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Dispositif électronique pour bancs d'essais de machines à vitesse variable Les bancs d'essais de machines à vitesse variable, qu'ils soient à commande mécanique, hydraulique ou électrique, présentent l'inconvénient de mettre en oeuvre des assemblages mécaniques dont le poids, l'inertie et les vibrations faussent les mesures et ne permettent généralement pas d'effectuer les essais avec une précision suffisamment rigoureuse.
La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient, en supprimant tous les organes mécaniques d'entraînement tels que: courroies, poulies, chaînes, pignons et autres, en vue d'obtenir ainsi une grande précision dans les contrôles et les essais et, de même, d'abaisser sérieusement le prix de revient de ces bancs d'essais. Elle a en effet en vue l'adaptation d'un dispositif électronique aux bancs d'essais de machines à vitesse variable, tels, par exemple, que les bancs d'essais des compresseurs, ou des dynamos ou des pompes destinées à l'alimentation des moteurs thermiques. Or, dans ces adaptations, la plus délicate paraît être celle relative aux pompes à injection.
En effet, le problème qui se pose est double, puisque, d'une part, pour régler le débit de la pompe qui, en tant que débit moyen, est obtenu en mesurant le volume du combustible correspondant à une certaine vitesse, ne sera débit instantané que si la vitesse a été maintenue constante pendant toute la durée de la mesure, il y a lieu de maintenir cette vitesse indépendamment de tous les paramètres extérieurs. D'autre part, en marche normale, la pompe ne doit pas dépasser une certaine vitesse car il en résulterait un grave dommage mécanique, ce qui nécessite de la munir d'un régulateur du genre régulateur à boules ; or, dans la zone de fonctionnement du régulateur, la quantité de combustible diminue progressivement jusqu'à s'annuler.
Pratique- ment, la vitesse du moteur entraînant la pompe se stabilisera au maximum entre les deux vitesses d'entraînement délimitant la zone de fonctionnement du régulateur. Il y a donc lieu d'étudier le comportement exact de la pompe pendant ce fonctionnement.
Les méthodes utilisées pour résoudre ce problème, qu'elles fassent appel à des systèmes variateurs hydrauliques ou mécaniques, ne permettent qu'une gamme extrêmement réduite des vitesses ; la variation de charge entraîne automatiquement un glissement important. De plus, les pertes d'énergie considérables liées au faible rendement de ces variateurs conduisent à utiliser des moteurs extrêmement puissants, alors que ces pompes peuvent tourner normalement avec des puissances réduites pratiquement de moitié. Enfin, il y a lieu de noter que l'essai et le réglage des pompes à injection nécessitent l'étude de leur fonctionnement dans une gamme très étendue des vitesses.
Aussi a-t-on intérêt à utiliser un variateur électronique permettant notamment de pouvoir descendre à des vitesses très basses et de pouvoir modifier de façon très précise la vitesse, sans qu'elle soit affectée par la charge.
Le dispositif électronique pour bancs d'essais de machines à vitesse variable, notamment des pompes à, injection, selon l'invention, est caractérisé en ce que, d'une part, l'induit du moteur à courant continu actionnant la machine à essayer est alimenté par au moins deux thyratrons, dont les grilles sont commandées par une tension continue variable superposée à une tension alternative fixe déphasée de 90e en arrière sur la tension d'anode, qui redressent à travers un transformateur la tension du réseau alternatif qu'ils transforment en une tension continue variable permettant des variations de vitesses réglées
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par un potentiomètre en vue de rendre la vitesse absolument constante dans la gamme des essais,
le courant maximum passant dans l'induit étant limité à la vitesse désirée par comparaison d'une tension continue filtrée de référence et, d'autre part, en ce qu'un autre potentiomètre permet d'ajuster la régulation assurant la stabilité du dispositif, en réglant la vitesse du moteur jusque par demi-tour, la vitesse étant ainsi maintenue constante entre vide et pleine charge.
La figure unique (en deux parties) du dessin annexé indique, à titre d'exemple, le schéma d'une installation électrique, permettant une solution du problème de l'étude et de l'essai d'une pompe à injection, actionnée par un moteur électrique.
Ce moteur électrique M à courant continu a son excitation alimentée sous une tension continue fixe par deux valves à gaz Vl et V2, connectées à un enroulement secondaire E1 d'un transformateur de puissance T.
La vitesse du moteur M est proportionnelle à la tension apparaissant aux deux bornes de son induit, qui sont connectées à deux thyratrons V3 et V4 chargés d'alimenter l'induit, également à partir du transformateur de puissance T, pourvu d'un deuxième enroulement secondaire E2, deux fusibles F étant montés dans le circuit.
Les grilles des thyratrons sont commandées par une tension continue variable superposée à une tension alternative fixe déphasée de 900 en arrière sur la tension d'anode. Cette tension alternative est obtenue à l'aide d'un double pont déphaseur, à savoir P1 R4 C3 et P2 R3 C4 et de l'enroulement du transformateur Tl. Le courant des grilles est limité par des résistances RI et R2 ; C1 et C2 filtrent les impuretés pouvant parvenir sur ces mêmes grilles.
La tension continue variable apparaît aux bornes d'une résistance R23 qui est la résistance d'anode d'une lampe amplificatrice V5, dont l'alimentation se fait à l'aide d'une valve V10, délivrant une tension continue fixe et filtrée par l'ensemble C11, C12 et la self L. Quant à l'écran de la lampe V5, il est alimenté par les résistances R20, R21 et R5.
Il est prévu une lampe stabilisatrice de tension V8 alimentée par une résistance R11. De plus, la résistance R12 délivre une polarisation semi-automatique de la lampe V5. La grille de cette lampe V5 est alimentée à travers une résistance R8.
Enfin, un potentiomètre P4, qui joue le rôle de potentiomètre des vitesses, est inséré entre l'anode de la lampe stabilisatrice de tension V8 et la masse, formant potentiomètre de référence, et agit par l'intermédiaire de cette lampe V8 sur la tension grille de la lampe V5, faisant ainsi varier cette tension grille et par suite la tension d'anode.
Le démarrage progressif du moteur M est assuré par un ensemble résistance R9 et capacité C9, celle- ci demandant un certain temps pour se charger, la tension de la grille de V5 montera progressivement et il en sera de même de la tension aux bornes de R23 et de la vitesse du moteur.
Une valve V9 donnera une tension proportionnelle à la vitesse du moteur, son transformateur T9 d'anode étant alimenté par un alternateur tachy- métrique m entraîné par le moteur M ; cette tension est filtrée par R27-C8, puis divisée dans le rapport R6, R7 ; la tension apparaissant aux bornes de R6 étant insérée dans le circuit grille V9-C5 servant à stabiliser le système.
Le transformateur d'intensité TI, placé dans le primaire du transformateur de puissance T, commande une valve V7 qui délivre une tension continue filtrée par R17, C10 et proportionnelle au courant passant dans l'induit du moteur.
Une valve V6, réglée par un potentiomètre P5, délivre une tension continue filtrée par l'ensemble R16, C14, C15, la partie de cette tension de référence comprise entre la cathode de la lampe V6 et le curseur du potentiomètre P5 comparée à la tension venant du transformateur d'intensité TI pour assurer la limitation à une valeur désirée du courant maximum passant dans l'induit du moteur. Le réglage, une fois pour toutes du potentiomètre P5 permet ainsi de contrôler le débit dans le transformateur d'intensité TI et, par suite, dans l'induit du moteur.
Une combinaison R13, R14, C16 est prévue pour sous-régler pendant les transitoires.
Le fonctionnement du régulateur représenté est le suivant Le potentiomètre P4 étant réglé à la main pour une vitesse déterminée, si, pour une raison quelconque, la vitesse du moteur vient à baisser, l'alternateur tachymétrique m placé en bout d'arbre va fournir une tension plus petite puisque variant proportionnellement et, comme elle est insérée dans le circuit de la lampe V5, la tension aux bornes de la résistance R6 diminuant alors que celle aux bornes du potentiomètre P4 ne bouge pas, étant stabilisée par V8, il en résulte une augmentation du potentiel de grille de V5 qui débitera davantage.
La tension aux bornes de R23 augmentera donc et, de la même façon, la vitesse du moteur, qui aura donc tendance à se maintenir constante puisque le processus est inversé pour une augmentation fortuite de la vitesse du moteur.
Par conséquent, l'on aura résolu le premier problème.
On a pu constater que, pour des variations du réseau de 10'/o, soit un écart maximum de 20'/., la variation correspondante de la vitesse du moteur était inférieure à 1 /o.
Pour que le système soit stable quand le régulateur mécanique fonctionne, l'augmentation de vitesse donnant un ordre négatif sur la grille V5 doit être compensée exactement en amplitude et en phase par la diminution de charge qui devra alors donner un ordre positif. Cet effet est obtenu par la combinaison des résistances R13 et R14 et de la
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capacité C16. Mais il faut, d'autre part, que le système règle correctement en régime permanent, car s'il sous-réglait suffisamment pendant le fonctionnement du régulateur mécanique, une diminution de charge résultant d'une légère augmentation de vitesse provoquerait à nouveau une augmentation de vitesse, et ainsi de suite, jusqu'à sortir complètement de la zone du régulateur.
Afin de pouvoir étudier point par point la zone de fonctionnement du régulateur, on ajuste la régulation en régime permanent à l'aide du potentiomètre P6, qui permet de maintenir la vitesse rigoureusement constante entre vide et pleine charge.
En effet, le moteur étant supposé tourner à vitesse constante, si à un instant t une charge est appliquée, elle se répercute sur le transformateur d'intensité Tl qui augmente la tension de sortie de la lampe V7. Cette tension se superpose à la tension grille existante de V5, le potentiomètre P4 n'ayant pas bougé pendant cette régulation. Il faut donc qu'une tension rigoureusement égale, mais de signe opposé, soit appliquée à ce même instant à la grille de V5 ; cette tension est donnée par la lampe V9. II suffit de régler le potentiomètre P6 une fois pour toutes de telle manière que les deux tensions V7, traduisant la charge, et V9, traduisant la vitesse, soient opposées.
Bien entendu, le dispositif est applicable, quelle que soit la puissance de la pompe à essayer ; il suffit de modifier le nombre des thyratrons, en en prévoyant, au lieu de deux, trois, quatre et même six. D'ailleurs, pour une puissance encore supérieure, on pourra utiliser une ampoule à cathode liquide ou des ignitrons.
A titre d'exemple, et dans le cas d'une pompe à injection de vitesse 750 t/min. à pleine charge et 760 t/min. à vide, ce qui ne donnait qu'une zone de régulation de dix tours, cette zone a été étudiée avec un moteur de puissance correspondant exactement à celle de la pompe, dans les meilleures conditions de précision et de stabilité puisqu'on arrive à régler la crémaillère au moyen du potentiomètre en le déplaçant, à volonté, millimètre par millimètre, ce qui correspond à moins d'un demi-tour au moteur. Or, avec les dispositifs actuellement en usage, il eût fallu disposer d'un ensemble mécanique d'une puissance dix fois supérieure à celle requise par la pompe, et l'on n'aura t pu obtenir un réglage très rigoureux, et les résultats eussent été sujets à caution.