Dispositif de télécommande alimenté en courant continu.
On connaît déjà des dispositifs de télécommande comportant un ou plusieurs moteurs asservis que l'on peut faire démarrer en en réglant la vitesse dans les limites étendues, depuis un poste de commande éloigné desdits moteurs.
L'un de ces dispositifs, alimenté en courant continu, comporte essentiellement un servo-moteur constitué par un premier moteur dit transmetteur et un second moteur dit récepteur couplés ensemble mécaniquement et électriquement, les moteurs asservis étant connectés avec le récepteur, de telle sorte que leur démarrage et la vitesse qu'ils prennent dépendent de l'orientation donnée au champ électrique créé dans le stator du récepteur, comme cela va tre expliqué plus loin.
Ce dispositif connu est schématiquement représenté sur la fig. 1, sa constitution et son fonctionnement vont tre rappelés maintenant :
Le système comprend essentiellement, d'une part, un transmetteur 1 consistant en un moteur ordinaire à collecteur alimenté par un réseau à courant continu 3 et, d'autre part, un récepteur 2 constitué par une machine comportant un stator 13 pouvant créer un champ électromagnétique et un rotor 4 a. enroulementtriphaséreliémécaniquementa un équipage à trois balais 5, portés par l'arbre du rotor 4 et pouvant tourner sur le collecteur du transmetteur 1. Les machines asservies d'utilisation sont des moteurs 10,11 et 12, dont les stators sont alimentés par le réseau à courant continu et dont les rotors, pourvus d'enroulements triphasés, sont alimentés à partir des balais 5.
Suivant le mode de réalisation connu représenté à la fig. 1, le stator 13 du récepteur comporte un enroulement triphasé alimenté à partir de trois balais 19 décalés de 120 les uns des autres et portant sur le collecteur d'un moteur 18 alimenté par le réseau n à courant continu. C'est sur une autre consti- tution et un autre mode d'alimentation dudit stator 13 que porte le perfectionnement, objet de la présente invention.
On sait que si l'on considère le collecteur d'un moteur à courant continu (tel que 18 ou 1), les potentiels des diverses lames varient et sont distribués autour du collecteur suivant une loi sinusoïdale ; si donc on fait tourner sur un tel collecteur un jeu de deux balais diamétralement opposés, on recueillera sur eux un courant alternatif dont la fréquence dépendra de la vitesse de rotation desdits balais. Si au lieu d'un jeu de deux balais on prend, comme sur la fig. 1, un jeu de trois balais décalés de 120 les uns par rapport aux autres, on recueillera sur eux un courant triphasé qui alors créera dans le stator 13 un champ tournant dont l'intensité restera constante tandis qu'il tournera en synchronisme avec le jeu des balais.
Si maintenant au lieu de faire tourner les balais on les maintient immobiles, on aura dans le stator 13 un champ fixe dont l'orien- tation dépendra de la position que les balais du moteur 18 occupent sur le collecteur et dont l'intensité sera au contraire indépen- dante de cette position.
Ce qui vient d'tre dit pour le stator 13 et le moteur 18 peut tre exactement répète pour le rotor 4 et le moteur 1 ; donc il se produira dans ce rotor 4 un champ dont l'orien- tation par rapport au rotor dépendra de'la position qu'occupent à l'instant considéré les balais 5 sur le collecteur du transmetteur 1.
Mais les balais 5 sont entraînés par le ro- tor 4 ; si donc la vitesse de rotation de ce dernier est W et si les connexions sont établies convenablement, le champ créé dans le rotor tournera par rapport audit rotor avec la vi tesse-IV, c'est-à-dire avec une vitesse égale en valeur absolue à celle du rotor, mais de sens inverse ; dans ces conditions, la direction du champ rotorique restera fixe dans l'espaee et notamment fera toujours le mme angle avec la direction du champ développé dans le stator 13.
Si ces deux champs, statorique et roto rique, avaient des directions exactement opposées, le rotor resterait immobile, le stator et le rotor seront en position d'équilibre, mais s'ils font entre eux un certain angle, le rotor démarrera et tendra à revenir à la position d'équilibre, mais, comme cela vient d'tre exposé, le mouvement du rotor n'entraînera pas de déplacement du champ rotorique qui restera dans la position d'équilibre ; par suite, le mouvement de rotation du rotor continuera avec une vitesse qui dépendra évidemment de l'angle que font entre eux les champs du rotor et du stator.
Il en sera évidemment de mme pour les machines d'utilisation 10,11 et 12 dont le champ statorique créé directement par le courant d'alimentation continu reste constant en grandeur et direction, alors que leur rotor est alimenté en parallèle avec le rotor 4 du transmetteur.
Dans le dispositif connu qui vient d'tre décrit et qui est représenté sur la fig. 1, on règle l'orientation du champ dans le stator lo du récepteur 2 en faisant tourner de l'aide convenable l'équipage de balais 1. 9 sur le col lecteur du moteur 18.
Suivant l'invention, cette orientation du champ est réglée de fa (ion purement électrique, et sans l'intervention d'aucun couple mécanique comme celui qui serait nécessaire pour faire tourner le jeu de balais 19 sur le collecteur du moteur 18. Ce dispositif nouveau présente de grands a van tages dans certains cas, par exemple lorsque les moteurs asservis servent à pointer de" pièces d'artillerie commandées ; directement par des détecteurs électriques comme ceux bien connus sous le nom de Radar.
L'inven tion. a donc pour objet un dispositif de télé commande alimenté en courant continu permettant de faire démarrer et tourner à vitesse réglable des moteurs asservis éloignés, eom portant un servo-motenr constitué, par m transmetteur formé d'un moteur à courant :
continu et par un récepteur possédant un rotor portant un enroulement triphasé et un stator destiné à créer un champ électromagné tique d'orientation réglable, ledit réeepteuj étant couplé électriquement et mécanique ment avec le transmetteur, les moteurs vis possédant chacun un stator alimenté (Il- rectement par le réseau d'alimentation à cou rant continu et un rotor portant un enroule ment triphasé relié en dérivation avec le rotor du récepteur, le démarrage et la vitesse de rotation desdits m. oteurs a. sservis. lépendant alors de l'orientation donnée au champ élue- tromagnétique du stator du récepteur.
Ce dispositif est caractérisé par le fait que l'orientation du champ magnétique dans L stator du récepteur est déterminée de facoi purement électrique, ce stator étant pourv) de plusieurs enroulements soumis à des ten sions continues dont une au moins peut cotre réglée de façon à donner au champ résultant l'orientation correspondante à la vitesse que l'on veut donner aux moteurs asservis.
Dans les dispositifs, exemples de l'inven tion, le transmetteur auxiliaire 18 est don supprimé et l'enroulement statorique 13 du récepteur 2 est constitué par des bobinages de préférence indépendants et alimentés par des tensions différentes et variables. La composition de ces tensions donne alors naissance à un flux résultant, dont l'axe peut se décaler, dans un sens ou dans l'autre, de valeurs angulaires fonction des valeurs relatives des tensions appliquées.
Le décalage du flux inducteur résultant, dans le stator 13 du récepteur 2, provoque évidemment les mmes effets que si ce décalage était assuré par l'action sur l'organe de manoeuvre 19 du transmetteur auxiliaire 18.
En conséquence, toute modification des tensions appliquées aux divers bobinages inducteurs du récepteur 2 provoque la mise en mouvement du servo-moteur constitué par les machines 1 et 2, ce qui entraîne un mouvement synchrone des différents récepteurs asservis au transmetteur 1, par exemple les récepteurs 10, 11 et 12 placés à distance.
Les tensions appliquées aux divers enroulements du stator 13 peuvent tre recueillies Åa la sortie.
L'angle de décalage du champ inducteur du récepteur du servo-moteur peut tre mo difié, non seulement par la valeur des tensions appliquées aux divers enroulements, mais également par la disposition de ces enroulements, dont les méthodes de bobinage peuvent s'écarter des dispositions classiques.
Les fig. 2 à H représentent schématiquement des exemples d'exécution des enroulements dit stator 13 et des diagrammes vectoriels montrant comment se composent les champs produits par chacun des enroulements individuels.
La fig. 10 montre schématiquement un dispositif de télécommande utilisant à volonté soit le dispositif connu actionné mécaniquement, soit un dispositif électromagnétique.
Les détails de réalisation du stator 13 du récepteur 2 font l'objet de la description dé taillée ci-dessous.
Suivant la variante selon la fig. 2, le stator comporte deux bobinages en quadrature alimentés par deux tensions eontinues Ul U ;,.
La fig. 3 montre que la composition des deux flux qui en résultent, 01 et st 2, donne naissance à un flux résultant 0 R s'écartant de l'angle a de l'axe de référence Oz, correspondant à l'égalité des deux tensions et, par conséquent, des deux flux Mv0. Ce dispositif permet donc de provoquer un décalage a, du flux résultant, de 45 par rapport à la position moyenne Oz.
L'alimentation des bobines du stator peut s'effectuer soit suivant la disposition de la fig. 2, soit suivant la disposition de la fig. 4, dans laquelle les deux bobinages ont un point commun.
Dans les fig. 2 et 4, le rotor a été représenté avec un enroulement triphasé en triangle ; il pourrait évidemment tre monté en étoile.
La fig. 5 est un exemple de réalisation de l'enroulement statorique du récepteur avec trois bobinages montés en étoile. Si l'on considère seulement deux phases de ces bobinages, par exemple les phases 1 et II, on peut obtenir au moyen des tensions d'alimen- tation il, et U2 les mmes résultats que dans le cas des fig. 2 et 4, avec toutefois cette dif férence que le décalage a du flux résultant par rapport à une position moyenne 0., peut atteindre 60 (fig.
6), si les deux bohi- nages sont à 120 électriques. D'une manière générale d'ailleurs, le décalage maximum du flux résultant par rapport à sa position moyenne est égal à : +,/3 étant l'angle
2 électrique des deux phases.
On peut également, comme représenté en fig. 7, utiliser trois phases au stator, par r exemple à 120 , l'une d'elles, la phase I par exemple, étant alimentée à tension constante, chacune des deux autres phases, II et III, étant alimentée par les tensions variables Fg et U3. En se rapportant à la fig.
7 qui donne un diagramme vectoriel, on constate que, si les tensions U2 et U3 étaient égales, le flux résultant serait dirigé dans l'axe de la phase I, c'est-à-dire suivant x
Toute différence entre les tensions IT2 et
U3 détermine un flux résultant, dont l'écart a par rapport à la position moyenne x est la conséquence de la composition des trois flux c-b 1, 2, 3.
Suivant les valeurs de la constante Pi, que l'on pourrait d'ailleurs rendre réglable, et des variations respectives de U2 et U3 l'une par rapport à l'autre et par rapport à U1, la valeur maximum de l'angle a varie et pourrait atteindre la limite de 120 par rapport à l'axe 0.,.
Il serait également possible, dans l'un quelconque des montages représentés en fig. 2 et 4, d'alimenter les enroulements statoriques du récepteur non plus par des tensions variables, mais d'appliquer aux tensions fixes de ces bobinages une tension s'ajoutant par exemple à l'un d'eux et se retranchant à l'autre, de manière à accentuer l'écart angulaire ce du flux résultant, par rapport à sa position d'origine.
Cette tension unique pourrait, par exem- ple, tre fournie par l'amplificateur de sortie d'un dispositif de détection électromagné- tique (tension d'erreur). Elle serait variable en grandeur et en signe.
La fig. 8 représente schématiquement le diagramme vectoriel, correspondant à ce mode de réalisation, appliqué au cas d'un enroulement à trois phases. La phase 1 est supposée alimentée à tension constante Ut et les phases II et III sous les tensions égales U2 et l 3.
Dans cette hypothèse, le flux résultant est dirigé suivant l'axe 0 de la phase I. On appiquera par exemple la tension variable U4 sur la phase II et en sens inverse de la tension U2, tandis que cette mme tension Jet4 sera appliquée sur la phase III dans le mme sens que la tension U3. La tension résultante sur la phase II sera égale à IT2-ZI4, tandis que la tension résultante sur la phase III sera égale à Pg+P. On a représenté en fig. 9 la composition de ces diverses tensions ou, ce qui revient au mme, celle des flux correspondants.
Le flux résultant OR déterminé par la tension résultante IJR se trouvedécalé de l'angle a par rapport à la direction d'ori- gine 0X. Il est facile de voir que la variation simultanée des tensions sur les phases II et
III, par réduction de tension sur la phase IN et par augmentation de tension de la phase
III, accentue l'importance du décalage a pour une valeur donnée de la tension U4.
Les mmes dispositions seraient évidem- ment applicables dans le cas d'un stator à deux phases suivant 2. Dans ce cas, en partant pour la position repos des tensions égales U1 et U2, on appliquerait une tension variable tri en addition à la phase 1 et en soustraction à la phase II. On obtiendrait évidemment les mmes résultats, e'est-à-dire une accentuation de l'écart a du flux résul- tant par rapport à la position moyenne ou pour une valeur donnée de la tension variable U4.
Il y a lieu de noter que les dispositions de la fig. 5 permettent, dans une forme d'exé- cution particulière, la commande du sexto- moteur par décalage du champ statorique du récepteur de deux manières différentes, soit par alimentation de l'enroulement polyphasé au moyen de tensions indépendantes variables comme décrit ci-dessus, soit éven- tuellement au moyen d'un transmetteur auxiliaire alimentant directement l'enroulement du stator (cas de la fig. 1).
Cette disposition permettrait notamment d'asservir les mouvements du servo-moteur aux courants de sortie d'un amplificateur électronique de détection électromagnétique dans l'ensemble choisi ; cette amplification aboutit en effet généralement à la création de deux tensions de valeurs inégales tant que l'organe de pointage n'est pas dirigé sur l'objectif et au contraire dont la différence s'annule lorsque le pointage correct est réalisé.
La fig. 10 représente le schéma de prin- cipe d'une telle installation. Le servo-moteur 1-2 et l'ensemble des machines réceptrices 10,11 et 12 sont constitués comme dans le cas de la fig. 1 ; le stator dit récepteur 2 est du type triphasé représenté en fig. 6, et peut tre alimenté à travers un commutateur figuré en 15 soit par le transmetteur auxiliaire 16, soit par les courants de sortie d'un détecteur électromagnétique représenté en 17.
D'après ce schéma, et suivant la position du commutateur 15, le décalage du flux sta torique du récepteur 2 et, par conséquent, la mise en route du servo-moteur et de la télé commande peuvent tre assurés soit par une manoeuvre volontaire du transmetteur 16, soit par un asservissement automatique aux courants de sortie de l'appareil de détection électromagnétique.
Il est évident que d'autres dispositions analogues permettraient, sans sortir pour cela de l'invention, de réaliser le décalage initial du flux statorique du récepteur 2, afin de provoquer la mise en marche du servo-moteur. Les angles électriques entre les bobinages peuvent tre quelconques et choisis notamment pour obtenir une résultante dont le décalage maximum corresponde à une valeur fixée à l'avance.