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" Montage de moteurs excités en dérivation ".
Dans les moteurs à oourant continu dont la tension appli- quée est réglée individuellement, différents montages ont été proposés pour abaisser la tension quand le courant tend à dé- passer une certaine valeur, de façon qu'un tel excès de courant soit empêché. On a de préférence employé dans ce but un réglage par la commande de grilles de la tension d'un redresseur alimen- tant le moteur.
Dans beaucoup de cas, cependant, où il n'est pas possible de régler la tension individuellement pour chaque moteur, il peut néanmoins être désirable de régler chaque moteur individu- ellement de façon que son courant ne puisse pas excéder une
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certaine valeur.
La présente invention comprend un montage dans ce but, qui se caractérise en ce qu'une inductance saturée par un courant continu ( un " transducteur ") est relié, par un re- dresseur, en série avec l'enroulement excitateur du moteur, la- dite induotanoe étant actionnée, d'une façon directe ou indirec- te, par le oourant traversant l'induit du moteur de façon que le courant excitateur croisse quand le oourant de l'induit tenâ à dépasser la valeur critique déterminée.
Si le moteur travaille normalement avec une saturation assez basse, une élévation du courant d'excitation relativement modéré, par exemple de façon qu'il soit essentiellement proportionnel au oourant d'induit à partir d'une certaine valeur de ce dernier, peut suffire à la limitation du courant. Dans d'autres cas, il peut être désirable que le courant d'excitation augmente d'une façon plus rapide que le courant de l'induit, et pour accomplir cela, le transduo- teur peut être muni d'une certaine aimantation additionnelle.
Comme l'invention est surtout destinée pour les gros moteurs dont le courant de l'induit est généralement élevé, il est sou- vent le plus commode de faire agir le courant de l'induit sur le transducteur d'excitation d'une façon indirecte, par exemple de le faire agir primairement sur un petit transducteur dont le courant alternatif est redressé et aimante le transduoteur prin- cipal. Si l'on n'emploie qu'un seul transducteur, oelui-oi peut être monté, soit avec un seul enroulement d'aimantation, soit aveo un enroulement additionnel auto-alimenté, soit aussi avec un enroulement oontraire à l'enroulement primaire. Si l'on em- ploie deux transduoteurs en concaténation, un ou tous les deux peuvent être montés de la façon qui vient d'être décrite.
L'ao- tion de l'enroulement auto-alimenté constitue essentiellement un renforoement de l'aimantation primaire, éventuellement en n combinaison avec un certain écart de la proportipnalité entre le courant oontinu et le courant alternatif résultant d'un seul
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enroulement, le courant alternatif s'augmentant plus rapidement que le courant continu. Cet écart devient essentiellement plus marqué si on ajoute aussi un enroulement contraire. Le courant alternatif conserve dans ce cas une petite valeur jusqu'à ce que l'aimantation primaire dépasse l'aimantation contraire, et des lors il monte rapidement. Avec l'une ou l'autre combinaison d'enroulements, on peut obtenir des caractéristiques différen- tes du moteur à partir du oourant critique.
Deux exemples de réalisation de l'invention sont représen- tés d'une façon schématique dans les figures 1 et 2 du dessin annexé.
Dans les deux figures, 1 représente l'induit du moteur à courant continu et 2 son enroulement exoitateur monté en déri- vation. La figure 1 représente l'exemple déjà référé dans le- quel on emploie deux transducteurs montés en concaténation, chacun d'eux possédant trois enroulements du genre décrit.
com- me il a été dit, le montage peut en certains cas être essentiel- lement simplifié par rapport à celui représenté, Dans la figure 1, un enroulement à courant continu 3 d'un transducteur 6 est intercalé dans le circuit entre l'induit 1 et une borne du ré- seau à courant continu, cet enroulement 3 pouvant éventuelle- ment consister en une seule apire, c'est-à-dire en une barre traversant les noyaux du transducteur, qui peuvent.être rectan- gulaires ou circulaires et dont l'enroulement à courant alter- natif est de préférence distribué sur toute la circonférence.
Le transducteur porte aussi un enroulement à courant continu 4 alimenté par lui-même moyennant un redresseur 7 et un enroule- ment à courant continu 5 contrariant les deux enroulements 3 et 4. Les différents enroulements sont, à titre d'exemple,et d'une façon connue en soi, dimensionnés de façon que le courant alternatif, quand les ampères-tours à oourant continu de l'en- roulement 3 excèdent un peu ceux de l'enroulement 5, croisse
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de sa valeur minimum à sa valeur maximum pour une assez petite variation de l'excès. La valeur du courant d'aimantation dans l'enroulement 3, pour laquelle cette augmentation aura, lieu, peut être réglée par un ajustage de la contre-aimantation au moyen de la résistance 8.
Le courant redressé du transducteur 7 traverse aussi l'en- roulement 9 du transducteur principal 12. Ce dernier possède aussi un enroulement auto-alimenté 10 qui, dans l'exemple re- présenté, est traversé par le courant redressé par le redres- seur 13 et traversant aussi l'enroulement excitateur 3 du mo- teur. On peut cependant aussi redresser ce courant alternatif dans un redresseur séparé, relié en série avec le redresseur 13, éventuellement à travers un transformateur de courant, et in- troduire le courant oontinu ainsi obtenu dans un enroulement auto-exoitateur, éventuellement dans l'enroulement à courant alternatif même à des points équipotentiels pour le courant alternatif. Par un tel redressage séparé du courant auto-exci- tateur, on se rend indépendant du courant excitateur normal du moteur dans le transducteur.
Enfin, le transducteur principal peut aussi avoir un enroulement contre-excitateur 11.
Le dispositif représenté dans la figure 1 fonctionne de la manière suivante. Tant que le courant dans l'induit du mo- teur se tient sous une certaine valeur dépendant de la valeur de la contre-aimantation par l'enroulement 5, le transducteur 6 ne fait passer qu'un courant faible à travers l'enroulement 9 du transducteur 12.
Ce courant ne suffit pas, même en ooopé- rant avec l'auto-aimantation représentée, à aimanter le trans- ducteur à une valeur suffisante pour que son courant alternatif redressé excède le courant dans l'enroulement excitateur 2 four- ni par la source extérieure de courant continu, mais ledit cou- rant alternatif se borne, dépendant de la contre-aimantation par l'enroulement 11, à une valeur petite ou moyenne, qui n'a
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aucune influence sur le oourant redressé, mais seulement sur @ les chutes de tension dans le redresseur 13.
Quand, d'autre part, le courant de l'induit dépasse la valeur critique, le courant du transducteur 6 croit brusquement à une valeur qui peut, si ces différents enroulements sont di- mensionnés d'une façon appropriée, être beaucoup de fois plus grande que la valeur normale, et cette haute valeur du courant cause une haute aimantation du transducteur 12, de façon que son courant alternatif redressé représente une valeur supéri- eure au courant excitateur normal dans 2, Ce courant redressé détermine donc le courant dans l'enroulement 2-et augmente ain- si l'excitation, de façon que le courant de l'induit soit limi- té à un excès modéré de la valeur critique.
Une variation de la rapidité avec laquelle le courant d'excitation du moteur remonte par rapport au courant de l'in- duit, après que ce dernier a dépassé sa valeur critique, peut se faire soit par une variation du nombre de spires dans l'un ou l'autre des enroulements agissant dans le sens positif ( en- roulements d'aimantation primaire et d'auto-aimantation ) d'un des transducteurs, soit par une dérivation parallèle à un de ces enroulements.
Dans la figure 2, les parts dont la disposition est tout à fait analogue à oelle des parts correspondantes de la figure 1, sont désignées de la même façon. Tel est donc le cas pour les parts du moteur et du transducteur principal ainsi que pour le redresseur 13, Le transducteur primaire, qui est désigné par 26 dans la figure 2, est ici relié aux bornes de courant alter- natif en série avec une inductance constante 28, qui est assez grande pour maintenir le courant sensiblement constant, et en- tre les bornes du transducteur 26, un courant est pris qui est essentiellement proportionnel à la tension entre ces bornes, et qui est redressé dans le redresseur 27 et traverse l'enroule-
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ment 11 d'aimantation cantraire du transducteur principal 12.
L'enroulement d'aimantation positive 9 de ce dernier est soumis à une tension fixe, tandis que son enroulement d'auto-aimanta- tion 10 est connecté de la même façon que dans la figure 1.
Quand le courant dans l'enroulement 23 atteint une telle valeur que son nombre d'ampère-tours excède un peu le nombre d'ampère-tours maximum du courant alternatif maintenu constant par l'inductance 28, la tension entre les bornes du transduc- teur 26 tombe rapidement à une petite valeur, puisque le fer est sensiblement saturé pour toutes les valeurs du courant al- ternatif. Le courant dans l'enroulement 11 du transduoteur prin- cipal, agissant dans le sens négatif, tombe ainsi à une petite valeur correspondante, et en conséquence l'enroulement positif 9 et l'enroulement auto-alimenté 10 agissent ensemble à saturer le transducteur, de façon que son courant monte à une valeur appropriée excédant le oourant normal d'excitation dans l'en- roulement 2.
Une variation de la valeur critique du courant de l'in- duit pour laquelle le dispositif entre en fonction peut s'effeo- tuer aussi dans la figure 2 en variant le courant dans le trans- ducteur primaire 26, dans quel but l'inductance 28 peut être variable; elle peut consister, à titre d'exemple, en un transe ducteur réglable à la main.
Bien que tous les transducteurs ont été représentés, pour simplifier les schémas, comme monophasés du côté de courant al- ternatif, il s'entend bien qu'ils peuvent être polyphasés pour faciliter l'obtention d'un courant continu uniforme.
REVENDICATIONS.
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"Assembly of motors excited in bypass".
In direct current motors, the applied voltage of which is individually regulated, various arrangements have been proposed to lower the voltage when the current tends to exceed a certain value, so that such excess current is prevented. For this purpose, preference has been given to an adjustment by gate control of the voltage of a rectifier supplying the motor.
In many cases, however, where it is not possible to adjust the voltage individually for each motor, it may nevertheless be desirable to adjust each motor individually so that its current cannot exceed one.
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certain value.
The present invention comprises a circuit for this purpose, which is characterized in that an inductor saturated with a direct current (a "transducer") is connected, by a rectifier, in series with the exciter winding of the motor, the - said induotanoe being actuated, in a direct or indirect manner, by the current passing through the armature of the motor so that the exciter current increases when the current of the armature tends to exceed the determined critical value.
If the motor operates normally with a fairly low saturation, a relatively moderate rise in the excitation current, for example so that it is essentially proportional to the armature current from a certain value of the latter, may be sufficient to current limitation. In other cases, it may be desirable for the excitation current to increase more rapidly than the armature current, and to accomplish this the transducer may be provided with some additional magnetization.
Since the invention is primarily intended for large motors with generally high armature current, it is often most convenient to cause the armature current to act on the excitation transducer indirectly. , for example to make it act primarily on a small transducer whose alternating current is rectified and magnetizes the principal transducer. If only one transducer is used, it can be mounted either with a single magnetization winding, or with an additional self-powered winding, or also with a winding contrary to the primary winding. If two transducers are employed in concatenation, one or both can be mounted in the manner just described.
The aion of the self-powered winding essentially constitutes a reinforcement of the primary magnetization, possibly in combination with a certain deviation of the proportionality between the direct current and the alternating current resulting from a single
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winding, the alternating current increasing faster than the direct current. This difference becomes essentially more marked if we also add a contrary winding. The alternating current in this case keeps a small value until the primary magnetization exceeds the opposite magnetization, and from then on it rises rapidly. With either combination of windings, different motor characteristics can be obtained from the critical current.
Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in Figures 1 and 2 of the accompanying drawing.
In both figures, 1 represents the armature of the direct current motor and 2 its external winding mounted in bypass. FIG. 1 represents the example already referred to in which two transducers mounted in concatenation are used, each of them having three windings of the type described.
as it has been said, the assembly can in certain cases be essentially simplified compared to that represented. In FIG. 1, a direct current winding 3 of a transducer 6 is interposed in the circuit between the armature 1 and a terminal of the direct current network, this winding 3 possibly consisting of a single apire, that is to say of a bar passing through the cores of the transducer, which may be rectangular or circular. and whose alternating current winding is preferably distributed over the entire circumference.
The transducer also carries a direct current winding 4 supplied by itself by means of a rectifier 7 and a direct current winding 5 opposing the two windings 3 and 4. The various windings are, by way of example, and of a manner known per se, dimensioned so that the alternating current, when the direct current ampere-turns of the winding 3 slightly exceed those of the winding 5, increases
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from its minimum value to its maximum value for a fairly small variation of the excess. The value of the magnetization current in the winding 3, for which this increase will take place, can be regulated by an adjustment of the counter-magnetization by means of the resistor 8.
The rectified current from the transducer 7 also passes through the winding 9 of the main transducer 12. The latter also has a self-powered winding 10 which, in the example shown, is crossed by the current rectified by the rectifier. 13 and also passing through the exciter winding 3 of the motor. It is however also possible to rectify this alternating current in a separate rectifier, connected in series with the rectifier 13, optionally through a current transformer, and to introduce the continuous current thus obtained in a self-extracting winding, possibly in the winding. with alternating current even at equipotential points for alternating current. By such rectification separate from the self-excitation current, one becomes independent of the normal exciter current of the motor in the transducer.
Finally, the main transducer can also have a counter-exciter winding 11.
The device shown in Figure 1 operates as follows. As long as the current in the armature of the motor remains under a certain value depending on the value of the counter-magnetization by winding 5, transducer 6 only passes a small current through winding 9. transducer 12.
This current is not sufficient, even by co-operating with the self-magnetization shown, to magnetize the transducer to a sufficient value for its rectified alternating current to exceed the current in the exciter winding 2 supplied by the source. external direct current, but said alternating current is limited, depending on the counter-magnetization by winding 11, to a small or medium value, which has no
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no influence on the rectified current, but only on @ voltage drops in the rectifier 13.
When, on the other hand, the armature current exceeds the critical value, the current of the transducer 6 suddenly increases to a value which may, if these different windings are suitably sized, be many times greater. larger than the normal value, and this high value of the current causes a high magnetization of the transducer 12, so that its rectified alternating current represents a value greater than the normal exciter current in 2. This rectified current therefore determines the current in the winding 2-and thus increases the excitation, so that the armature current is limited to a moderate excess of the critical value.
A variation in the speed with which the excitation current of the motor rises in relation to the inductance current, after the latter has exceeded its critical value, can be effected either by a variation in the number of turns in the one or the other of the windings acting in the positive direction (primary magnetization and self-magnetization windings) of one of the transducers, or by a branch parallel to one of these windings.
In figure 2, the parts, the arrangement of which is quite similar to that of the corresponding parts of figure 1, are designated in the same way. This is therefore the case for the parts of the motor and the main transducer as well as for the rectifier 13. The primary transducer, which is designated by 26 in figure 2, is here connected to the alternating current terminals in series with an inductor constant 28, which is large enough to keep the current substantially constant, and between the terminals of the transducer 26, a current is taken which is substantially proportional to the voltage between these terminals, and which is rectified in the rectifier 27 and passes through it. 'roll up
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cantary magnetization ment 11 of the main transducer 12.
The positive magnet coil 9 of the latter is subjected to a fixed voltage, while its self-magnetization coil 10 is connected in the same way as in Fig. 1.
When the current in the winding 23 reaches such a value that its number of ampere-turns slightly exceeds the maximum number of ampere-turns of the alternating current kept constant by the inductor 28, the voltage between the terminals of the transducer tor 26 quickly drops to a small value, since the iron is substantially saturated for all values of the alternating current. The current in the winding 11 of the main transducer, acting in the negative direction, thus drops to a corresponding small value, and as a consequence the positive winding 9 and the self-powered winding 10 act together to saturate the transducer, so that its current rises to an appropriate value exceeding the normal excitation current in winding 2.
A variation of the critical value of the current of the inductor for which the device comes into operation can also be erased in figure 2 by varying the current in the primary transducer 26, for what purpose the inductance 28 may be variable; it may consist, by way of example, of a ductor trance adjustable by hand.
Although all transducers have been shown, for the sake of schematics, as single phase on the AC side, it will be understood that they may be polyphase to facilitate obtaining uniform DC current.
CLAIMS.
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