Installation motrice électrique à vitesse réglable. La présente invention -se rapporte à une installation motrice électrique à vitesse ré glable, comprenant un moteur à courant alter natif et réglable sur une grande gamme de vitesses.
Dans l'application de commande par mo leur, il est fréquemment désirable de pouvoir faire fonctionner le moteur sur une grande gamme de vitesses. Jusqu'à, présent, il était d'usage :de prévoir des moteurs à courant con tinu avec un dispositif de conversion appro prié quand il était désiré de faire fonctionner le moteur sur une grande gamme de vitesses. En raison de la robustesse :
et de la simplicité des machines à courant alternatif du type à induction, il serait souvent désirable de rem placer lesdits moteurs à courant continu par ce type de commande plus pratique, très ro buste et moins coûteux. Cependant, les .dispo sitifs .de réglage existant jusqu'à présent pour des moteurs à induction donnant un réglage comparable à celui :d'un moteur à courant con- trou sont coûteux, souvent inefficaces et peu sûrs.
L'installation motrice électrique suivant la présente invention comprend un moteur à induction ayant des enroulements, inducteur et induit, un moteur à courant continu en connexion de commande avec le moteur à in duction et un circuit reliant l'enroulement induit de celui-ci audit moteur à courant con- tinu;
et elle se caractérise par un dispositif à valve électrique intercalé :dans ledit circuit pour occasionner le passage, .dans celui-ci, de courant continu, ledit dispositif :à valve .éle:c- tri:
que étant combiné avec des électrodes de réglage destinées à être alimentées à partir dudit enroulement induit, et par un dispositif décaleur de phase interposé entre ledit enrou lement induit et les électrodes de réglage pour commander la vitesse du moteur à induction.
Le dessin schématique annexé représente, à titre .d'exemple, plusieurs formes d'exécu tion de l'objet -de l'invention. La fig. 1 est une vue en élévation du cou plage d'un moteur à induction et d'un moteur à courant continu d'une première forme d'exé cution; La fil-. 2 donne le schéma des connexions électriques de cette première forme d'exécu- tion; Les fig. 3 et 4 représentent les schémas des connexions électriques de deux autres formes d'exécution.
Dans la forme d'exécution des fig. 1 et 2 du dessin, 1 désigne un moteur à induction à rotor bobiné, ayant un enroulement induc teur 2 relié à une source de courant alternatif 3 et un enroulement induit 4 dont les bobines se relient à des bagues de contact 5 et par elles aux anodes 6 d'un redresseur 7 de cons truction connue. Dans l'exemple, l'enroule ment induit 4 comprend deux groupes de bo bines en Étoile 8, 9 interconnectés en leur point neutre au moyen d'un transformateur 10, comme cela est d'usage dans .des transfor mateurs-redresseurs triphasés doubles.
La ca thode 11 du redresseur 7 est reliée à une borne 12 d'un moteur à courant continu 13 dont le rotor est directement. monté sur l'arbre de commande 14 du moteur à induction 1, de sorte que le moteur à courant alternatif 1 et le moteur à courant continu 13 coopèrent pour commander une charge appropriée (non repré sentée). L'autre borne, 15, du moteur à cou rant continu est reliée à une. prise de courant intermédiaire 16 du transformateur 10.
Pour régler la vitesse de l'ensemble des moteurs, chaque électrovalve 6 du redresseur 7 est combinée avec une électrode de com mande appropriée 17, représentée ici comme étant une grille. Toutefois, on comprend que tout autre dispositif à valve, tel que des ,ignitrons", pourrait être substitué au redres seur à anode multiple 7.
Les électrodes de commande ou de réglage 17 sont alimentées d'un potentiel de com mande au moyen d'un transformateur de com- mande 18 dont le primaire 19 est alimenté par les bornes de sortie de l'enroulement induit 4 du moteur à induction 1.
Entre les bornes du moteur à induction 1 et le primaire 19 du transformateur de commande 18 est interposé un dispositif décaleur de phase ap proprié représenté ici sous la forme d'un dé- phaseur rotatif 20 du type à induction, ayant un stator 24 et un rotor 25.
Le moteur à courant continu 13 est pourvu d'un enroulement de champ en dérivation 21 dont le courant d'excitation est réglable au moyen d'une résistance de réglage 22.
Le bras de contact 23 de cette résistance de réglage est directement relié au rotor 25 du déphaseur à induction 20,
de sorte que l'excitation dudit moteur et la relation de phase du système de réglage s'ajustent simultanément. Une source d'énergie de commande additionnelle telle que la batterie 26 est insérée entre la cathode 11 du redresseur 7 et le conducteur de retour 27 du transformateur 18; mais cette disposition additionnelle n'est pas indispensable.
Dans le fonctionnement de ,l'installation décrite, la source de courant alternatif 3 est reliée à l'enroulement inducteur 2 du moteur à, induction 1 qui induit un potentiel dans l'enroulement induit 4, lequel est appliqué aux anodec 6 du @redresseuT 7.
Comme le mo teur 1 est à l'arrêt, le potentiel induit sera sensiblement de la même fréquence que la source de courant alternatif 3. Le redresseur 7 fournira du courant au moteur à courant continu 13, la quantité -du courant y pas sant déterminant le torque de démarrage du moteur à induction 1.
En même temps, le courant venant du redresseur 7 et tra.- versant le moteur à courant continu 13 impose un torque de démarrage à celui-ci.
mesure que le moteur à courant alter natif 1 prend de la vitesse, la fréquence du courant induit diminue, mais comme l'en semble des moyens de réglage est directement relié à la fréquence de sortie, la relation de phase des électrodes de réglage 17 du redres seur 7 restera sensiblement constante par rap port à la relation de phase appliquée aux anodes-valves 6, de sorte que,
suivant la mise au point du déphaseur rotatif 20, l'installa tion fonctionnera à toute vitesse allant jus qu'au maximum de vitesse du moteur à induc tion 1.
Supposons. que le moteur à induction 1 marche à la vitesse maximum, c'est-à-dire que le déphaseur rotatif 20 soit à la position. de déphasage zéro, de sorte que les anodes 6 dé livrent du courant pendant tout l'intervalle durant lequel un potentiel positif y est appli qué et que la résistance de réglage du champ 22 du moteur à courant électrique ,soit à sa position maximum,
c'est-à-dire la position de la plus grande vitesse du moteur à courant continu. Pour changer cette vitesse, il suffit de déplacer le déphaseur 20 sur une course angulaire convenable pour retarder la phase des potentiels appliqués aux électrodes de r & glage 17 par rapport aux patentiels imposés par l'enroulement induit 4, de sorte que le courant retiré de l'enroulement induit 4 soit diminué.
En même temps, la résistance de réglage 22 sera réglée :de façon à augmenter le courant d'excita-han du moteur à courant continu 13 et à réduire par .là la vitesse de celui-ci simultanément avec une réduction de la, vitesse du moteur 1.
Dans la variante de la fig. 3, l'enroule ment induit triphasé double du moteur à in- ductian 1 -est remplacé par un enroulement triphasé 30, dont le point neutre 31 est relié à une borne 15 du moteur à courant continu 13 et dans lequel les bornes des phases: ,sont eliées, par l'intermédiaire d'un redresseur à trois éléments 7, à l'autre borne, 12, du mo teur à courant continu 13.
Le dispositif dé caleur de phase de cette forme d'exécution comprend un système de circuit à impédance 32 ayant, pour chaque phase, une capacité 33 et une réactance 34 et qui est relié à une charge du type à résis tance 35 -de telle manière que le courant re tiré de l'enroulement 30 du moteur 1 ,soit sien- siblement constant, la chute ,de voltage à tra vers: la résistance 35 étant appliquée au pri- maire 36 d'un transformateur de réglage 37 qui fournit le potentiel aux électrodes de ré glage 17 du redresseur 7.
En changeant le taux de l'une ou des deux unités d'impédance 33, 34, la phase du potentiel imprimé au transformateur de réglage 37 et, par là, la phase des potentiels imprimés aux électrodes de réglage 17 peuvent être réglées. De plues., ce système de circuit -de commande de phase est susceptible d'obéir automatiquement à des changements de -vitesse du moteur en sorte qu'il tend à maintenir tout ajustement de vi- tesse donné.
Le système de circuit déphaseur 32 est accordé de façon à être près de la résonance à toute fréquence de glissement prédéterminée du rotor correspondant à une vitesse donnée du moteur 1.
Si la fréquence de glissement augmente, ce qui indique que le moteur 1 ra lentit, l'unité d'impédance réactive 34 retire moins de courant de l'enroulement 30 du mo teur 1, tandis que l'unité d'impédance capa citive 33 en retire plus de courant, l'effet résultant en étant d'imposer un courant dont la phase est avancée au transformateur de réglage 37, qui fait avancer la phase -du po tentiel imprimé aux électrodes de réglage 17, de sorte que les grilles permettront une dé charge avancée dans le cycle ou la période, ce qui oblige le moteur 1 à reprendre,
de la vitesse. D'autre part, .si la fréquence de glis sement diminue, l'unité d'impédance réactive 34 devient plus efficace et l'unité d'impédance capacitive 33 devient moins efficace, retar dant ainsi la phase de la décharge et faisant ralentir le moteur.
Supposonsi que le moteur ait été ajusté à une vitesse appropriée et que la charge vienne à changer, par exemple en étant diminuée, de sorte que le moteur à induction 1 tend à aug menter sa vitesse et à diminuer, par suite, la fréquence aux bornes de l'enroulement induit 30, la fréquence en diminution agira :
sur le système -de circuit déphaseur 32 pour fournir un potentiel en retard au transformateur de réglage 37, qui oblige le redresseur 7 à de venir actif à un moment retardé de la période du courant du .rotor, de sorte que moins de courant est retiré 4e, l'enroulement secondaire 30 du moteur à induction 1 pour réduire par là la vitesse à la valeur primitivement déter minée par le système de circuit déphaseur 3'2.
D'autre pamt, si la charge devait augmenter, faisant retarder la marche du moteur à induc tion 1, la fréquence dans l'enroulement induit 30 augmenterait et, en raison de la compo sante de capacité du système de circuit 32, la phase du potentiel de réglage serait avan cée de sorte que de plus forts courants seraient retirés de l'enroulement induit 30, augmen tant par là la vitesse et la. rapprochant de la valeur primitivement déterminée.
Au lieu de relier le circuit à courant con tinu à un point neutre de l'enroulement induit 30, un redresseur triphasé à onde pleine 7 pourrait être relié aux bornes de l'enroulement induit 30 du moteur 1, comme cela est repré senté sur ,la fig. 4, de sorte qu'un courant complètement redressé sera fourni au moteur à, courant continu 13, sans nécessiter de con nexion en retour à l'enroulement 30 du mo teur 1.
Cette connexion a encore J'avantage que l'enroulement induit 30 est le siège, en tout temps, d'un courant alternatif au lieu d'un courant continu pulsatoire et que les di mensions du moteur à induction 1 peuvent, en conséquence, être sensiblement réduite, de 40 % environ dans les conditions les plus favo rables.
Le redresseur à onde pleine 7 est égale ment commandé au moyen d'électrodes de ré glage 17 disposées en face des anodes 6 et alimentées à partir d'un transformateur de réglage approprié 37', qui peut être alimenté par un système de circuit à. impédance 32 ou, si l'on préfère, par un déphaseur rotatif.
Comme les cathodes du redresseur à onde pleine 7 sont à des potentiels différents, le transformateur de réglage 37' devra compor ter une pluralité d'enroulements secondaires indépendants, au lieu d'un enroulement à con nexion en étoile, comme dans les formes d'exé cution précédentes. Si ou le désire, le moteur à courant continu 13 peut être pourvu non seulement d'un enroulement de champ en shunt 21, mais aussi d'un enroulemennt de champ en série 40 afin que le moteur soit plus sensible aux changements de courant pro duits par le redresseur 7.
Cet enroulement excitateur en série 40 peut être enroulé soit positivement ou différentiellement suivant les caractéristiques du moteur à courant con tinu 13.