Installation de commande électrique pour la réalisation de la marche synchrone entre un moteur principal et au moins un moteur auxiliaire. La présente invention se rapporte à une installation de commande électrique pour la réalisation de la marche synchrone entre un moteur principal et au moins un moteur auxiliaire.
Cette installation se caractérise, suivant l'invention, en ce que le moteur prin cipal est un moteur asynchrone relié à un circuit d'alimentation en courant alternatif auquel est également reliée une seconde ma chine asynchrone avec laquelle le moteur auxiliaire, également asynchrone, est relié en série, une liaison mécanique existant entre les parties tournantes du moteur principal et de ladite seconde machine asynchrone, et une liaison électrique existant en outre entre les induits de ladite seconde machine asyn chrone et du moteur auxiliaire.
Actuellement, dans beaucoup d'industries, il est très désirable de pouvoir actionner, au moyen de moteurs électriques et sans se ser vir de liaisons par engrenages ou par cour roies, deux ou plusieurs organes tournants, à la même vitesse ou avec des rapports de vitesse déterminés qui sont maintenus-cons- tants. Ces installations de commande sont fréquemment utilisées par exemple dans les machines à faire les bouteilles, les ponts à levée verticale, les régulateurs de tension d'alimentation, les laminoirs, les machines de papeterie, les presses à imprimer, les ma chines à isoler les fils métalliques, etc.
Par exemple, dans les machines à isoler les fils métalliques, il est courant de faire avancer longitudinalement le fil formant l'âme et d'y appliquer un ruban en matière isolante, enroulé en hélice avec parties se recouvrant. Dans le fonctionnement correct d'une machine de.ce genre, la vitesse d'appli cation du ruban sur l'âme doit être main tenue exactement afin que le recouvrement des différents tours soit maintenu constant. En outre, les vitesses relatives de déplace ment de l'âme et du ruban doivent être main tenues constantes entre des limites excessive- ment rapprochées dans certaines opérations où le recouvrement entre les tours est de di mension très faible.
Le fil constituant l'âme avance longitu dinalement au moyen d'un treuil actionné par une force motrice et le ruban isolant est appliqué sur l'âme par enroulement hélicoïdal de spires se recouvrant au moyen d'une tête de guipage à moteur. Il est pratiquement impossible de relier le treuil à la tête de guipage au moyen d'un système d'engrenages ou de courroie de façon à avoir le synchro nisme de "fonctionnement désiré. Par exem ple, le jeu qui existe dans les engrenages et les changements de tension de la courroie ou les changements - de vitesse causés par le joint de la courroie lorsqu'il passe sur les poulies, sont suffisants pour limiter sérieu sement l'exactitude de ce genre de commande pour ces machines.
L'installation selon l'invention a pour effet, lorsqu'on l'applique à une machine à isoler des fils métalliques, qu'un mouvement quelconque du treuil ou de la tête de guipage provoque exactement le même mouvement ou un mouvement proportionnel soit de la tête de guipage, soit du treuil respectivement. En outre, lorsque plusieurs couches isolantes sont appliquées simultanément sur l'âme en se servant ainsi de plusieurs têtes, un synchro nisme exact de l'appareil est assuré, que les moteurs fonctionnent à la même vitesse ou à des vitesses différentes.
L'installation la plus couramment utilisée de commande par moteurs synchrones est celle dans laquelle deux ou plusieurs moteurs ayant la même dimension et les mêmes ca ractéristiques électriques, sont alimentés par la même source de courant alternatif. Dans une installation de ce genre, il est courant d'avoir un rapport de vitesse de '/l entre les moteurs, car toute tentative faite pour maintenir le synchronisme à n'importe quel autre rapport de vitesse entre deux moteurs, entraîne des difficultés et des complications.
La fig. 1 du dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une installation selon l'invention, comportant un moteur de commande principal et un moteur auxiliaire; La fig. 2 représente, schématiquement, une installation analogue comportant un mo teur de commande principal et deux moteurs de commande auxiliaires; La fig. 3 est une vue schématique d'une variante de l'installation de commande sui vant la fig. 2.
A la fig. 1 du dessin, 1 désigne un cir cuit d'alimentation triphasé relié au moyen d'un interrupteur 2 à un circuit 7. Le stator 10 du moteur principal, qui est évidemment un moteur asynchrone à courant alternatif triphasé, est relié par les fils de circuit 9 et par l'intermédiaire de l'interrupteur 8 aux fils du circuit 7. L'enroulement triphasé du rotor 11 du moteur principal est relié aux résistances de charge réglables 12, grâce aux quelles on peut modifier la vitesse de ce moteur. Le même circuit qui alimente le stator 10 du moteur principal alimente le stator 3 d'une seconde machine asynchrone ou génératrice dont le rotor 5 est relié mé caniquement, comme indiqué en 13, au rotor 11 du moteur principal.
L'enroulement 4 du stator d'un moteur auxiliaire; également du type asynchrone, est relié en série à l'enrou lement 3 du stator de la génératrice. De même, le rotor 6 de ce moteur auxiliaire est relié en parallèle au rotor 5 de la généra trice 3, 5. Les stators et les rotors des diffé rentes machines électriques sont montés en étoile.
En supposant que cette installation de commande soit appliquée à une machine à isoler des fils, le moteur principal 10, 11 sera utiliser pour actionner un treuil qui sert à déplacer le fil longitudinalement. Le rotor 11 du moteur principal étant relié mécani quement directement au rotor 5 de la géné ratrice, comme on l'a déjà fait remarquer, la génératrice est actionnée lorsque le treuil fonctionne. Le moteur auxiliaire 4, 6 consti tue le moteur de la tête de guipage, lequel actionne le mécanisme qui applique l'isole ment, en un enroulement hélicoïdal, sur le fil.
Ce moteur auxiliaire reçoit son courant d'excitation en série avec la génératrice 3, 5 depuis le circuit 7, de sorte que, lorsque l'ins tallation est en fonctionnement, les courants qui passent dans le circuit de rotor de la génératrice 3, 5 et du moteur 4, 6, sont équi librés. D'autre part, on remarquera que, en supposant que la source d'alimentation soit du courant alternatif à 220 volts, les enrou lements de la génératrice 3, 5 et du moteur auxiliaire 4, 6 sont des enroulements à 110 volts, puisqu'ils sont montés en série sur la ligne. On peut faire varier la vitesse du mo teur principal 10, 11 en réglant les résis tances de charge 12 dans le circuit de son rotor 11. Ceci modifie proportionnellement la vitesse du moteur auxiliaire 4, 6.
Lorsque l'interrupteur 2 est fermé, le stator 3 de la génératrice 3, 5 est excité ainsi que le stator 4 du moteur auxiliaire 4, 6, de sorte que, grâce aux courants induits dans le circuit des rotors 5 et 6, ceux-ci sont immédiatement équilibrés, ce qui met le rotor 6 du moteur auxiliaire 4, 6 en position correspondante à celle du rotor 5 de la génératrice 3, 5. L'exci tation du stator 4 du moteur auxiliaire 4, 6, le moteur principal 10, 11 étant au repos, ne met pas en fonctionnement le moteur auxiliaire puisque les tensions induites dans les circuits des rotors du moteur auxiliaire 4, 6 et de la génératrice 3, 5 s'équilibrent. L'ap pareil n'est mis en fonctionnement que lors que le moteur principal 10, 11 est mis en marche par fermeture de l'interrupteur 8.
Cette installation assure une liaison de com mande électrique absolue entre les moteurs et les organes actionnés par ceux-ci.
Les champs de la génératrice 3, 5 et du moteur auxiliaire 4, 6 étant excités, tout mouvement du moteur principal ou du mo teur auxiliaire entraîne un mouvement de toute l'installation. Ainsi, si l'on fait tourner le moteur auxiliaire à la main, le moteur principal est actionné d'une quantité propor tionnelle et viceversa. Ceci est dû au fait que ce mouvement déséquilibre les courants dans les circuits des rotors de la génératrice 3, 5 et du moteur auxiliaire 4, 6 et ce der nier revient immédiatement en équilibre par rotation.
D'après l'expérience pratique faite avec une installation de ce genre appliquée à une machine à isoler les fils métalliques, on peut dire que ce fonctionnement est parfait pour toutes les applications pratiques et, avec une machine de ce genre, il a été possible de réaliser des isolements de fils qui n'étaient pas possible jusqu'ici dans un sens industriel.
Comme il ressort de la fig. 1, il est tout à fait possible, avec l'installation suivant cette dernière, d'exciter les rotors de la gé= nératrice 4, 6 et du moteur auxiliaire à par tir de la source de courant alternatif au lieu que ce soit les stators.
Ainsi que cela est évi dent pour les personnes du métier, le fonc tionnement de l'installation sera le même que ce soient les rotors ou les stators de la géné ratrice et du second moteur qui soient excités, c'est-à-dire qui soient les inducteurs. II est à peine nécessaire d'indiquer que les mêmes liaisons réversibles peuvent être utilisées dans la variante. L'installation représentée à la fig. 2 est quelque peu modifiée et étendue de façon à montrer comment on peut utiliser deux mo teurs auxiliaires 15, 18 et 16, 19 outre le moteur principal.
En se reportant de nou veau à l'exemple de la machine à isoler des fils, on peut appliquer cette installation au cas où l'on utilise deux têtes de guipage pour appliquer deux couches d'isolement sur les fils. Le stator 14 de la génératrice 14, 17 est alimenté par la source de courant poly phasé, comme précédemment, et est relié en série avec les stators 15 et 16 des deux mo teurs auxiliaires. Les rotors 17, 18, 19 res pectivement de ces machines sont branchés en parallèle, comme cela est représenté.
Le moteur de commande principal n'a pas été représenté sur cette figure, mais il est utilisé et connecté comme précédemment, et il est relié mécaniquement au rotor de la généra trice, comme cela est représenté schématique ment en 13.
Dans la variante suivant la fig. 3, il est également prévu deux moteurs auxiliaires 22, 25 et 23, 26 actionnés par la génératrice 21, 24. En ce cas, le stator 21 de la génératrice est excité par la source de courant 7 et est en série avec les enroulements de stator 22 et 23 des deux dits moteurs auxiliaires qui sont en parallèle. Les enroulements de rotor 24, 25 et 26 de la génératrice et des moteurs respectivement sont branchés en parallèle. Le rotor de la génératrice 21, 24 est de nou veau actionné par la liaison mécanique 13, à partir du moteur principal qui est égale ment excité par le circuit 7.
Les stators des deux moteurs auxiliaires sont susceptibles d'être branchés en parallèle (et en série avec le stator de la génératrice en formant un ensemble), car ces moteurs sont de même di mension et ont des caractéristiques analogues.
On remarquera également que, pour la clarté, les différents éléments ont été appelés moteurs et génératrices, quoiqu'il soit évident pour les personnes du métier qu'au point de vue construction, ils ne sont ni l'un ni l'autre tant qu'ils n'ont pas été mis en service. Ainsi, la génératrice peut être utilisée comme mo teur et le moteur auxiliaire peut être utilisé comme génératrice suivant qu'ils sont action nés ou qu'ils fournissent du courant. Dans la partie, on appelle souvent la génératrice une machine qui fournit un courant, contrôlé pour ainsi dire par le moteur principal, au moteur auxiliaire, de façon à être sûr que la liaison électrique désirée est réalisée et maintenue.
On peut considérer l'installation comme étant une sorte de transmission élec trique dans laquelle le fonctionnement de l'un quelconque des organes provoque un fonctionnement simultané des autres organes si les champs de la génératrice et du moteur auxiliaire sont excités.
La génératrice dont il est question ci- dessus est de préférence multipolaire et le nombre de pôles du moteur auxiliaire est un multiple du nombre de pôles de la géné ratrice.
Les installations décrites ont l'avantage de fonctionner en synchronisme sensiblement parfait, non seulement au cas où l'on utilise des moteurs fonctionnant aux mêmes vitesses, mais encore lorsque les rapports de vitesses sont différents de r(1, par exemple #!s, 1/4, etc.
Un autre avantage de ces installations est qu'il n'est pas nécessaire d'avoir un appa reil de démarrage spécial et -même les com plications dues à ce que deux ou plusieurs moteurs fonctionnent avec un rapport de vi tesse différent de '/i n'empêchent pas l'ins tallation de démarrer et de rester en syn chronisme sensiblement parfait, le tout sans avoir besoin d'un appareil de démarrage spécial.
Un autre avantage de ces installations réside dans le fait que les moteurs ne sont . pas nécessairement de la même dimension, mais peuvent varier considérablement en ce qui concerne leurs caractéristiques électriques sans qu'il en résulte d'effets nuisibles sur le démarrage et le fonctionnement de l'installa tion. Ainsi, on peut utiliser des moteurs industriels ordinaires sans tenir compte spé cialement de leurs caractéristiques électri ques.
Enfin, ces installations présentent l'avan tage que, avec les champs excités, on peut faire tourner à la main l'un quelconque des moteurs dans l'un ou l'autre sens sans que l'appareil perde son synchronisme, étant donné que l'autre moteur le suivra exacte ment avec un mouvement proportionnel dé pendant des rapports des vitesses des mo teurs. Ceci n'est pas vrai de l'installation de commande ordinaire par moteurs synchrones qui est actuellement couramment utilisée.