Installation électrique comprenant au moins un appareil pourvu d'un arbre tournant. L'invention concerne une installation élec trique comprenant au moins un appareil pourvu d'un .arbre tournant.
Suivant l'invention, l'installation eom- prend des moyens pour asservir la. vitesse de rotation dudit arbre à la fréquence de vibra tion d'un oscillateur pilote, afin d'obtenir une vitesse de rotation fixe et pratiquement cons- tante dudit arbre. A Le dessin annexé montre, à titre d'exem ples, quelques formes d'exécution de l'objet de la présente invention.
La fig. 1 représente schématiquement un exemple d'une installation électrique compre- i nant un moteur à courant continu à asservir à un oscillateur pilote en utilisant un généra teur à courant alternatif.
La<U>fi-.</U> 22 est un diagramme de fonction nement de l'installation de la fig. 1.
La fig. 3 représente une variante de la fig. 1, utilisant la décharge d'un condensateur. La fig. 4 est un diagramme de, fonction nement; de l'installation de la fig. 3.
La fig. 5 représente schématiquement un 5 exemple d'une installation électrique compre nant un moteur universel à asservir à un oscil lateur pilote.
La fig. 6 est un diagramme, de fonction nement de l'installation de la fig. 5.
La fig. 7 représente schématiquement une installation électrique comprenant deux appa reils éloignés pourvus chacun d'un arbre tour nant.. La fig. 8 donne un diagramme de fonc tionnement de l'installation de la fig. 7.
Dans la fig. 1, le moteur, dont 1a vitesse doit être régularisée, est représenté par son in- duit 1 ,et sas deux enroulements d'excitation 2 et 3.
L'excitation shunt 2 est en série avec un relais 4 présentant une certaine résistance. Ce relais est court-circuité par un contact<B>5</B> qui est actionné par un dispositif à force centri fuge monté sur l'axe du moteur et qui est relié au relais par deux bagues 6 et 7 munies ,de balais.
Le second enroulement d'excitation 3 est intercalé dans le circuit-plaque d'une lampe amplificatrice triode 8. Le sens des enroule ments 2 et 3 est tel que leurs effets ss'ajoubent pour créer le champ inducteur.
Un second enroulement 9, destiné à. pro duire un courant alternatif, est placé sur l'in duit 1 dont il peut d'ailleurs être séparé, car il peut être constitué par l'enroulement d'une petite magnéto, montée sur le même arbre.
Les deux sorties de l'enroulement 9 aboutissent, l'une à une bague collectrice 10, l'autre à un secteur 11 sur lesquels frottent respectivement les balais 12 et 13.
Le calage du secteur est tel que le balai 13 reçoit un peu moins de la moitié d'une onde positive et un peu moins de la moitié d'une onde négative, ce que montre la fig. 2 qui représente une onde sinusoïdale dont la partie entre les lignes. p et q est celle qui est reçue par le balai 13.
L'.oscillateur pilote qui peut être un. dia pason 14 sert à régler la vitesse du moteur; son mouvement est entretenu d'une manière quelconque, par exemple au moyen d'une bo bine 15 en série avec un contact 16 et une pile 171- Le diapason est muni d'un, ressort formant contact supplémentairçc 18 disposé de façon. que lorsque le diapason est au repos,
il y a double contact entre le ressort 18 et; d'une part, la branche du diapason 14, d'autre part, une bute fixe 19. Lorsque le diapason vibre, une connexion de très courte durée s'établit entre lui et la butée 19 à chaque passage de la. branche dans sa position moyenne; ceci a pour effet de relier un court instant le balai 13 à la grille de la lampe 8 à travers le contact de repos du relais 4 et la résistance 20;
un condensateur 21 shunté par une très grande résistance 22 est placé entre la grille et la cathode.
Le fonctionnement de ce dispositif est. le suivant: Le diapason 14 vibrant à une fréquence égale au nombre de tours par seconde auquel doit tourner le moteur, le, courant est envoyé dans le moteur qui démarre et augmente de vitesse.
Tant que le contacteur 5 à force cen trifuge n'est pas, fermé, l'enroulement du re lais 4 est dans le circuit de la bobine d'exci tation 2 et ce relais rompt son contact de repos. L'excitation du moteur est obtenue, d'une part, par le courant dans la bobine 2, courant réduit par la résistance du relais 4, et, d'autre part, par le courant dans la- bobine 3, courant- qui est à sa. valeur maximum, puis que la grille est au potentiel de la cathode. Dans ces conditions., le moteur tend à tourner à une vitesse supérieure à la vitesse fixée.
Le contacteur 5 est réglé de façon qu'il se ferme lorsque la vitesse du: moteur est un peu inférieure à la vitesse fixée; le relais 4 est alors mis en court circuit. L'excitation du mo teur est renforcée et à partir de ce moment la vitesse du moteur ne tend plus à augmenter;
elle peut même diminuer légèrement, mais le contact 5 reste fermé sous l'effet de la force centrifuge. Dés que le,oontaet 5 est fermé, le relais 4 relâche et ferme son contact de repos. A par tir de ce moment, à ch? que oscillation .du dia pason, le condensateur 21 est relié deux fois au balai 13, une fois lorsque le balai porte sur la partie isolante et une fois lorsqu'il porte sur le secteur<B>Il.</B>
Au début, la vitesse du moteur en tours par seconde est un peu inférieure à la fré quence du diapason. Par suite, les deux con tacts du diapason se produisent à deux points de la sinusoïde représentée sur la fig. 2, écar tés. de moins de 180 . Si l'on admet par exem ple que le contact 5 se ferme lorsque le mo teur a une vitesse inférieure de 5 % au maxi mum à la vitesse fixée, le secteur 11 couvrira une demi-circonférence moins 10 % par exem ple.
Par conséquent, les contacts qui ont lieu entre 14 et 19 à chaque -oscillation du diapa son; ne pourront jamais ee produire tous les deux pendant le passage du secteur 11 sous le balai 13, mais ils le pourront pendant le pas sage de la partie isolante.
Si les deux contacts ont lieu immédiate ment après la fermeture du contact du relais 4, pendant la passage de la partie isolante, par exemple en<I>a et a',</I> il ne se passe rien; mais à l'un des tours suivants, .comme le mo teur tourne moins vite que le diapason n'oscille, les points a et â se déplaceront sur la sinusoïde et le point a arrivera au point b, c'est-à-dire pendant le passage du secteur 11 sous le balai 13, le point a' restant dans l'au tre partie en b'.
Le point b continuera à. se déplacer dans, le sens de la flèche tant que le moteur n'aura. pas la vitesse fixée. A partir de ce moment, le condensateur 21 se charge par la force électromotrice négative de l'enroulement 9 et le courant de plaque de la lampe 8 diminue. L'excitation du moteur diminue et la vitesse tend donc à augmenter. Tant que la vitesse est inférieure à la fréquence- -du diapason, le point b se déplace dans le sens de la flèche et l'excitation du moteur diminue.
Il arrive un moment ait le contact a lieu au point e oit le potentiel négatif de la grille est tel que le courant d'excitation donne au moteur la vitesse voulue.
Si la vitesse tend à augmenter, le potentiel de grille remonte et l'excitation augmente, ce qui tend à retarder le moteur; au contraire, une diminution de vitesse fait baisser le potentiel de grille e t l'excitation diminuant, le moteur accélère.
La fig. 3 donne une variante du dispo- sitif qui présente l'avantage de supprimer l'enroulement supplémentaire 9 de l'induit. Les parties non modifiées de la fig. 1 ne sont pas représentées. La courbe sinusoïdale sur laquelle se déplacent les points de contact est remplacée par la courbe -de décharge d'un condensateur.
Sur l'arbre du moteur on voit la bague 10 et le secteur 11; ce dernier est muni de deux balais en opposition 13 et 23. Un condensa teur 24 shunté par une grande résistance 25 est chargé à chaque tour au moyen. du balai 23 et d'une pile 26 à travers la résistance 27. La courbe de charge et de décharge est repré sentée sur la fig. 4.
Une pile 28 dont la force électromotrice est égale à l'ordonnée Y de la courbe de la fig. 4 est reliée au condensateur 24 de façon que le potentiel du balai 13 varie de zéro à une valeur négative comme dans le cas de la ,sinusoïde. Les points de contact a, b, c de la fig. 2 ont été reportés sur la. courbe et le fonctionnement est le même.
Les dispositifs décrits ci-dessus convien nent seulement pour des moteurs à courant continu. Une variante, représentée sur la fig. 5, !s-L- rapporte au cas d'un moteur uni versel type série. Dans ce type de moteur, la vitesse est essentiellement variable et dépend dans une large mesure de la charge du mo teur.
Le moteur-série est représenté par l'induc teur 29 et l'induit 30. L'arbre du moteur porte une bague 10 et un secteur 11 comme dans la fi.. 3. Le condensateur 24, les résis- tances 25 et 27, la pile 28 sont disposés d'une façon similaire, mais, la, pile 26 est en série avec la résistance 25.
La fvg. 6 donne la courbe des différences de potentiel aux bornes du condensateur 24, la partie utile est la par tie montante comprise entre les deux lignes <B><I>P></I></B> q. Le moteur est muni d'un frein à courants de Foucault, constitué par le disque en cuivre 31 et ,m électro 32.
L'enroulement & l'élec- tro fait partie du circuit-plaque de la lampe 8 dont la brille est polarisée parla pile 28 né gativement à travers la grande résistance 33 et un très faible .courant traverse l'électro 32. Un condensateur 34 est placé entre la grille et la cathode. pour assurer une grande cons tante de temps au circuit de grille.
Le oonLacteur 5 se ferme pour une vi tesse très légèrement supérieure à la vitesse normale; il est construit de façon à ce que, après avoir opéré, il reste, fermé lorsque la vitesse du moteur baisse un peu pour arriver à la vitesse normale.
Lorsque le moteur est mis en route, il accélère de lui-même jusqu'à ce que sa vitesse dépasse la normale, car le frein est inactif. Quand le contact 5 est fermé, le condensateur 34 est relié un instant par le contact du dia pason au condensateur 24 de grande capacité et il se charge à un potentiel produit par la somme de la force électromotrice de la pile 28 et de la tension aux bornes du condensateur 24.
Le contact a lieu en un point de la courbe tel que d. Immédiatement, la grille de la lampe 8 devient moins. négative et l'électro 32 est excité;
le frein agit pour retarder le Mo- teur. Si le retard produit est trop grand, le point de contact viendra en e et l'excitation de l'électro diminuera;
au contraire, si le re tard est insuffisant, le point de contact vien dra en f et l'aimantation de l'électro 32 sera renforcée, ce qui augmentera l'action du frein. Finalement, le contact se fixe -en un point de la courbe tel que le freinage amène le moteur à la vitesse exacte.
Le procédé de réglage qui vient d'être décrit assure l'asservissement de la vitesse d'un moteur à la vibration d'un diapason, mais il arrive fréquemment, notamment dans les sys tèmes télégraphiques, que deux moteurs éloi- gnés doivent être maintenus en synchronisme et -en phase pendant une longue période de temps.
Or, les diapasons sont sujets à de légè res va.riatiolis de leur fréquence, entraînant des variations de la vitesse des moteurs asso- ciés. Au bout d'un certain temps, les petites différences des vitesses se traduisent par des écarts importants dans les positions respectives des arbres des moteurs en corres pondance.
Des moyens doivent être, prévus pour asservir le diapason -d'un des postes à l'autre.
On sait que la fréquence d'un diapason entretenu électriquement varie, dans une cer- tae mesure, suivant l'intensité du courant dans la bobine d'entretien.
En général, on cherche à rendre l@énergie nécessaire à l'entre tien aussi faible que possible pour assurer une fréquence constante au diapason, mass il est possible d'amortir légèrement -celui-ci et d'en tretenir la vibration au moyen d'une action relativement importante, de façon que la pé riode de vibration puisse varier d'une manière appréciable en fonction du courant d'entre tien.
On dispose alors d'un moyen de réglage de l'un des diapasons par rapport à l'autre.
La fig. 7 montre schématiquement une installation répondant à ce but appliquée, par exemple, à deux appareils télégraphiques fac- similé en correspondance.
On emploie dans ces appareils, des impul- sions de courant au début de chaque ligne d'exploration pour assurer le synchronisme du transmetteur et du récepteur;
ces impul- sions de courant produisent au récepteur l'em brayage du dispositif imprimeur qui. trace une ligne. Dans, le but de eimplifier l'instal lation et d'augmenter sa précision, il y aurait intérêt à supprimer l'embrayage à chaque ligne, ce qui pourrait se faire si les moteurs des appareils correspondants tournaient tou jours rigoureusement à la même vitesse.
Les moteurs étant asservis à des diapa sons, il est donc nécessaire de corriger 1e, vi- bration d'un des diapasons au moyen de l'au tre.
Dans ce but, le .diapason du poste trans- metteur entretenu avec le courant normal est réglé ià une fréquence légèrement inférieure à celle du diapason du poste récepteur lorsque ce diapason est entre tenu avec le courant maximum. La diffé rence entre les deux fréquences doit être telle que dans les plus mauvaises conditions des températures ambiantes aux deux postes et des variations de tension des piles
d'entre tien, le diapason du récepteur soit toujours un peu plus rapide que celui du transmetteur. En outre, la variation possible de la fréquence du diapason du récepteur par l'accroissement du courant dans: la bobine d'entretien doit être telle qu'elle puisse compenser l'écart maxi mum avec la fréquence du diapason du trans metteur.
Il suffira alors d'augmenter auto matiquement l'intensité dans la bobine du diapason récepteur en fonction du retard du moteur récepteur sur le moteur transmetteur pour ramener rigoureusement le synchro nisme.
Dans la fig. 7, ,seules sont représentées les parties de deux appareils télégraphiques cor- respondants. qui sont utilisées pour le système de synchronisation, le dispositif pouvant s'ap pliquer à des appareils quelconques.
La liai son entre les deux appareils peut être réalisée par fil ou par radio; dans un but de sim- plification, le dessin montre une liaison par fil.
L'appareil transmetteur, en haut de la figure, comporte un arbre 35 qui porte. par exemple, le tambour 36 -sur lequel est enroulé le message à transmettre dans- le cas d'un télé graphe fac-similé. L'arbre 35 est entraîné par le moteur <B>37,</B> dont la vitesse,est régularisée au moyen .d'un diapason (non figuré sur le dessin) suivant le système expliqué ci-dessus.
Un réducteur de vitesse est intercalé entre le moteur et l'arbre 35; il est composé des roues, dentées 38, 39, 40 et 41. Les roues 39 et 40 sont montées sur im arbre intermédiaire 42 qui porte une bague de contact 43 avec balai 44 et un secteur 45 avec balai 46; la bague 43 est reliée au secteur 45. L'arbre 35 port: une came 47 qui agit sur un ressort 48 de façon à lui faire établir les contacts 49 ou 50.
Le générateur de courant porteur d'image est figmré <I>en</I> OI et l'oscillateur à une fré quence différente servant au signal de syn- chronisation est figuré en 08.
Lorsque le transmetteur tourne, à chaque tour de l'arbre 35, entre la fin d'une ligne d'exploration et le commencement de la ligne suivante, le contact 49 s'ouvre et le contact 50 se ferme;
le fil de ligne L qui était relié <I>à</I> OI se trouve maintenant relié au balai 44 et de là à la bague 43 et au secteur 45. Etant donné la faible vitesse de l'arbre 35, l'instant où se fait le contact 50 n'est pas très précis;
mais ce eontaet est en série avec le secteur 45 et le balai 46 monté sur l'arbre 42 qui tourne plus rapidement; le .calage est tel que le con tact 45-46 se ferme un peu après. le contact 48-50, de sorte que l'oscillateur OS est relié à la ligne L à un instant très précis,'à chaque tour du tambour 36.
Le récepteur, montré au bas de la fi-. 7, comporte un arbre 51 portant un tambour 52 sur lequel s'enroule le papier qui reçoit le message. L'arbre 51 est muni d'un embrayage 53 d'un type quelconque connu, par exemple similaire à ceux utilisés dans les télégraphes imprimeurs, qui le relie à un arbre 54 en traîné par le moteur 55 au moyen des engre- aa@ges réducteurs 56-57-58 et 59. L'em brayage 53 -est commandé par un électro. 60.
Le moteur 55 a sa vitesse réglée par le diapason 61 au moyen d'un dispositif tel que ceux qui. ont été décrits précédemment.
L'arbre 51 entraîne un arbre 62 au moyen des roues dentées 87 et 88, la vitesse de l'ar bre 62 étant la même que celle de l'arbre des roues 57 et 58 et correspondant à la vitesse de l'arbre 42 du transmetteur.
.L'arbre 62 porte les bagues et secteurs de contact 63, 64, 65, 66 et 67 sur lesquels: frot- tent les balais 68, 69, 70, 71 et 72. Les ba gues 66 et 67 sont reliées à un contacteur à force centrifuge 73 qui s'ouvre dès que l'arbre 62 tourne. L'arbre 51 porte en outre une came 74 qui agit sur un ressort de contact 7 5 dont le rôle .est le même que celui de la came 47 et du ressort 48 du transmetteur.
L'oscillateur pilote, soit le diapason 61, a ûne fréquence un peu inférieure à celle<B>du</B> diapason du -transmetteur lorsque sa bobine d'entretien 76 est parcourue par le courant minimum;
mais, le courant d'entretien est ré glé par une lampe tétrode 77 comme expliqué plus loin.. "Le courant porteur d'image arrive à l'am plificateur<I>RI</I> qui commande l'impression sur le tambour 52.
Le courant de synchronisation est reçu .dans un circuit oscillant à grande sélectivité RS. Le circuit résonnant très sé- lectif contenu dans RS a une grande cons- tante de temps st la courbe d'établissement du courant est celle représentée en A sur la fig. 8.
Après amplification, détection et fil trage, la -différence -de potentiel à la sortie de RS a la forme représentée en B.
On y re tranche une force électromotrice constante ègale à l'ordonnée Z déterminée ainsi qu'il sera indiqué plus loin de façon à obtenir une différence de potentiel partant de -Z pour arriver à zéro. C'est cette différence de po4en- liel qui est utilisée par le contact de 75.
En outre, le circuit RS comporte un relais qui ferme le circuit de l'éleetro 60 à la réception d'un signal de synchronisation.
Le circuit de réglage du diapason com porte les résistances: 78, 79, 80 et 81 et les condensateurs 82, 83 et 84 connectés comme il -est montré sur le .dessin et dont le rôle sera expliqué ci-après.
La bobine d'entretien 76 du diapason est intercalée dans le circuit-plaque de la tétrode 77. Le contact 85 sert à relier la grille-écran à une ,source de courant positif à travers la résistance 81, -de sorte que la tétrode laisse passer du courant lorsque le contact 85 est fermé; lorsque ce contact s'ouvre, la grille- écran, reliée à la cathode ou à un potentiel légèrement négatif à travers la grande résis tance 80, arrête le courant.
Un condensateur 84 sert à créer un retard dans l'établissement et l'arrêt du courant afin de favoriser l'ac tion de l'électro 76. On peut également- em ployer une pentode en annulant le courant- plaque par une polarisation, négative de la grille suppresseuse, ce qui a l'avantage d'évi ter un débit appréciable de courant à travers le contact 85.
L'intensité du courant d'entretien dépend du potentiel de la grille de la tétrode; <B>-</B>par conséquent, en faisant varier ce potentiel, on agit sur la fréquence du diapason.
Le moteur étant mis en marche, ainsi que le diapason, la vitesse est minimum parce que la grille de la tétrode est polarisée négative ment à la valeur voulue pour que le diapa son soit maintenu en vibration avec le cou rant minimum;
cette polarisation est obtenue au moyen de la pile 86 reliée à la grille à travers le balai 72, la bague 67, le contact 73, la bague 66, le balai 71, la résistance 79. Le condensateur 83 est relié entre la grille et la cathode pour conserver momentanément cette polarisation lorsque le contact 73 sera rompu.
La valeur de la force électromotrice Z dont il a été question plus haut est égale à celle de la pile 86; elle est telle que le courant d'entretien dans la bobine 76 est minimum. Lorsque le transmetteur commence une trans, mission, le premier signal de synchronisation fait fonctionner l'éle.etro 60 -et l'embrayage 53 relie l'arbre 51 à l'arbre 54.
La circuit est établi de façon que l'électro 60 fonctionne à un instant correspondant approximativement au point g de la courbe B.
Aussitôt que l'arbre 62 tourne, le contact 73 est rompu, mais la grille de la tétrode con serve le même potentiel et la fréquence du diapason ne change pas. Par conséquent, lors que l'arbre 35 aura fait un touret que l'émis sion du signal de synchronisation aura lieu, l'arbre 51 sera très légèrement -en retard et, par suite,
l'électro 60 aura déjà fonctionné avant que le doigt de l'embrayage 53 soit arrivé dans la position de butée contre l'ar mature de 60; il en résulte qu'après le pre mier embrayage, l'arbre 51 continue à tourner sans arrêt, mais le retard sur l'arbre 35 ten drait à augmenter à chaque tour.
C'est alors qu'intervient le dispositif d'asservissement du diapason 61 qui doit amener la fréquence de ce diapason à correspondre à la vitesse de l'arbre 35, de façon à limiter le retard entre les deux arbres. et à. amener l'écart de phase des deux arbres 35 et 51 à une valeur cons tante.
Le :calage du secteur 63 sur, l'arbre 62 est tel que, lorsque l'électro 60 fonctionne pour la première fois, la rupture entre le balai 68 et le secteur 63 se fait approximativement au point h;
le condensateur 82 se charge donc au potentiel - Z ou à un potentiel voisin de -- Z, et quand l'instant d'après, le .condensa- teur 82 est relié au condensateur 83 à travers le balai 69, la bague 64, le secteur 65 et le balai 70, le potentiel de la grille de la cathode 7 7 ne varie pas ou remonte légèrement; de la sorte, la fréquence du diapason 61 reste la même ou augmente un peu.
Au tour suivant, le moteur 55 tournant encore moins vite que le moteur 37, le point <I>h</I> vient en i et le condensateur 82 se charge à un. potentiel moins négatif qui est ensuite transmis au condensateur 83 et à la grille. Le courant-plaque augmente et la fréquence du diapason croît.
La même opération se reproduit aux tours suivants: le point i vient en j, k, ,etc., jusqu'à ce :que le potentiel de la grille amène le cou rant-plaque à une valeur telle que l'accroisse ment de la fréquence du diapason 61 établisse le synchronisme exact des deux moteurs 37 et 55.A partir de ce moment, le point de rup ture entre 63 et 68 ne change plus et l'écart de phase entre les. deux arbres 35 et 62 reste constant.
Etant donné le faible écart présumé entre les fréquences des diapasons des deux postes correspondants, il pourrait être difficile en pratique d'obtenir que l'électro 60 après le premier embrayage fonctionne toujours avant que le :doigt de l'embrayage bute sur l'arma- tur e.
Il y aurait donc avantage, lorsque l'arbre 62 a commencé à tourner, à rendre plus sensi <B>ble</B> le relais. contenu dans: RS qui sert à com mander cet électro,; ceci peut être obtenu faci lement, par exemple, au moyen d'un contac teur à force centrifuge qui, au repos, met en court-circuit une partie de l'enroulement du relais et qui ouvre ce court-circuit dès que l'arbre tourne.
Dans le cas de transmission par radio, il faut, en outre, corriger l'effet du fading sur le circuit :de réglage de la fréquence qui au rait pour résultat de modifier la courbe B et, par suite, de changer la phase .de l'arbre du récepteur. Pour cela, on peut prévoir dans le circuit d'attaque du circuit résonnant de RS un dispositif limiteur d'un type quelconque, tel qu'une lampe travaillant à la saturation pour les .signaux les plus faibles,
de telle sorte que les impulsions données au circuit oscillant soient toujours égales..
L'ins-tallation qui vient d'être décrite est susceptible de nombreuses variantes:, par exemple, on peut utiliser un grand nombre de phénomènes transitoires -tels que charge ou décharge de condensateurs, de bobines de self, etc.,
pour créer des différences de potentiel variant suivant des courbes voulues et sur les- quelles on prend un point qui se déplace en fonction des écarts de fréquence ou de vitesse des mécanismes asservis.