo, et qu'on peut obtenir un rapport S/N élevé et une grande sensibilité sur toute l'étendue à partir du démarrage jusqu'à la vitesse nominale de fonction- nement de la source de mouvement 19.
Ainsi que l'on a décrit ci-dessus, la présente Inven- tion offre une commande de vitesse pour source de mouvement dans laquelle un champ magnétique rotatif aveo un signal d'une fréquen- ce donnée produite sur un rotor qui tourne en répondant à la vitesse de rotation de l'appareil à commando, se trouve excitée par une bobine primaire du stator, et le signal qui compare la vitesse de rotation du rotor aveo la vitesse de rotation de l'appareil qui est à contrôler est repris de la bobine secondaire sur le stator de manière à commander ledit appareil qu'il s'agissait de oommander.
Aveo un arrangement de ce genre, la oommande de vitesse peut facilement passer d'une commande de vitesse à grande étendue à une oommande de vitesse dans la @ région de la vitesse nominale et peut accomplir dans ce parage @ de la vitesse nominale une régulation de vitesse aveo précision élevée. Du fait que le circuit de résonance est utilisé comme oircuit de sélection pour la commande de vitesse à grande étendue, il devient possible de modifier de manière simple le régulateur électrique conventionnel à oircuit de résonance en vue de l'utiliser pour la oommande de vitesse à grande portée. En outre, il n'existe pas de possibilité de dérangement du fait que le ohamp magnétique rotatif est arrêté lorsque la source de mouve- ment tourne à la vitesse nominale.
Plus particulièrement lors du démarrage de la source de mouvement, l'oscillateur qui doit produire le champ magnétique rotatif fonctionne à la vitesse nominale, et c'est pour cela que la régulation de la fréquenoe @ est facile et que l'on obtient des oaractéristiques de commande
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excellentes au moment du démarrage. On voit ainsi qu'un contrôleur de vitesse présentant ces avantages et d'autres encore, peut être fourni.
REVENDICATIONS.
1.- Un contrôleur de vitesse caractérise par le fait qu'un champ magnétique rotatif à signal d'une fréquence donnée de référence produite sur un rotor qui tourne en répondant à la vitesse de rotation d'un appareil qui est à commander se trouve excitée par un enroulemcnt primaire sur un stator, et que le signal qui compare la vitesse de rotation du rotor aveo la vitesse de rotation de l'appareil qu'il s'agit de commander est extrait d'une bobine secondaire sur le stator dans le but de oommander l'appareil qu'il s'agit de commander.
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