Dispositif de réglage de 1a vitesse d'une machine actionnée par plusieurs moteurs: L'invention est relative à un dispositif de réglage de la vitesse d'une machine action née par plusieurs moteurs, telle que par exemple une machine à fabriquer le papier, dans laquelle une série d'éléments actionnés chacun par un moteur séparé doivent marcher à des vitesses relatives déterminées et dans laquelle il y a titi dispositif de réglage dis tinct pour chaque moteur séparé, ce dispositif consistant en un rotor actionné par le moteur et en un stator associé à ce rotor et libre de se déplacer pour régler la vitesse du mo teur lorsqu'il existe un.
effort statique entre lui et ce rotor, caractérisé par le fait que chaque dispositif de réglage consiste en titi électro-aimant rotatif à pôle fixe, actionné par le moteur à régler et tournant avec titi stator en équilibre qui est alimenté par une source commune de courant alternatif.
Le -dessin annexé représente schématique ment, à titre d'exemple, une forme d'exécu tion de l'objet de l'invention.
Fig. 1 est Lui schéma de l'installation complète; Fig. 2 et 3 sont des vues de détail, et Fig. 4 est une vue d'une variante de dé tail.
En se reportant à la fig. 1 du dessin, on voit que 1, 2 et 3 représentent les éléments d'une machine qu'il faut régler. Chaque élé ment est actionné par un moteur 4 représenté, dans ce cas, comme des moteurs à courant direct reliés aux conducteurs principaux 5 et 6, lesquels sont alimentés par rut générateur 7, tin commutateur-interrupteur 71 est inter calé dans le circuit. Une résistance de dé marrage 8 est prévue pour chaque moteur. Le générateur 7 possède titi enroulement de champ 9, alimenté par titi excitateur 10.
Une résistance réglable 11 est prévue dans le circuit de l'enroulement de champ 9 pour. régler le voltage du générateur. L'excitateur 10 est muni d'un enroulement de champ en série 12 et d'un enroulement de champ en dérivation 13, cumulés dans le circuit dans lequel est, en outre, prévue une résistance 11. Le voltage donné par le générateur 7 aux conducteurs prïncipaux 5 et 6 peut être réglé ordinairement au moyen de la résistance 11 placée dans le circuit de l'enroulement de champ 9. Chaque moteur 4 est muni d'un enroulement de champ 15.
Une borne de cha que enroulement de champ 15 est connectée au fil principal d'excitation 16, qui conduit di rectement à une borne de l'excitateur 1.0. L'autre borne de chaque enroulement de champ 15 est connectée par une résistance réglable 17 au conducteur principal d'excita tion 18, lequel conduit à l'autre borne de l'excitateur 10 par un conducteur 19 et l'en roulement de champ en série 12. Une résis tance réglable 20 est prévue dans la con nexion, entre les conducteurs 18 et 19, pour permettre de faire varier le voltage de l'ex citatioti des conducteurs 16 et 18 et simul tanément de régler la résistance des différents enroulements de champ 15, sans faire varier le voltage dans les conducteurs 16 et 19.
Dans cette figure on a représenté également un bras unique 21 disposé de manière à commander les résistances 11 et 20, (ce bras étant représenté en position ouverte appuyé contre une butée 22):
Dans cette position du bras 21 le circuit de l'enroulement de champ 9 du générateur et le circuit, fournissant du courant aux enroulements de champ 15 des moteurs, sont ouverts. Lorsque le bras 21 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre il vient fermer le circuit du générateur et les circuits d'enroulements de champ des moteurs, et ainsi éloigne la résistance 11 de l'enroule ment de champ 9 du générateur, de, manière à donner à ce dernier son plein voltage, après quoi Lire plus ou moins grande quantité de la résistance 20 peut être intercalée clans le circuit pour contrôler l'intensité de champ et la vitesse des moteurs 4.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée à cette disposi tion particulière des circuits pour fournir de l'énergie aux moteurs d' action il cillent.
Afin de maintenir les différents éléments de la machine dans un rapport de vitesse rigoureusement fixé on prévoit, dans la forme d'exécution représentée au dessin, une petite machine régulatrice dynamo-électrique ayant deux membres, pouvant se déplacer pour cha- que élément de la machine, excepté un, cette machine étant disposée de manière à action- lier un alternateur.
Cette dynamo-régulatrice doit être du type fonctionnant synchronique- ment, c'est-à-dire qu'elle doit tendre à main tenir Lille vitesse de rotation basée sur un rapport déterminé de cette vitesse à la fré quence du courant alternatif fourni par cette machine. Au dessin l'élément 3 est connecté à un alternateur synchrone 25, lequel comprend un enroulement d'armature à courant alterna tif 26, qui est adapté à être connecté au moyen d'un commutateur 27 aux conducteurs principaux de courant alternatif 28, 29 et 30, et un enroulement de champ 31, lequel est connecté par une résistance réglable 32 aux conducteurs d'excitation 16 et 18.
Puis que on a représenté un alternateur polyphasé, il va de soi qu'un alternateur d'un nombre quelconque de phases petit être employé. Chacun des éléments 1 et 2 possède une machine synchrone qui comprend un rotor 35 et un stator 36.
Chaque rotor 35 est actionné par le moteur correspondant 4 au moyen des poulies coniques 37 et 38 et de l'engrenage 39, qui servent, en outre, à multiplier la vi tesse du rotor par rapport à celle du moteur, une courroie réglable 40 est disposée sur chaque paire de poulies coniques, pour per mettre de régler la vitesse de chaque élément particulier de la machine par rapport aux i oses respectives des éléments restants. v âe, Le rotor 35 de chaque machine synchrone est muni d'un enroulement de courant direct 43, qui est disposé de manière à munir le rotor de pôles magnétiques d'une polarité donnée.
Chaque enroulement 43" peut être connecté au moyen de bagues collectrices 44 aux conducteurs d'excitation 16 et 19.
Au lieu d'employer ce type de rotor à polarité: fixée on peut employer un rotor à roues ayant certaines parties enlevées de ma nière à former des pôles déterminés sans en roulements magnétisants (fig.4). Le stator de chaque machine synchrone possède un en roulement de courant alternatif, qui est con- ecté au moyen d'un commutateur 46 aux conducteurs de courant alternatif 28, 29 et 30, lesquels sont alimentés en courant alter natif d'une fréquence déterminée parla vitesse de l'alternateur 25 actionné par le moteur 4 de l'élément 3.
Le stator 36 de chaque machine synchrone est monté de manière à pouvoir se déplacer librement, indépendamment du rotor 35 dans deux directions autour de ce rotor, et est construit de manière à être équilibré dans toutes les positions, de manière à pouvoir rester en équilibre dans chacune de ces posi tions. Chaque stator actionne des moyens de régulation appropriés pour le moteur de l'élé ment de machine correspondant. Dans la forme représentée ces moyens de régulation com prennent un rhéostat permettant de régler l'excitation du moteur d'actionnement. Ce rhéostat est disposé de manière à être ac tionné directement par le stator.
Selon l'in vention le stator n'a pas de position dans laquelle il est penché d'une manière quelcon que, c'est pourquoi ce stator et ce rhéostat restent en équilibre dans toute position at teinte a, la suite d'une variation de charge, demandant an réglage du rhéostat pour la compenser. Grâce à cette construction on obtient une régulation très sûre et très sen sible.
Si on le trouve désirable, la machine régulatrice peut être disposée comme un dynamomètre faisant contact (fig. 4), qui commande un moteur pilote 61 pour contrôler la résistance 58 dans le champ du moteur d'actionuenient. Dans ce cas il devient né cessaire de s'opposer à la rotation du stator au moyen d'un ressort 62 ou de tout autre moyen de rappel. afin de maintenir les cou- tacts normalement ouverts.
On voit, dans la disposition représentée, que le retard dans le fonctionnement provenant de l'emploi d'un dispositif régulateur à inoteur-pilote, est sup primé aussi longtemps qu'un mouvement du stator est accompagné par un changement immédiat dans l'intensité de champ du mo teur d'actionnement cc rrespondant. Afin que l'appareil régulateur soit aussi réduit et aussi sensible que possible, il est désirable que la friction du rhéostat soit négligeable.
LTn rhéostat sans friction 50 est représenté au dessin comme comprenant Lin bras pivoté 51 dont une extrémité peut venir en prise avec des chevilles 52 et 53 portées par le stator 36. Un secteur 54 est monté à l'autre extrémité de ce bras de manière à pouvoir pivoter. Le bras 5l et le secteur 54 sont montés sur des paliers à billes 55 et 56,.respectiveinent, et sont disposés de telle manière que, lorsque le bras 51 est déplacé par le stator corres pondant 36, le secteur 54 roule sur les con tacts 57 auxquels les sections de la résistance 58 sont connectées par tous moyens appro priés, telles que des bornes 60.
Lorsque leur rhéostat est disposé de manière à fonctionner comme représenté, des butées 61 et 62 sont prévues pour limiter les déplacements angu laires du secteur 54 du rhéostat. Afin de simplifier la description du fonc tionnement de la forme d'exécution représentée nous allons d'abord décrire le fonctionnement normal de l'appareil et ensuite décrire com ment la machine peut être mise en marche. Avec toute fréquence donnée des conduc teurs 28, 29 et 30 la vitesse et la direction de rotation des champs magnétiques induits dans les enroulements distribués sur les sta tors 36 sont les mêmes que la vitesse et la direction de rotation des rotors 35 actionnés par les différents éléments de machines.
En vertu de la propriété bien connue des ma chines dynamo-électriques synchrones, les pôles magnétiques du rotor tendent à rester dans un rapport d'espace donné relativement aux pôles magnétiques du stator.
Tant que les enroulements de tous les stators 36 sont ali- meptés avec nu courant de la même fréquence, les champs magnétiques induits par les dif férents enroulements de stator tourneront à la même vitesse, et, toute tendance qu'un de ces rotors se départisse de cette vitesse con trôlée fait que le stator correspondant actionne le rhéostat correspondant 50, de manière à corriger cette tendance.
Si par exemple un accroissement de charge a lieu dans un élé ment quelconque de la machine, et fait que le moteur d'actionnement 4 de cet élément tend à s'abaisser lentement, le rotor 35 cor respondant tend à tomber derrière le champ rrragnétique produit dans le stator correspon dant 36, ce qui cause une variation selon la position du rotor 35 par rapport au stator 36. Si le bâti du stator 36 était maintenu rigi dement en place la machine comprenant ce stator et le rotor tendrait à fonctionner comme un moteur synchrone recevant sa puissance des conducteurs 28, 29 et 30 et fournissant un effort statique pour aider le moteur.
Les stators 36 pivotent librement de telle manière que le stator 36 d'une seule machine consi dérée commence à se déplacer en arrière en essayant d'atteindre les pôles magnétiques dans le stator dans le rapport d'espace dé terminé relativement aux pôles d'un rotor. Avec 1c s éléments de la machine disposés pour une direction de rotation correspondant aux flèches indiquées sur les rotors 35, ce mouvement arrière du stator 36 amène la cheville 52 en prise avec le bras 51 du rhéostat 50 de telle manière que ce rhéostat est amené à fermer les sections de la résis tance 58 dans le circuit de l'enroulement de champ 15 pour maintenir la vitesse du mo teur à sa vitesse normale de fonctionnement.
Dès qu'une résistance suffisante a été mise clans le circuit de l'enroulement de champ la tendance du rotor 35 du moteur correspon dant de tomber derrière le champ magnétique produit clans le stator correspondant 36, est arrêtée, et le mouvement en arrière du stator arrête le stator venant pour rester dans une position telle que la quantité de résistance 58 existant dans le circuit de l'enroulement de champ 15 est juste suffisante pour faire tourner le moteur à sa vitesse de fonction nenrent normal sous ces nouvelles conditions de charge.
La tendance qu'un des éléments change sa vitesse est ainsi supprimée dés ses débuts et ensuite aucun changement dans cette vitesse ne peut avoir lieu. Lorsque l'un dus moteurs 3 tend à dépasser sa vitesse normale de fonctionnement, le rotor corres pondant 35 entraîne son stator 36 à tourner avec lui dans la direction indiquée par la flèche sur le rotor, amenant ainsi la cheville 53 en prise avec le bras 51 du rhéostat. Le rhéostat est ainsi amené à ouvrir les sections de la résistance 58 hors du circuit de l'en roulement de champ correspondant 15 pour maintenir le moteur 4 à sa vitesse normale de fonctionnement, maintenant ainsi les re lations de vitesse déterminées entre les diffé rents éléments de la machine.
Afin d'empêcher tout mouvement pendu laire du régulateur, une connexion libre est prévue entre chaque stator et le bras corres pondant 51. Dans l'exemple représenté, les chevilles 52 et 53 sont écartées à une petite distance, de telle manière qu'un petit rnouve- ment angulaire du stator 36 peut se produire avant que le rhéostat correspondant 50 soit réglé.
II faut remarquer que la puissance qu'il faut transmettre par la courroie 40 est faible puisqu'on ne développe jamais plus que juste la force statique nécessaire pour actionner le rhéostat sans friction 50. Les poulies coniques 37 et 38 et la courroie 40 peuvent donc être petites et légères et l'ensemble de la machine d'un très petit encombrement.
En utilisant un engrenage 39 pour faire tourner le rotor 35 à une vitesse considéra blement plus grande que l'arbre de l'élément actionné correspondant de la machine ou ob tient, pour titi déplacement angulaire très faible de cet arbre, un effet considérablement amplifié sur le rotor 35. .En construisant la machine régulatrice synchrone comme une machine multipolaire la sensibilité du réglage peut encore être accrue puisque la machine régulatrice développe alors tout son effort de réglage pour une faible variation angulaire en degrés mécaniques.
La machine représentée au dessin peut être mise en marche en faisant démarrer les moteurs 4 simultanément ou chacun indivi duellement. Si les moteurs sont mis en mar,- che simultanément l'excitateur et les plus grandes armatures sont d'abord amenées à leur vitesse normale et l'excitateur amené à sa valeur normale. fin voltage est ainsi ap- pliqué aux conducteurs d'excitation 16 et 19 ce qui fait que les enroulements de champ 43 de la machine synchrone sont excités. Le commutateur 71 est alors ouvert et l'en roulement de champ du générateur est soit désexcité complètement, soit réduit à une très petite valeur dépendant de la position du bras 21 qui commande la résistance 11.
La résistance de démarrage 8 est ouverte ainsi que les commutateurs 27 et 46. Le commu tateur 71 est alors fermé et le voltage du générateur 7 graduellement augmenté en augmentant l'intensité de l.'enroulet ent de champ du générateur 9 et en réduisant la résistance 11.
Puisque chaque moteur 4 est connecté aux conducteurs 5 et 6 l'accroisse ment graduel en voltage dans ces conducteurs augmente graduellement la vitesse du moteur; et puisque les enroulements du rotor 35 de chaque machine synchrone est alimenté en courant, pendant cette opération d'accéléra tion de la vitesse du moteur, les rotors 35 induisent des courants de Foucault dans le bâti des stators 36 pour les entraîner à tour ner et à actionner ainsi les rhéostats 50, afin d'ouvrir la résistance 58, donnant ainsi aux moteurs d'actionnement une grande force de démarrage.
Les moteurs peuvent être mis en marche individuellement en réglant d'abord le voltage du générateur 7 à sa valeur normale et en faisant démarrer ensuite chaque moteur au moyen de la résistance de démarrage corres pondante 8. Lorsque les moteurs ont atteint la vitesse désirée les commutateurs 27 et 46 peuvent être fermés sans qu'il soit nécessaire de s'occuper clé la synchronisation des diffé rentes machines synchrones respectives avec le générateur 25, puisque l'effort statique né cessaire pour déplacer chaque stator est si petit que les machines peuvent facilement marcher synchroniquement.
8i, à quel moment que ce soit pendant le fonctionnement normal de la machine, on désire accroître la vitesse à laquelle marche l'ensemble de la machine, ce résultat peut être obtenu en augmentant la vitesse du moteur 4 actionnant le générateur 25 au moyen de la résistance réglable 17, de ma nière à accroître la fréquence dans les con ducteurs 28, 29 et 30. Toute tendance qu'a cette fréquence à s'accroître agira sur le dis positif de régulation associé avec les autres éléments de la machine pour "affaiblir les champs des moteurs d'actionnement corres pondants, afin d'accélérer les rotors et de les amener en état de synchronisme avec le générateur 25.
C'est pourquoi la vitesse de la machine peut être facilement réglée. On n'obtient pas de grandes variations dans la vitesse en faisant varier l'intensité de champ des moteurs de cette manière. Néanmoins, il est préférable d'assurer ces variations en ré- glatit <B>là</B> résistance 20 dans les circuits de champ du moteur ou en réglant le voltage du générateur 7 qui fournit la force qu'il faut aux moteurs 4, en faisant varier la résistance 11 dans le circuit de l'enroulement de champ du générateur 9.
II arrive fréquemment que, pendant le fonctionnement d'une machine, on doive faire varier la relation existant entre les vitesses des différents éléments de la machine. Pour obtenir ce résultat entre deux de ces éléments quelconques, il suffit de régler la position de la courroie 40 correspondante sur les poulies à cône 37 et 38. On comprend facilement que le réglage de cette courroie donne une vitesse différente de l'élément de la machine pour la même vitesse du rotor actionné par cet élément.
Au lieu d'employer une machine dynamo- électrique dit type synchrone, dans laquelle un des membres est excité, pour produire des pôles magnétiques déterminés, on pour rait naturellement employer tout type de machines fonctionnant synchroniquement. Un exemple bien connu de machines fonctionnant synchroniquement, qui pourrait également être employé, comprend titi rotor en cage d'écu reuil muni de projections polaires obtenues en découpant certaines parties du fer du rotor, comme représenté en 63 (fig. 4).