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"Procédé et dispositif pour régler la vitesse. de moteurs quadri- ou multipolaires à courant continu, par affaiblissement du @ champ"
Dans beaucoup de commandes électriques par moteurs à cou- rant continu, que ce soit dans l'actionnement de moteurs indi- viduels qui sont raccordés à un réseau de courant continu, ou dans l'actionnement en couplage Léonard, on désire dans la plu- part des cas obtenir un réglage du nombre de tours, par affai- blissement du champ, endéans des limites déterminées. Ce réglage est en général effectué de telle façon que l'excitation de tous est pôles du moteur est réduite uniformément d'une valeur dé- terminée.
On constate alors que, déjà lors d'un affaiblissement relativement faible du champ, d'une part la stabilité du nombre de tours devient très petite, de sorte qu'il peut se produire une forte augmentation du nombre de tours, même en marche à vide, et que, d'autre part, le courant peut atteindre des valeurs
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démesurément élevées, si l'on veut obtenir le moment normal désiré pour un nombre de tours donné. Ce de rnier phénomène se fait surtout sentir dans le cas de commandes Léonard qui sont pourvues d'un réglage additionnel par affaiblissement du champ, puisque le nombré de tours correspondant à un affaiblissement déterminé du champ est, en fin de compte, réglé par une diminu- tion correspondante de la tension à la génératrice Léonard.
En outre, l'appareillage de commutation pour le réglage de l'affai- blissement du champ doit être dimensionné pour le plein courant d'excitation.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le réglage du nombre de tours, par affaiblissement du champ, de moteurs quadri- ou multipolaires à courant continu, avec bobinage ondulé de l'induit, dans lesquels on supprime les désa- vantages mentionnés du réglage connu du nombre de tours. Selon l'invention, ce but est atteint grâce au fait que la plupart des pôles du moteur reçoivent en permanence une excitation pleine, tandis que le réglage du nombre de tours dans le domaine de l'affaiblissement du champ s'opère en modifiant seulement l'excitation des pôles restants.
Un exemple de réalisation sera décrit d'une façon plus détaillée avec référence au dessin annexé. La Fig. 1 représente schématiquement un moteur continu à quatre pôles, bien que l'in- vention puisse aussi être directement appliquée à des machines comportant plus de quatre pôles. Les Figs. 2 et 3 montrent res- les courbes du nombre de tours et du courant en fonction du moment de torsion, lesquelles courbes font ressortir le progrès réalisé par le nouveau réglage.
Dans la machine quadripolaire selon Fig. 1, les trois pôles 1, 2, 3 sont pourvus des bobinages d'excitation 11,12, 13 et sont excités de façon constante depuis un réseau de courant continu 5, tennis que l'enroulement excitateur 14 du quatrième pôle 4 est raccordé au réseau 5 par l'intermédiaire d'une ré-
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sistance diviseuse de tension 6, de sorte que l'excitation du pôle 4 peut être modifiée en sens positif et en sens négatif.
Le moteur est pourvu d'un bobinage ondulé (bobinage série) pour le rotor.
Ce dispositif fonctionne comme suit :
Dans le domaine qui s'étend de la pleine excitation positive du pôle réglé 4, jusqu'à l'excitation nulle, la variation du champ résultant est d'abord encore très faible (seulement 10% environ du champ entier); elle commence seulement à croître ra- pidement lorsque l'excitation devient négative, pour devenir très approximativement égale à la moitié lors de la pleine excitation négative. L'ensemble des spires dont il faut alors disposer est alors de nouveau aussi grand que pour le plein champ résultant. Mais malgré cela, la variation de la puissance d'excitation qui entre en ligne de compte pour une variation déterminée voulue du nombre de tours, est plus faible que lors- que, comme il était d'usage jusqu'à présent, tous les pôles sont réglés uniformément.
Un exemple montre que, pour une varia- tion de 1 : 2 du nombre de tours, la puissance d'excitation doit, dans le cas d'un réglage uniforme de tous les pôles, être variée de 400 à 100 watts, ce qui constitue une variation de
300 watts, tandis que dans le cas du couplage selon Fig. 1, la puissance d'excitation doit seulement être variée de 100 watts, , donc au total 200 watts. Mais il importe surtout de noter que, dans ce dernier cas, la puissance maximum de réglage qui déter- mine la sollicitation des contacts de commutateur du dispositif de réglage, n'atteint plus que 1/4 de la valeur atteinte précé- demment.
L'avantage principal de la disposition décrite réside cepen- dant, d'une part, dans l'amélioration de la stabilité et, d'au- tre part, dans le cas de commandes Leonard, dans la diminution de l'intensité du courant d'induit, pour un moment de torsion donné dans le cas d'un nombre de tours donné. Il est connu que
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la stabilité d'un moteur est déterminée par la réaction de l'in- duit. En général, la réaction de l'induit croît proportionnelle- ment au décroissement du champ, de sorte que, pour un affaiblis- sement déterminé du champ, un moteur sans bobinage compound peut se griller. Dans un moteur selon l'invention, cette variation proportionnelle de la réaction de l'induit est toutefois beaucoup plus faible.
Cela se remarque le mieux lorsque, dans le cas d'un moteur selon Fig. l, on donne par exemple à l'affaiblissement du champ une valeur d'environ 1 : 2, c'est-à-dire lorsque le pôle 4 reçoit la pleine excitation négative. Dans ce cas, le pôle 2 est reste pratiquement inchangé par rapport au cas du plein champ, tant pour ce qui concerne la saturation que pour ce qui concerne la réaction de l'induit. Par contre, les pôles 1, 4 et 3 sont alors tous branchés magnétiquement en parallèle et leur induction dans l'air atteint en moyenne: par pôle, environ 1/3 de celle du pôle 2.
La réaction d'induit, par'pôle, n'est tou- tefois pas devenue beaucoup plus faible que pour le pôle 2. Mais puisque la direction du courant des fils d'induit n'a. pas changé, la partie de l'induit se trouvant sous le pôle 4 agit maintenant en génératrice, ou dans le sens du freinage du moment de torsion.
Au point de vue de la production du moment de torsion, l'action du pôle 4 s'annule donc avec l'un des pôles 1 ou 3, mais il en est donc de même pour la partie correspondante de la réaction d'induit, de sorte que cette dernière ne peut se manifester que pour une paire de pôles.. Par contre, dans le cas de la méthode usuelle d'affaiblissement symétrique du champ, l'influence de la réaction d'induit est proportionnellement plus grande, puis- qu'elle se répartit sur tous les pôles, ou en d'autres termes, la stabilité du moteur est plus faible.
En outre, il se fait que, pour un même courant d'induit et en partant d'un réglage au même nombre de tours en marche à vide, le moment de torsion devient plus grand lors de l'application du système d'affaiblissement du champ selon la présente invention.
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Dans le cas de l'exemple d'exécution qui vient d'être décrit, il suffit, pour un affaiblissement de champ de 1 : que seul le pôle 4 soit équipé pour le réglage positif et né- gatif. Si l'on désire toutefois réaliser un affaiblissement plus grand du champ, une partie de l'excitation d'un autre pôle peut sans difficulté être également rendue variable, de façon à modifier en conséquence le rapport entre l'excitation cons- tante et l'excitation variable.
La courbe A de la Fig. 2 montre la dépendance entre le nombre de tours (ordonnées) et le moment de torsion (abscisses) dans le cas de l'affaiblissement symétrique du champ, tandis que la courbe B montre la même dépendance dans le cas de l'af- fa.iblissement asymétrique du champ conformément au système décrit. A'titre de comparaison, on a encore indiqué la courbe
C pour le plein champ du moteur, la tension aux bornes étant augmentée en conséquence. Les courbes ont été enregistrées pour un affaiblissement du champ dans le rapport 1 : 1,5.
La
Fig. 3 montre la dépendance entre le courant du moteur (or- données) et le moment de torsion (abscisses), notamment la cour- be D dans le cas de l'affaiblissement symétrique du champ et la courbe E dans le cas de l'affaiblissement du champ selon l'invention, dans les deux cas pour un même nombre de tours du moteur et pour une excitation constante. La valeur J1 cor- respond au courant d'induit normal.
Grâce à ces propriétés avantageuses, des moteurs pourvus d'un réglage du nombre de tours selon l'invention peuvent non seulement être utilisés avec profit pour le fonctionnement stationnaire, mais avant tout aussi dans le cas où il faut contrôler de très rapides variations des conditions de service, tel que par ex. dans les commandes réversibles pour machines à raboter et analogues, dans lesquelles le réglage du hombre de tours s'opère non seulement par un réglage de la tension (couplage Leonard), mais aussi par affaiblissement du champ.
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Il est connu que de telles commandes présentent une tendance au dépassement du nombre de tours (stabilité), ainsi qu'à la formation de fortes pointes de courant pendant l'inversion, tandis que ces deux tendances sont fortement diminuées dans le cas du réglage selon l'invention.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé pour le réglage du nombre de tours, par af- faiblissement du champ, de moteurs quadri- ou multipolaires à . courant continu, avec bobinage ondulé de l'induit, caractérisé en ce que la plupart des pôles reçoivent en permanence une excitation pleine, tandis que le réglage du nombre de tours dans le domaine de l'affaiblissement du champ 'opère en modi- fiant l'excitation des pôles restants.
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"Method and device for regulating the speed of quadri- or multipolar direct current motors, by weakening of the @ field"
In many electrical controls by direct current motors, whether in the actuation of individual motors which are connected to a direct current network, or in the actuation in Leonardo coupling, it is generally desired. In some cases, obtain an adjustment of the number of revolutions, by weakening the field, within determined limits. This adjustment is generally carried out in such a way that the excitation of all poles of the motor is uniformly reduced by a specified value.
It is then observed that, already with a relatively small weakening of the field, on the one hand the stability of the number of turns becomes very small, so that a sharp increase in the number of turns can occur, even when running at empty, and that, on the other hand, the current can reach values
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disproportionately high, if we want to obtain the desired normal moment for a given number of revolutions. This new phenomenon is especially felt in the case of Leonardo controls which are provided with an additional adjustment by weakening of the field, since the number of turns corresponding to a determined weakening of the field is, in the end, regulated by a decrease. - corresponding tion of the voltage at the Leonardo generator.
In addition, the switchgear for adjusting the field weakening must be sized for the full field current.
The present invention relates to a method and a device for adjusting the number of revolutions, by field weakening, of quadri- or multipolar direct current motors with corrugated armature winding, in which the mentioned disadvantages of the armature are eliminated. known setting of the number of revolutions. According to the invention, this object is achieved by virtue of the fact that most of the poles of the motor permanently receive full excitation, while the adjustment of the number of revolutions in the field of the weakening of the field is effected by modifying only l excitation of the remaining poles.
An exemplary embodiment will be described in more detail with reference to the accompanying drawing. Fig. 1 schematically shows a four-pole continuous motor, although the invention can also be directly applied to machines having more than four poles. Figs. 2 and 3 show the curves of the number of turns and of the current as a function of the torque, which curves show the progress made by the new adjustment.
In the quadrupole machine according to Fig. 1, the three poles 1, 2, 3 are provided with the excitation windings 11, 12, 13 and are constantly energized from a direct current network 5, so that the exciter winding 14 of the fourth pole 4 is connected to the network 5 through a re-
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voltage divider resistor 6, so that the excitation of pole 4 can be changed in positive and negative direction.
The motor is provided with a corrugated winding (series winding) for the rotor.
This device works as follows:
In the domain which extends from the full positive excitation of the regulated pole 4, up to the zero excitation, the variation of the resulting field is first of all still very small (only about 10% of the entire field); it only begins to grow rapidly when the excitation becomes negative, to become very approximately equal to half at full negative excitation. The set of turns which must then be available is then again as large as for the resulting full field. But in spite of this, the variation of the excitation power which comes into account for a desired determined variation of the number of revolutions, is smaller than when, as it was customary until now, all the poles are set uniformly.
An example shows that for a 1: 2 variation of the number of revolutions the excitation power should, in the case of uniform adjustment of all poles, be varied from 400 to 100 watts, which constitutes a variation of
300 watts, while in the case of the coupling according to Fig. 1, the excitation power only needs to be varied by 100 watts, so in total 200 watts. But it is especially important to note that, in the latter case, the maximum control power which determines the stress on the switch contacts of the control device, no longer reaches 1/4 of the value previously reached.
The main advantage of the arrangement described, however, resides, on the one hand, in improving the stability and, on the other hand, in the case of Leonard controls, in reducing the intensity of the current. armature, for a given torque in the case of a given number of turns. It is known that
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the stability of an engine is determined by the reaction of the induction. In general, the reaction of the armature increases in proportion to the decrease in the field, so that, for a given weakening of the field, a motor without a compound winding can burn out. In an engine according to the invention, this proportional variation of the reaction of the armature is however much smaller.
This is best noticed when, in the case of an engine according to Fig. 1, for example, the field weakening is given a value of about 1: 2, that is to say when pole 4 receives the full negative excitation. In this case, pole 2 is practically unchanged compared to the case of the full field, both with regard to saturation and with regard to the reaction of the armature. On the other hand, poles 1, 4 and 3 are then all magnetically connected in parallel and their induction in air reaches on average: per pole, about 1/3 of that of pole 2.
The armature reaction, per pole, however, did not become much weaker than for pole 2. But since the direction of the current of the armature wires did. not changed, the part of the armature located under pole 4 now acts as a generator, or in the direction of braking of the torque.
From the point of view of the production of the torque, the action of pole 4 is therefore canceled out with one of poles 1 or 3, but it is therefore the same for the corresponding part of the armature reaction, so that the latter can only appear for a pair of poles. On the other hand, in the case of the usual method of symmetrical weakening of the field, the influence of the armature reaction is proportionally greater, then- whether it is distributed over all poles, or in other words, the stability of the motor is lower.
In addition, it happens that, for the same armature current and starting from a setting at the same number of revolutions in no-load operation, the torque becomes greater during the application of the weakening system of the armature. field according to the present invention.
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In the case of the example of execution which has just been described, it suffices, for a field weakening of 1: that only pole 4 is equipped for the positive and negative adjustment. If, however, it is desired to achieve a greater weakening of the field, part of the excitation of another pole can without difficulty also be made variable, so as to modify the ratio between the constant excitation and l. variable excitation.
Curve A in FIG. 2 shows the dependence between the number of turns (ordinate) and the torque (abscissa) in the case of the symmetrical weakening of the field, while the curve B shows the same dependence in the case of the case. Asymmetric illumination of the field in accordance with the system described. For comparison, we have also indicated the curve
C for the full field of the motor, the voltage at the terminals being increased accordingly. The curves were recorded for a weakening of the field in the ratio 1: 1.5.
The
Fig. 3 shows the dependence between the motor current (ordinate) and the torque (abscissa), in particular the curve D in the case of the symmetrical weakening of the field and the curve E in the case of the weakening of the field according to the invention, in both cases for the same number of engine revolutions and for constant excitation. The J1 value corresponds to the normal armature current.
Thanks to these advantageous properties, motors provided with an adjustment of the number of revolutions according to the invention can not only be used profitably for stationary operation, but above all also in the case where it is necessary to control very rapid variations in conditions. service, such as e.g. in reversible controls for planing machines and the like, in which the adjustment of the number of turns is effected not only by adjusting the tension (Leonard coupling), but also by weakening the field.
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It is known that such controls have a tendency to exceed the number of turns (stability), as well as to the formation of strong current peaks during the inversion, while these two tendencies are strongly reduced in the case of the adjustment according to. invention.
CLAIMS.
1 - Method for adjusting the number of revolutions, by field weakening, of quadri- or multipolar motors. direct current, with wavy winding of the armature, characterized in that most of the poles permanently receive full excitation, while the adjustment of the number of turns in the field of the weakening of the field operates by modifying the excitation of the remaining poles.