lnstallation électrique de réglage de vitesse de moteurs électriques. La présente invention concerne une ins tallation électrique de réglage de vitesse de moteurs électriques pour maintenir un rap port de vitesse constant, mais réglable entre plusieurs moteurs électriques.
Dans la fabrication du papier, par exem ple, on utilise plusieurs rouleaux sur lesquels passe la nappe de pâte de papier qui est comprimée et allongée en passant sur les rou leaux successifs. Afin de maintenir un avan cement constant de la nappe de papier dans la machine et d'empêcher les tensions ou relâchements dans la nappe, il faut que les différents rouleaux soient maintenus dans une relation de vitesse déterminée de façon que ceux situés près de l'extrémité de débit de la machine marchent avec une vitesse pé riphérique plus élevée que ceux .situés à. l'ex trémité d'alimentation de la machine.
Ce ré sultat peut être réalisé de plusieurs manières, dont la plus ordinaire est de prévoir des mo teurs électriques individuels pour actionner les sections séparées de la machine, et des régulateurs de vitesse pour régler l'excita tion du champ des moteurs individuels pour obtenir le rapport de vitesse désiré.
Lorsque plusieurs moteurs éleetriTues marchent en parallèle, chacun avec une diffé rente vitesse et avec une différente charge, il est difficile de régler leurs vitesses en mo difiant la tension de leur source d'énergie sans compromettre le rapport entre les vi tesses des différents moteurs.
Ceci est en par ticulier vrei lorsqu'il faut prévoir une grande étendue @de vitesse -de travail et de charges et il faut souvent employer de plus grands moteurs que ceux requis si l'on ne désirait pas actionner les moteurs sur une grande étendue de vitesse sans compromettre le rap port entre les vitesse des différents moteurs.
L'existence du magnétisme rémanent dans une génératrice principale et la -différence dans les caractéristiques inhérentes de deux moteurs électriques quelconques rendent im- possible de régler exactement les vitesses des moteurs par une modification de la tension de la source d'énergie commune sans préju dicier leurs vitesses relatives.
On a déjà proposé des installations de ré glage électriques dans lesquelles le réglage de la marche d'un moteur est effectué en fai sant varier une résistance de commande, la valeur effective de la résistance dans le cir cuit étant déterminée par un mécanisme dif férentiel en dépendance de la position angu laire ou du déplacement de phase entre le mo teur à régler et un moteur principal.
On a prévu un dispositif contacteur ou commuta teur rotatif qui obéit différentiellement à la vitesse du moteur principal et à la vitesse du moteur à régler, ce contacteur rotatif compor tant un tambour unique ayant un segment conducteur et un segment non-condueteur, ces segments ayant des portions biseautées inter connectées sur lesquelles s'appuyent des ba lais coopérants reliés à la résistance de façon que cette dernière est court-circuitée par in termittence et que sa valeur active est chan gée en dépendance de la position longitudi nale relative des balais et du tambour déter minée par le mécanisme différentiel.
Dans le brevet suisse n 116674, on a dé crit un mécanisme différentiel dans lequel le mouvement longitudinal du tambour con tacteur est effectué par un mouvement de rotation relatif entre deux organes filetés dont l'un tourne en dépendance de la vitesse du moteur de commande qui doit être réglé, tandis que l'autre tourne en dépendance de la vitesse du moteur principal. Le susdit bre vet indique en outre une disposition pour maintenir un rapport de vitesse prédéterminé entre plusieurs moteurs. L'induit d'un moteur principal à courant continu est relié à la même source de courant que les induits des moteurs de com mande, et son enroulement de champ est relié à une source de voltage constant qui fournit également le courant d'excitation du champ des moteurs de commande.
La source d'éner gie alimentant les induits de ces moteurs a un voltage réglable. Le moteur principal ac tionne une génératrice de courant alternatif ou alternateur qui fournit du courant triphasé de fréquence variable, chaque moteur de com mande étant muni d'un moteur synchrone ad joint relié audit alternateur. Chacun des mo teurs de commande actionne au moyen d'un dispositif à rapport de renvoi variable un mécanisme différentiel à vis et à écrou asso cié, qui est d'autre part aetionné par le mo teur synchrone adjoint. Ce mécanisme diffé rentiel fait varier l'excitation du champ du moteur de commande corespondant chaque fois que la vitesse de ce moteur varie par rap port à celle du moteur synchrone et par con séquent à celle du moteur principal.
Lors qu'un désire augmenter la vitesse de tous les moteurs, on augmente le voltage imprimé aux induits du moteur principal et des moteurs de commande. Cette augmentation de voltage provoque un accroissement de la vitesse de tous les moteurs et par suite de la vitesse et de la fréquence de l'alternateur à fréquence va - riablo de façon que la vitesse des moteurs syn chrones augmente également. Les moteurs de commande se trouvent par conséquent accélé rés, mais g race au mécanisme différentiel pré cité, leur rapport de vitesse prédéterminé est maintenu.
Ruiva.nt la, présente invention, le réglage de la, vitesse de chaque moteur est effectué par un mécanisme .différentiel en dépendance de lëi, position angulaire entre les moteurs à régler et un moteur principal, et l'invention présente la particularité que, pour maintenir le rapport de vitesse sur une grande étendue avec n'importe quelles charges .des moteurs in dividuels, -des moyens sont prévus pour que le voltage au moteurs soit amené à varier séparément en reliant chaque moteur à.
une génératrice électrique séparée, dont l'excita tion de champ est réglée automatiquement au moyen du mécanisme différentiel pour obte nir un voltage qui fera fonctionner le moteur à la vitesse désirée. Le mécanisme différentiel précité peut être du type .décrit dans le sus dit brevet suisse n 116674. Dans une forme d'exécution de l'objet de l'invention, la génératrice de courant alterna tif est de préférence actionnée par un moteur qui est réglé en dépendance de la vitesse d'un moteur de commande au moyen d'un méca nisme différentiel du type employé pour le réglage des moteurs de commande.
Des formes d'exécution de l'objet de l'in vention sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 montre le schéma dune instal lation de réglage de moteurs électriques pour la commande de différentes sections d'une ma chine à papier par exemple, installation dans laquelle les voltages imprimés aux différents moteurs de commande sont réglés par l'action (le, génératrices auxiliaires.
La fin. 2 est le schéma d'une installation clans laquelle on a prévu des génératrices sé parées pour alimenter les moteurs respectifs.
Dans un band nombre de procédés de fa brication, comme par exemple dans la fabri cation du papier, on fait passer la bande<B>de</B> matière sur plusieurs rouleaux rotatifs, dont on a représenté deux, 10 et 11, qui sont ac tionnés par les moteurs électriques 12 et 13 ai vec un rapport de vitesses déterminé. Les différents rouleaux peuvent marcher avec des vitesses différentes, lorsqu'on désire que les vitesses périphériques d'un rouleau soient su périeures ou inférieures à celles du rouleau précédent. Il est désirable de pouvoir faire varier les vitesses des rouleaux 10 et 11 et le rapport entre leurs vitesses pour différents genres de papiers au courant de la fabrica tion.
Toutefois, une fois établies, les vitesses relatives des rouleaux 10 et 11 devraient res ter constantes pendant une opération de fabri cation donnée, bien que la vitesse de toute la machine puisse être augmentée ou diminuée sans préjudicier les vitesses relatives des rou leaux 10 et 11.
Comme représenté à la fin. 1, les ,moteurs elect ri ques 12 et 13 sont alimentés par une source d'alimentation de courant 14, dont on peut faire varier le voltage pour changer la vitesse de travail de la machine à papier. Comme il peut être possible que la charge du rouleau 10 dépasse la charge du rouleau 11, une variation du voltage de la ligne d'alimen tation 14 peut changer la vitesse des moteurs 12 et 13, et, par suite de la différence entre leurs charges respectives, le rapport entre leurs vitesses sera changé.
Les génératrices auxiliaires 15 et 16 sont couplées en circuit avec les moteurs 12 et 13 respectivement, et lors d'une variation du vol tage de la ligne d'alimentation 14, le voltage engendré dans les génératrices auxiliaires 15 et 16 est réglé pour compenser la dissem blance des caractéristiques des moteurs 12 et 13 et permettre une plus grande étendue de vitesses de travail aux moteurs 12 et 13 sans déranger le rapport désiré entre leurs vitesses respectives. Un réglage exact de la vitesse des moteurs 12 et 13 est difficile à obtenir en fai sant varier simplement le voltage de la ligne d'alimentation 14, à cause des caractéristiques des moteurs 12 et 13, et l'étendue d'une pa reille variation de vitesse est limitée par le magnétisme rémanent du champ du généra teur alimentant la ligne 14.
Le voltage engendré par les génératrices auxiliaires 15 et 16 est réglé par les dispo sitifs régulateurs 17 et 18, respectivement, de telle façon que le voltage imprimé aux !bor nes -des moteurs 12 et 13 est réglé pour main tenir le rapport de vitesses désiré entre les deux moteurs, bien que leurs vitesses indivi duelles puissent être amenées à varier sans affecter leur rapport respectif. En utilisant les génératrices auxiliaires 15 et 16, il est possible d'obtenir une plus grande variation de vitesse des moteurs 12 et 13 que l'on ne pourrait obtenir par un réglage de champ,
par suite de l'effet du magnétisme rémanant dans le générateur principal.
Un moteur @de commande 19 est alimenté par la source d'alimentation 14 et sa vitesse de travail varie en dépendance,des variations de voltage .dans la ligne .d'alimentation 14 pour :changer la vitesse de travail :de la ma chine à papier a:etio:nnée par les moteurs 12 et 13. Le moteur de comman-db n'est soumis à aucune -charge, à l'exception du frottement dans ses paliers, et sa vitesse est par consé- quent pratiquement proportionnelle au vol tage de la ligne d'alimentation 14.
Un moteur 20 constitue le moteur pri maire d'un groupe moteur-générateur et ac tionne l'alternateur 21. Le moteur 20 est muni d'un enroulement d'induit et d'un en roulement de champ qui sont reliés en paral lèle aux enroulements correspondants du mo teur de commande 19. La charge du moteur 20 varie en dépendance des variations des char ges aux rouleaux 10 et Il qui doivent être actionnés. Par conséquent, lorsqu'un nouveau rouleau, 10 ou 11, est mis en marche, la charge du moteur 20 du groupe mo teur-générateur se trouve augmentée et sa vitesse de travail aura la tendance à diminuer de façon correspondante, à moins qu'elle ne soit réglée.
Un régulateur 22 sert à régler la vitesse du moteur 20 et obéit aux vitesses des mo teurs 19 et 20. Lorsque la vitesse du moteur 20 diminue pair rapport à la vitesse du mo teur de commande 19, le régulateur 22 est actionné pour réduire l'excitation de l'enrou lement de champ 23 du moteur 20 et provo quer par là une augmentation de sa vitesse jusqu'à ce qu'elle soit égale à lit vitesse du moteur de commande 19.
Des régulateurs similaires 17 et 18 sont prévus pour régler les vitesses des moteurs 12 et 13, respectivement, en dépendance de leur déviation des vitesses de leurs moteurs de commande associés 28 et 36. Les régulateurs 17, 18 et 22 peuvent être de tout type appro prié, dans lequel l'organe de réglage obéit à une variation de la vitesse du moteur réglé à partir de sa valeur désirée. Lorsque par exemple la, vitesse du moteur 20 est petite pair rapport à la vitesse du moteur 19, un cir cuit en dérivation sur la résistance 24 sera interrompue sur une plus grande partie de chaque révolution du régulateur 22, de façon à réduire l'excitation moyenne de l'enrou lement de champ 23 et à provoquer une accé lération du moteur 20 jusqu'à ce que sa vi tesse sait égale à celle du moteur 19.
La cons truction d'un régulateur tel que celui repré- senté en 17, 18 et 22 est complètement de- crite dans le susdit brevet suisse n 116674.
Dans le régulateur 18, on a représenté une surface de contact qui comporte une par tie conductrice 25 et une partie isolante 26 qui sert à interrompre de façon intermittent un circuit pour les balais 29. La coupe dans le régulateur 17 montre le tambour régula teur 30 fixé de façon à participer au mouve ment de rotation de l'arbre actionné par la poulie conique 27 et vissé de façon à pouvoir se déplacer axialement, sur une vis 31 qui tourne en dépendance de la vitesse de l'arbre actionné par un moteur synchrone 28, et il est apparent que, lorsque la poulie conique 27 est animée d'un mouvement de rotation de la même vitesse que le moteur synchrone 28,
il n'y aura point de mouvement relatif entre leurs arbres respectifs et il ne se pro duira point de mouvement axial du tambour régulateur 30. Si toutefois la vitesse de la poulie conique 27 diminue par rapport à la vitesse du moteur synchrone 28, il se pro duira un mouvement relatif entre leurs arbres respectifs- et le tambour de contact latérale ment .mobile 30 du régulateur 17 sera. avancé vers la droite sur la vis 31. Lorsque le tam bour de .contact 30 se meut vers la. droite, les balais 29 feront contact avec la partie iso lante<B>26</B> sur une plus grande partie de cha que révolution du régulateur 17 que ce n'était le cas .auparavant.
De cette façon, la résis tance de champ 32 reste reliée en série avec l'enroulement @de champ 33 -de la génératrimm auxiliaire 15 pendant une plus grande par tie .die chaque révolution du régulateur 17 de façon que l'excitation moyenne de l'enrou lement :de champ 33 de la génératrice auxi liaire 15 se trouve :
diminuée et a pour effet qu'un voltage augmenté sera imprimé aux bornes du moteur 12, ce qui provoque l'accé- lération -de celui-ci jusqu'à ce que la vitesse de la poulie -conique 27 soit égale à la vi tesse du moteur synchrone 28.
Lorsque la rotation de la poulie conique 2 7 se produit avec une vitesse plus élevée que celle du moteur synchrone 28, le tambour de contact 30 du régulateur 17 est déplacé vers la gauche et les balais 29 viennent en contact avec la partie conductrice 25 pan dant une plus grande partie de chaque ré volution du régulateur 17 qu'au préalable de façon à cour-circuiter la résistance de champ 32 pendant une plus grande période de temps et à augmenter la valeur moyenne du courant traversant l'enroulement de champ 33.
Le voltage engendré dans la gé nératrice auxiliaire 15 se trouve par consé quent augmentée, et le voltage imprimé aux bornes du moteur 12 diminué de façon cor respondante, ce qui provoque une réduction (le la vitesse du moteur 12 et de la poulie conique 27 jusqu'à ce que leur vitesse cor- responde à la vitesse du moteur synchrone 28.
Les génératrices auxiliaires 15 et 16 peuvent être des générateurs survolteurs ou dévolteurs, mais dans l'installation suivant la fig. 1, les régulateurs 17 et 18 sont dis posés de façon que les génératrices 15 et 16 peuvent travailler avec une caractéristique de survoltage. Si les génératrices auxiliaires 15 et 16 doivent marcher avec une caracté ristique de dévoltage, il faut interchanger les positions de la section conductrice 25 et de la section isolante 26 du tambour de con tact 30, comme représenté dans l'installa tion suivant la fig. 2.
Les moteurs synchrones 28 et 36 sont disposés pour actionner un côté des régula teurs 17 et 18 respectivement, un moteur synchrone similaire étant prévu pour cha que rouleau additionnel et chaque moteur de commande employé dans la machine à pa pier. Les moteurs synchrones 28 et 36 sont actionnés en synchronisme avec l'alterna teur 21, dont la vitesse est variable en dé pendance du voltage de la ligne d'alimenta tion 14, comme précédemment décrit, de fa çon que lors d'une variation du voltage de la ligne d'alimentation 14 pour changer la vitesse de travail de toute la machine à pa pier, un changement de vitesse correspon dant se produit dans les moteurs synchrones 28 et 36.
Pour cette raison, l'accélération des moteurs de commande 12 et 13, résul- tant d'une augmentation du voltage de la ligne d'alimentation 14, n'est pas empêchée par les régulateurs 17 et 18. Les régula teurs continuent leur action pendant l'accé lération de la machine entière pour maintenir le rapport désiré entre les vitesses des mo teurs 12 et 13.
Les poulies coniques 27 et 34 associées aux rouleaux 10 et 11 sont reliées par une cour roie mobile 35 et sont disposées de façon que le rapport entre les vitesses des moteurs 12 et 28, ou 13 et 36, peut être changé afin d'établir différents rapports de vitesse entre des rouleaux successifs de la machine, ce qui est nécessaire pour pouvoir l'adapter à dif férentes espèces de matière.
Les moteurs 12 et 13 peuvent par conséquent être actionnés avec un certain rapport de vitesse déterminé pendant la fabrication d'une qualité de papier et avec un rapport de vitesse différent pen dant la fabrication d'une autre qualité de pa pier, en changeant simplement la position -de la courroie 35 sur les poulies coniques '34 et 27, de façon que le voltage engendré par les génératrices auxiliaires 15 et 16 ,soit réglé en dépendance ,de la déviation ,des moteurs 12, et 13 rde la vitesse désirée dans la fabrica tion d'une qualité de papier particulière quel conque.
Les génératrices auxiliaires 15 et 16 sont actionnées par un moteur .à courant alterna tif 3 7 de façon qu'elle marchent avec une vitesse pratiquement constante et chaque va riation qui ,se produit dans leurs voltages est la conséquence d'une variation de leur exci tation de champ. Les enroulements ,de champ 3.3 et 38 des génératrices auxiliaires 15 et 16, respectivement, sont alimentés par une @so,urce d'énergie @à voltage constant 39 qui alimente également l'enroulement de champ 23 du mo teur 20, les enroulements ,de champ des mo teurs de commande 12 et 13 et l'enroulement de champ @du moteur pilote 19.
Toute varia tion qui se produit,dans l'excitation de champ des génératrices auxiliaires 15 et 16 ou du moteur 20 est une conséquence du fonctionne ment de leurs régulateurs correspondants.
Il est .à remarquer que les rouleaux 10 et 11 ne constituent qu'une partie de la machine à papier et que d'autres rouleaux peuvent êtr appliqués à l'installation et reliés de la manière représentée, et que chacun des rou leaux peut être déconnecté à volonté, si le procédé de fabrication n'exige pas son em ploi.
Une autre forme d'exécution de l'objet de l'invention est représentée à la fig. 2, suivant laquelle on a prévu des génératrices séparées 40 et 41 pour fournir de l'énergie aux mo teurs de commande respectifs 12 et 13.
Dans cette forme d'exécution, les parties conductrices 25 et les parties isolantes 26 les tambours rotatifs des régulateurs 17 et 18 sont montées dans des positions opposées à celles données dans la forme d'exécution re présentée à la fig. 1. Cette disposition a été choisie par ce que, afin d'augmenter le vol tage imprimé aux bornes des moteurs 12 et 13, il faut augmenter l'excitation des enrou lements de champ 42 et 43 des génératrices 40 et 41 pour augmenter le voltage engendré dans les génératrices correspondantes, tandis que, dans la forme d'exécution suivant la. fig. 1, il était nécessaire de réduire le vol tage engendré dans les génératrices auxiliaires 15 et 16 pour augmenter le voltage aux bor nes des moteurs 12 et 13.
Lorsque la machine à papier travaille avec le rapport désiré entre les vitesses des moteurs 12 et 13, le voltage de la ligne d'alimentation peut être augmenté, pour aug menter la vitesse de rotation du moteur de commande 19, le moteur 20 produisant ainsi une vitesse synchrone plus élevée dans l'équipement à courant alternatif entre l'al ternateur 21 et les moteurs synchrones 28 et 36.
Lorsque la vitesse des moteurs syn chrones 28 et 36 est augmentée, les tambours des régulateurs 17 et 18 seront déplacés vers la droite, de façon que les balais 29 restent pendant la plus grande partie de chaque révolution en contact avec la partie conduc trice 25, en court-circuitant les résistances de champ 32 et 32a pendant la plus grande par tie de chaque révolution des dispositifs ré gulateurs 17 et 18, et la résistance des cir- cuits de champ correspondants est diminuée de façon que le courant moyen traversant les enroulements dé champ 42 et 43 se trouve augmenté.
De cette manière, le voltage en gendré dans les gcnératrices 40 et 41 se trouve augmenté de façon coirrespondante. de telle sorte qu'un voltage plus élevé se ma nifeste aux bornes des moteurs 12 et 13 et ils sont amenés à une vitesse supérieure en dépendance de la variation du voltage de la ligne d'alimentation 14 sans s'éfoi;ner du rapport de vitesse avec lequel ils avaient marché au préalable.
Les autres organes de l'installation de la fig. 2 fonctionnent exactement comme décrit en connexion avec la forme d'exécution de la. fig. 1 et il ne sera donc pas nécessaire de ré péter la description de leur fonctionnement clans cette forme d'exécution.