Dispositif automatique électromagnétique pour déplacer angulairement l'arbre d'un contrôleur. L'invention est relative à, un dispositif automatique électromagnétique pour déplacer angulairement l'arbre d'un contrôleur, com portant une série d'électro-aimants disposés radialement et agissant sur une armature fixée sur l'arbre du contrôleur, caractérisé par le fait, que, dans chaque position angu laire de ladite armature, seulement un des électro-aimants de la série est excité lorsqu'il s'agit de produire le déplacement de l'arbre du contrôleur,
le courant de l'électro-aimant étant interrompu automatiquement dès que ce déplacement s'est produit.
Dans une forme d'exécution de l'objet de l'invention destinée au réglage d'un disposi tif électrique à plusieurs degrés de puissance, tel que, par exemple, un moteur suivant le brevet suisse no <B>151767</B> ou un transformateur suivant le brevet suisse n o <B>1,52995,</B> les électro- aimants sont excités à. l'aide d'un ensemble de relais en rapport aux changements de la charge.
chaque relais, correspondant <B>1</B> un degré de puissance donné, étant destiné à ex citer un électro-aimant qui produit le passage d'un degré de puissance à l'autre si un chan gement de charge persistant sort des limites prévues pour le degré de puissance en usage, les relais correspondants aux degrés de puis sance intermédiaires étant à double effet et disposés pour exciter l'un ou l'autre de deux électro-aimant, et précisément l'un pour pas ser au degré de puissance immédiatement su périeur, -et l'autre pour passer au degré de puissance immédiatement inférieure à celui en usage.
L'armature du dispositif peut être à dou ble face et travailler ensemble avec un nom bre impair d'électro-aimants, l'une des faces de l'armature étant utilisée pour les positions qui correspondent aux bas degrés de puissan ces, tandis que l'autre face de l'armature est utilisée pour continuer le déplacement angu laire de l'arbre du contrôleur en vue de l'a- mener aux positions correspondant aux hauts degrés de puissance. .
Les dessins ci-annexés. se rapportent à plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'in vention, données à titre d'exemples.
Là fig. 1 est une vue de' bout montrant l'arbre du contrôleur, l'armature et la série d'électro-aimants d'un dispositif destiné à la manceuvre d'une machine électrique à huit degrés de puissance; La fig. 2 est une vue de bout de l'arbre du contrôleur, avec les parties y annexées, d'un dispositif destiné à la manoeuvre d'une machine électrique à trois ou éventuellement à six degrés de puissance; La fig. @ est une coupe axiale .de l'en semble des parties fig. 2;
La fig. 4 est le schéma d'un dispositif pour la manceuvre automatique d'une ma chine à huit degrés de puissance, le disposi tif comportant huit électroaimants; La fig. 5 est une coupe ,d'un relais avec un dispositif de freinage employé dans le dis positif auquel se rapporte la fig. 4; La fig. 6 montre schématiquement le dé veloppement d'une vue en perspective d'une came de blocage empêchant l'entrée en action de. plusieurs électro-aimants à la fois;
La fig. 7 est le schéma d'un dispositif pour la manceuvre automatique d'une ma chine à six degrés de puissance, le dispositif comportant trois électro-aimants; La fig. 8 est une coupe axiale par un électro-aimant, le noyau de l'armature et un détail de contact;
La fig. 9 donne- schématiquement le dé veloppement et une vue en perspective de la came de blocage dans une position où elle empêche l'excitation des électro-aimants II-V et 1-IV de la fig. <B>7;</B> La fig. 10 est un détail se rapportant à la; forme d'exécution fig. 7, qui sert à em pêcher le saut .de la puissance maximum à la puissance minimum ou inversement.
-- L'arbre e du contrôleur porte, suivant les fig. 1 à 3, fixé sur lui, le moyeu f de l'ar mature, qui comporte un noyau g en fer feuilleté. La fig. 1 se rapporte au cas d'un noyau simple; la fig. 2 au cas d'un noyau à deux faces.
Le noyau g coopère avec une pluralité d'électro-aimants fixes, I,<B>il,</B> III, IV, V, VI, VII, VIII, dans le cas de la fig. 1, I, II, III, dans le cas .de la fig. 2, dis posés radialement autour de l'axe du contrô leur et sert à imprimer un -déplacement an gulaire audit arbre par lequel le contrôleur règle la. distribution du courant, par exem ple aux enroulements d'un moteur à plusieurs degrés de puissance.
Un dispositif pour une machine à n. de grés de puissance peut comprendre n électro aimants disposés en étoile.à des distances a.n- g-ilaires égales à. 3.60 /n, comme montré en fig. 1. Le nombre -d'électro-aimants peut aussi être égal<I>à</I> n/2 comme montré en fig. 2. ou aussi comme montré en fig. 7, pour six degrés de charge.
La surface externe cylin drique du noyau rotatif g recouvre dans cha que position de repos la surface interne d'un électro-aimant, dans la position montrée en fig. 1 celle de l'électro-aimant III, et en même temps une petite partie des surface internes des deux électro-aimants voisins, au dessin II et IV.
Si le nombre n des degrés de puissance est impair, on peut employer la disposition montrée pour le cas de trois de grés de puissance en la. fig. 2, suivant laquelle le. noyau mobile est à double face et les électro-aimants sont disposés à des distances angulaires égales. Les deux faces du noyau travaillent alternativement pour produire le déplacement de l'arbre du contrôleur en pas sant d'un degré de puissance à l'autre. L'an gle de déplacement pour chaque passage est de 360/2n, dans le cas de la figure de 60 degrés.
Dans ce cas, le noyau g recouvre l'électro aimant en fonction par l'une de ses faces, tandis que l'autre face est en regard de par ties des deux électro-aimants I et III. La disposition d'après la fig. 2 peut aussi ser vir pour six degrés de charge, si on provoque la continuation du déplacement rotatif de l'arbre du contrôleur en amenant chacune des deux faces du noyau en regard de chaque électro-aimant. Dans la partie supérieure de la fig. 4, la lettre. L et les chiffres 1 à. 1-5 indiquent la ligne d'amenée de courant et les enroule ments d'une machine électrique triphasée à huit degrés de puissance.
L'arrangement pour le réglage automati que consiste dans un système de relais mis en action par la variation de l'intensité du courant qui correspond à la variation de la charge. Les .quatre circuits indiqués par m, <I>ni</I> 'l' m', ni,"', insérés en série avec des enrou lements de travail clé la machine, sont par courus par le courant primaire clé quatre transformateurs réducteurs de courant a, b, <I>c. d.</I> Le courant secondaire de ces derniers alimente les circuits clé quatre relais indiqués par IV-VIII, III-VII, II-VI et I-V dans la fig. 4.
Les réducteurs de courant a, b, <I>c, d</I> ne sont pas nécessaires pour des puis sances faibles, les circuits in, m,', nâ' et m"' pouvant dans ce cas passer directement par les enroulements desdits relais, bien entendu, non sans quelques modifications du reste du schéma.
Le relais I-V qui est excité par le réducteur d sert ù, passer du premier et du cinquième degrés de puissance (des positions I e t V du contrôleur) aux deuxième, quatrième et sixième degrés intermédiaires de puis sance: le relais II-VI excité par le réduc teur de courant C sert à passer du second et du sixième degré (des positions II et VI) aux premier (minimum), troisième, cinquième et septième degrés:
le troisième relais III-VII excité par le réducteur de courant b sert à passer (lu troisième et du septième aux se cond, quatrième, sixième et huitième (maxi mum) degrés de puissance, tandis que le qua trième relais IV-VIII excité par le réduc teur de courant a sert à passer du quatrième et du huitième aux troisième, cinquième et septième degrés de puissance.
La construction des relais mentionnés est illustrée en coupe dans la fig. -5. Le courant circule par un solénoïde fi, autour d'une tige magnétique déplaçable i et produit en com binaison avec l'action d'un ressort j le dépla cement d'un petit levier l qui établit deux circuits différents au moyen de deux con tacts l' et l", le contact supérieur o étant en fonction quand l'intensité du courant monte et le contact inférieur p quand l'intensité du courant diminue. Le levier l est engagé dans ce but par son extrémité entre les branches d'une fourche q solidaire de la. tige magné tique i.
Un organe à ressort non représenté au dessin fait que le contact se produit ins tantanément soit dans l'une, soit clans l'autre position. Chaque relais porte un dispositif clé ralentissement r qui empêche le relais de répondre à des variations de courant de fai ble durée.
La partie inférieure de la fig. 4 montre un dispositif distributeur tournant, fixé sur l'arbre de contrôleur e. Les enroulements des huit électro-aimants sont connectés, d'une part, par paires d'électro-aimants, opposés, aux contacts o et p des relais, comme mon tré au dessin, et, d'autre part, individuelle ment, avec huit segments conducteurs métal liques avec lesquels un balai du noyau rota tif central entre successivement en contact. L'alimentation des électro-aimants E par le courant est assurée par le secondaire d'un réducteur de tension t, à l'aide desdits cou- tacts o, p des relais susdits.
Le primaire du réducteur t, est inséré en dérivation entre deux conducteurs de ligne. Les électro aimants E pourraient aussi être connectés di rectement par les contacts des relais sans un réducteur de tension t, si la tension de ligne m'est pas trop élevée.
Le balai rotatif du dispositif distributeur établit un contact dans chacune des huit posi tions avec trois segments successifs I, II,<B>...</B> VIII, à l'exception des deux positions ex= trêmes dans lesquelles le contact est réduit à deux segments seulement. Dans ce but, le premier et le dernier segment I et VIII sont plus courts que les autres, comme le montre la fig. 4. Par ce moyen, on obtient un espace suffisant entre eux, de sorte que si le noyau (fig. 1) arrive dans une de ses positions extrêmes, le balai ne peut pas compléter le circuit de l'électro-aimant VIII ou I repré sentant l'autre position extrême.
Par consé- quent, le noyau n'est pas attiré par l'autre électro-aimant extrême et le déplacement de l'arbre de contrôleur se fait par degrés soit en avant, soit en arrière, mais sans atteindre une révolution entière.
Pour éviter que plusieurs relais D puis sent mettre simultanément en action les électro-aimants correspondants, un dispositif mécanique de blocage est prévu qui est mon tré dans la fig. 6.
Les quatre relais IV-VIII, III-VII, II-VI et I-V sont disposés au tour de l'arbre-de contrôleur à .des distances angulaires qui correspondent à celles entre deux électro-aimants I, II<B>...</B> VIII, c'est-à- dire à 45 degrés dans le cas de la figure, et les déplacements de leurs tiges magnétiques i sont ou ne sont pas possibles suivant la posi tion d'une came annulaire S à double face qui est fixée sur l'arbre de contrôleur e.
La came S (fig. 6) porte deux paires d'entailles S' qui consistent en une entaille supérieure et une entaille inférieure, les deux entailles d'une paire étant opposées axiale- ment l'une de l'autre.
Les tiges mobiles i des relais sont munies de doigts i qui por tent sur les bords de la came S, de façon à ce que seulement les doigts i' qui se trouvent en regard des entailles S' en rapport avec le degré -de puissance en usage (troisième degré de charge dans la fig. 6), laissent le relais correspondant (III-VIII en fig. 6) libre d'entrer en action, tandis que les autres re lais (1-V, II-VI et IV-VIII) sont re tenus dans une position neutre et restant sans action.
Par ce moyen, lorsque le courant de charge reste entre les limites du maximum et du minimum correspondant à une charge donnée, aucun des électro-aimants E ne reste sous tension, parce que seulement un électro-aimant peut être mis en action par un relais, si les limites qui lui correspondent sont dépassées, et son excitation n'est que momentanée parce que le mouvement de l'ar bre e, produit par l'électro-aimant excité, force la came S à faire rentrer le relais dans sa position neutre dès que l'entaille S' prend contact avec le prolongement i' de la tige de relais.
La consommation d'énergie d'après cette disposition -est, par conséquent, très ré duite, parce qu'elle est limitée aux quatre circuits des solénoïdes desdits relais.
Pour l'ajustement des valeurs moyennes des différents degrés de puissance, dans cha cun des circuits de relais et de solénoïde est inséré en série un rhéostat ?c, u', zç', û <I>"</I> avec un branchement de réglage v, v', v", v"'. On pourra en outre régler les valeurs du courant pour lesquelles on passe d'un degré de puis sance à l'autre en modifiant la tension des ressorts j.
Dans le dispositif décrit en regard de la, fig. 4 chaque relais doit servir pour deux degrés de puissance. Cet arrangement est par ticulièrement prévu pour le réglage automa tique de machines à puissance variable dans lesquelles les circuits sont insérés dans la con- nection en étoile pour les premiers degrés de puissance (puissances inférieures) et pour les derniers degrés de puissance dans la convec tion en triangle (puissances supérieures).
Le relais I-V par exemple est destiné à servir pour le premier et pour le cinquième degré de puissance, le premier correspondant donc à la convection en étoile et le deuxième à celle en triangle. Dans le cas du dessin, ce but est obtenu par la mise en court-circuit d'une par tie du rhéostat u"', respectivement, pour les autres relais, des rhéostats u, 2s', u", au moyen d'un bras de contact w monté sur l'arbre de contrôleur, pour le premier, res pectivement pour les premiers degrés de puis sance (connexion en étoile).
Ce bras qo est destiné à s'engager avec les contacts<I>x,</I> ,x', ,x", x\ dans les quatre positions du contrôleur répondant aux quatres degrés de puissance inférieurs., un contact glissant<I>z, z',</I> .l', <I>z \</I> relié auxdits contacts x, x', <I>x", x\</I> étant prévu pour chacune desdites résistances, pour l'ajustage exacte des quatre degrés de puis sance inférieurs.
Il est évident que si le nombre des degrés de puissance est différent du nombre montré et décrit dans l'exemple, le nombre des relais et des électro-aimants sera aussi différent. Les circuits peuvent être tout à fait sembla- bles à ceux montrés dans la fi-. 4, le nombre des éléments seulement étant changé.
Les fig. 7 à 10 montrent un dispositif présentant un arrangement semblable, pour le contrôle automatique d'une machine électri que triphasée à six degrés de puissance. L'ar bre e du contrôleur porte fixé sur lui, comme montré aux fig. 7 et 8, le moyeu f, auquel est fixée la double armature g, y' en tôle de fer. Cette armature est destinée à produire les déplacements angulaires voulus sous l'ac tion purement magnétique d'une pluralité d'électro-aimants fixes disposés en regard d'elle.
Comme dans l'exemple décrit plus haut, le contrôleur possède une came non montré au dessin avec des encoches pour as surer les positions exactes des segments de contact du contrôleur pour les différentes connections de circuit à établir.
Dans la partie supérieure de la fig. 7 les lettres L indiquent les conducteurs de ligne et les chiffres 1 à 12 indiquent une machine électrique triphasée disposée pour travailler à différents degrés de puissance, dans l'exem ple sit, par des différentes combinaisons des enroulements -de phase. L'arrangement pour le réglage automatique montré au dessin con siste dans 'un système de relais D actionnés par la variation de l'intensité du courant qui correspond à la variation de la charge.
En série avec les trois circuits de la machine sont insérés les circuits primaires de trois transformateurs réducteurs de courant a,<I>b,</I> c; les circuits secondaires qui alimentent res pectivement les trois relais D portant les numéros 11I-VL II-V et I-IV servent chacun à. contrôler deux degrés de puissance de la machine comme dans l'exemple cité plus haut.
Le relais D 1-IV qui est alimenté par le réducteur e sert à passer du premier degré de puissance (puissance minima) au deuxième, -et du quatrième au troisième et au cinquième; le relais II-V alimenté par le réducteur b sert à passer au premier, au troisième, au quatrième et au sixième degré de puissance; le troisième relais D III-VI alimenté par le réducteur a sert à passer au deuxième et au quatrième degré, à partir du troisième, et au cinquième degré de puissance à partir de la puissance maxima de la ma chine.
Le dispositif électromagnétique d'après la, fi g. 7 est muni d'une double armature g g' ne comportant que trois électro-aimants E pour six degrés de charge. Ces électro-aimants E 1-IV, E II--V, E III-VI sont disposés à. 60 degrés l'un de l'autre. Lesdits trois électro-aimants sont alimentés à travers les contacts o, p des relais par le circuit secon daire d'un réducteur de tension t, de préfé rence en combinaison avec un condensateur L' qui sert à réduire la formation d'étincelles.
Les trois relais<I>D</I> III-VI,<I>D</I> II-V et D I-IV sont arrangés autour .de l'arbre de contrôleur e comme indiqué dans la vue en perspective -de la fig. 9, à. des distances an gulaires égales qui correspondent à celles en tre les électro-aimants E, c'est-à-dire 60 de grés dans le cas de la fig. 7: un déplacement de leur tige mobile i est rendu possible ou est empêché suivant la position angulaire d'une came annulaire fixée concentriquement sur l'arbre e du contrôleur et formant un dis positif de blocage comme décrit plus haut en référence à la fi-. 6.
Dans chacune des six positions du contrô leur, l'armature du dispositif électromagné tique couvre non seulement avec l'un ou l'au tre de ses côtés g, g' l'électro-aimant E vers lequel elle est dirigée, mais aussi -des parties des autres électro-aimants vers lesquels elle peut se mouvoir.
L'arbre de contrôleur est montré par exemple sur le dessin dans la po sition du troisième degré de charge, le côté y de l'armature étant dirigé vers l'électro aimant E III-VI, et couvre en même temps une partie de l'électro-aimant E II-V; ce qui permet au dispositif de passer dans la position qui correspond au second degré de puissance dès que l'intensité du courant ab sorbé par la machine baisse pendant un temps assez long au-dessous d'une certaine limite, le contact<I>p</I> du relais<I>D</I> IIr VI étant alors fermé.
Le côté g' de l'armature couvre une partie de l'électro-aimant E I-IV, ce qui permet au dispositif de passer dans la posi- tion qui correspond au quatrième degré de puissance lorsque , l'intensité du courant monte au-dessus d'une certaine limite, le con tact o du relais D III-VI étant fermé dans ce cas.
Pour éviter que plusieurs électro-aimants travaillent simultanément, le système de blo cage montré en fig. 9 est prévu. La construc tion et le fonctionnement sont similaires à ceux décrits plus haut par rapport à la fig. 6, à la seule exception que seulement trois relais <I>D</I> I-IV, <I>D</I> II-V et D III-VI sont pré <B>vus</B> ici.
La sensibilité du dispositif est réglée d'une façon similaire à celle décrite plus haut au moyen de rhéostats u', 2i', <I>te"</I> avec des contacts glissants<I>v', v ",</I> 7)"' et z', z',<I>7 "</I> pour pouvoir régler suivant le besoin la va leur maximum et minimum du courant qui doit être assigné à chaque degré de puissance, les contacts N', z", z<I>"</I> étant employés pour les degrés de puissance pour lesquels les en roulements .de la machine sont connectés en étoile.
Le bras de contact w (fi-. 8) solidaire de l'arbre tournant e du contrôleur est disposé pour s'engager avec les balais de contact x', <I>x"'</I> reliés respectivement avec lesdits con tacts z', Le courant est transmis à la partie iv au moyen d'un balai f<B>\</B> faisant contact avec un anneau conducteur f" monté sur un support isolé<B>f</B> solidaire du support f de l'armature y, g'.
Comme déjà mentionné, il est nécessaire d'empêcher le contrôleur de passer directe ment de la charge maximum à la charge mi nimum ou inversément, ce qui peut être évité en empêchant l'arbre du contrôleur de faire une révolution entière, cet arbre ne devant pas effectuer plus que cinq déplacements angulaires de 60 degrés dans l'une ou l'au tre direction et ne devant jamais passer di rectement de l'une à l'autre des positions ex trêmes répondant aux charges maximum et minimum. Le dispositif représenté par la fig. 10 permet d'arriver à ce résultat. Ce dispositif consiste en un anneau y solidaire du support f et isolé de celui-ci.
L'anneau y est interrompu à un endroit sur sa circonfé rence par une pièce isolante y'. Le courant fourni par le transformateur t est conduit aux électro-aimants E III-VI et E I-IV par ledit anneau et par le balai y". L'anneau y est représenté par la fig. 10 dans une po sition correspondant à la première position du contrôleur, c'est-à-dire au premier degré de puissance (minimal) de la machine et non pas à la position correspondant au troisième degré de puissance prévue en fig. 7.
Le cou rant venant du transformateur t vers l'électro aimant E III-VI est interrompu parce que le balai y"' qui conduit le courant à. cet électro-aimant porte sur la partie isolante de l'anneau y. Une diminution de l'intensité de courant absorbée par la machine n'a, par con séquent, pas d'influence sur le contrôleur. Par contre, si le contrôleur est dans la posi tion .correspondant au sixième degré de charge (maximum), la partie isolante y' de l'an neau<I>y</I> se trouve en face du balai<I>y"",</I> qui, par conséquent, ne peut pas fournir du cou rant à l'électro-aimant E I-IV, de sorte qu'un accroissement de l'intensité du courant ne peut produire un déplacement" de l'arbre de contrôleur au delà, de la sixième position qui correspond au degré de puissance maxi mum.
L'invention ne se rapporte pas à l'arran gement automatique pour fournir du courant aux électro-aimants de contrôleur, c'est-à-dire que le transformateur-réducteur t et cet ar rangement n'a été décrit et montré qu'à titre d'exemple. De plus, l'invention n'est pas li mitée à l'usage du dispositif électromagnéti que pour contrôler les machines électriques à charge variable, mais elle comprend égale ment l'application du dispositif dans un but quelconque où il peut être employé.
Le dis positif automatique qui a été montré avec des électro-aimants monophasés peut aussi être adapté--pour des électro-aimants triphasés ou polyphasés qui sont alimentés par un inter rupteur à relais mis en action par les con tacts o et p du relais montré par la fig. 4 ou par un autre arrangement de relais corres pondant.