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DISPOSITIF'DESTINE A MAINTENIR ,PRATIQUEMENT CONSTANTE:LA'VITESSE'DE
EMI1.1
4ÇqàTIoN 'D'VN p:u;:: COURANT -CONTINU.
L'invention concerne un dispositif pour maintenir pratiquement constante la vitesse de rotation réglée dans une zone déterminée d'un moteur à courant continu dans lequel la tension aux bornes de l'induit est déterminée par le réglage d'un ou plusieurs tubes redresseurs. Dans de tels dispositifs connus, le dispositif de commande des tubes est influencé par la différence entre une tension continue constante réglée d'avance pour une vitesse de rota- tion désirée (tension de comparaison) et une tension continue proportionnelle à la force contre-électro-motrice' de l'induit.
Cette dernière tension est obtenue sous forme de la différence entre une tension continue proportionnelle à la tension aux bornes de l'in- duit et une tension continue proportionnelle à l'intensité du courant d'induit et généralement obtenue par l'intermédiaire d'un transformateur d'intensité.
Cet agencement, n'assure pas toujours une vitesse de rotation con- stante lors d'une variation du courant de charge. Comme première cause de cet inconvénient, on peut mentionner le facteur de forme, c'est-à-dire le quo- tient de l'intensité de courant efficace et de l'intensité de courant moyen- ne. Ce facteur de forme du courant alternatif d'alimentation qui est prélevé du transformateur d'intensité inséré, en série avec l'induit du moteur, dans le circuit de charge des tubes à décharge commandés est relativement plus éle- vé pour les faibles intensités que pour les fortes intensités du courant de charge. La différence relative peut atteindre 30 %. Il en résulte que la com- pensation est trop grande aux faibles vitesses, et trop faible aux vitesses élevées.
Bien qu'un réglage approprié de l'appareil de commande des tubes à décharge, permette, par exemple de maintenir pratiquement constante la vi- tesse de rotation au nombre de tours maximum dans toute la zone des courants de charge, il n'est pas possible d'obtenir en même temps cette constance de la vitesse au nombre minimum de tours; en général, cette vitesse augmentera avec l'intensité du courant de charge.
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Comme seconde cause de la différence par rapport à la valeur réglée de la vitesse de rotation, on peut mentionner la réaction d'induit, ce qui peut s'expliquer de la façon suivante.
Le courant d'induit crée dans l'induit un champ magnétique dont la direction est perpendiculaire à celle du champ principal. La combinaison de ces deux champs produit un champ résultant qui, pour la pièce polaire, si- tuée d'un côté est obtenu par l'addition des deux champs mentionnés, et qui pour la pièce polaire située de l'autre coté résulte de la soustraction de ces deux champs. Toutefois, le champ résultant de l'addition n'est pas égal à la somme des deux champs séparéspar suite de la saturation du circuit de fer, son intensité est beaucoup plus faible. De l'autre côté de la pièce po- laire, par suite de la soustraction, le champ résultant est très faible de sorte qu'en cet endroit, la saturation du circuit magnétique diminue.
Il va de soi que l'accroissement du champ d'un coté est plus petit que la diminu- tion du champ de l'autre côté. En moyenne, le champ d'induit réduit donc le champ principal. Cet affaiblissement du champ principal* influence aussi la vitesse de rotation et ce, d'une manière telle qu'en valeur absolue, l'in- fluence est plus grande aux grands nombres de tours qu'aux petits.
L'invention permet d'obvier à ces inconvénients.
Suivant l'invention, un dispositif pour maintenir pratiquement constante dans une gamme de réglage déterminée, la vitesse de rotation d'un moteur shunt à courant continu dans lequel la tension aux bornes de l'induit est déterminée par un ou plusieurs tubes à décharge dans le gaz ou dans la vapeur, dont le dispositif de commande est influencé par la différence entre une tension continue constante réglée d'avance pour la vitesse de rotation désirée (tension de comparaison) et une tension continue proportionnelle à la force contre-électromotrice de l'induit, est caractérisé par le fait que, dans le circuit de commande qui comporte la tension continue constante régla- ble, est appliquée en série,
avec cette dernière - du côté de la tension con- tinue constante correspondant à la plus faible vitesse de rotation- une ten- sion continue proportionnelle à l'intensité du courant d'induit .(tension de compensation) de grandeur telle que la vitesse de rotation reste pratiquement constante, même dans le cas de variations de l'intensité du courant de char- ge.
0-'est de la construction du moteur shunt utilisé qu'il dépend que la tension continue de compensation soit branchée en série ou en opposition avec la tension continue constante. Ce fait se détermine facilement par voie expérimentale. Il suffit aussi de modifier la tension de compensation, par exemple à l'aide d'un rhéostat, pour en déterminer, par voie expérimentale, la grandeur requise.
Dans une¯forme de réalisation appropriée de l'invention, le dis- positif de commande comporte deux circuits de commande montés en parallèle (par exemple entre la cathode et l'électrode de commande des tubes à déchar- ge et de préférence d'un tube amplificateur monté dans le circuit de comman- de des tubes à décharge), circuits auxquels on applique à l'un la tension continue constante et la tension de compensation et à l'autre, la différence entre la tension continue proportionnelle à la tension aux bornes, d'une part, et la tension continue proportionnelle à l'intensité de courant d'induit, d'autre part.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Sur la Fig. 1, un moteur à courant continu, comportant un induit 1 et un enroulement d'excitation 2, est alimenté, de façon connue, par un re- dresseur indépendant réglable ou non. Pour la facilité, ce redresseur n'est pas représenté sur le schéma. La tension aux bornes de l'induit 1 du moteur est fournie par un redresseur biphasé comportant deux tubes 3 et 4 commanda- bles à atmosphère de gaz ou de vapeur qui sont alimentes par le transformateur 5.
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Un dispositif 6 connu fournissant une tension alternative d'amor- gage réglable en phase (dispositif qui comporte, en général, un amplifica- teur), à la grille 7 du tube à décharge 3, est connecté à deux circuits de commande montés en parallèle. L'un des circuits comporte, en partant du dis- positif 6, la résistance de grille R1, une partie du potentiomètre réglable R pour la tension continue constante (tension de comparaison) une partie du potentiomètre R( qui sera provisoirement laissé hors cause) et est.con= necté à la cathode du tube 3. La tension de comparaison constante est four- nie par une source de tension continue 8 qui est stabilisée par le tube 9 et qui est reliée (par l'intermédiaire de R3) au potentiomètre R2.
Le second circuit comporte la résistance de grille"R., la résistance R et une partie du potentiomètre R6 et est également connecté à la cathode du tube 30 Le montage connu ne comporte pas la résistance R3 et de plus, le sommet du po- tentiomètre R2 et la base de la résistance R83 sont reliés directement à la cathode. Dans ce montage connu, le dispositif 6 est donc influencé par la différence entre la tension de comparaison constante aux bornes du potentio- mètre R et la tension existant dans l'autre circuit R4, R5 et R6. La ten- sion continue résultante dans ce circuit est opposée à la tension continue dans l'autre circuit de grille, comme l'indiquent les signes + et -, de sor- te que, par rapport au dispositif 6, on peut donc parler de la différence entre les deux tensions continues.
La tension continue dans le circuit R4, R5 et R6 est proportion- nelle à la force contre-électromotrice de l'induit à une vitesse de rotation déterminée et est obtenue par la différence entre la tension continue pro- portionnelle à la tension obtenue aux bornes des résistances R5 et R qui sont connectées à l'induit 1 par l'intermédiaire d'une résistance R7 et de la tension continue proportionnelle à l'intensité du courant d'induit obtenue aux bornes de la résistance R6 qui est reliée, par l'intermédiaire d'une résistance (R8 et R3) à un redresseur 10.
Ce redresseur est alimenté par un transformateur d'intensité 11 dont les enroulements primaires 12 sont insérés dans les circuits anodiques des tubes à décharge 3 et 4, de sorte que la tension continue fournie con- stitue une mesure de l'intensité du courant d'induit. La tension continue aux bornes de la résistance R6 est donc proportionnelle à l'intensité du courant d'induit absorbé lorsqu'on laisse hors cause la composante de tension d'induit qui se manifeste grâce aux résistances R, R, R7.
Cette tension est déduite dans le circuit de grille R4, R5, R6 et cathode du tube 3 de la ten- sion aux bornes des résistances R et R6 qui est proportionnelle à la ten- sion aux bornes de l'induit 1, de sorte que, dans le circuit de grille sub- siste une tension continue résultante qui est proportionnelle à la force con- tre-éleotromotrice de l'induit et qui est opposée à la tension de comparai- son aux bornes de la résistance R2. Le nombre de tours désiré du moteur est déterminé par le réglage du contact 13 de la résistance R2. Lorsque le contact se trouve à la partie inférieure de la résistance R22, on obtient la vi- tesse maximum et lorsqu'il occupe une position supérieure, la vitesse mini- mum.
La commande du tube 3 s'obtient, par exemple, par un déphasage de la tension alternative de commande (éventuellement une tension à front raide) qui est fournie par le dispositif 6 qui est de nouveau influencé parla ten- sion continue résultante dès circuits de grille mentionnéso
Un montage judicieux de ce pont permet, par exemple, de mainte- nir la vitesse constante au nombre.de tours maximum, bien que l'intensité du courant de charge dans l'induit 1 varie. Cependant, ce résultat n'est pas obtenable pour le minimum de tours (en supposant que le montage ne comporte pas la résistance R3).
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L'application de l'invention, c'est-à-dire le montage en série d'une tension continue (obtenue aux bornes de la résistance R ) proportionnelle à l'intensité du courant d'induit, et de la tension de 'comparaison obtenue aux bornes de la résistance R2 - à savoir du côté correspondant au nombre de tours minimum, donc du côté supérieur de R2 - permet d'obtenir une compensation telle que les faibles vitesses restent egalement pratiquement constantes lors d'une variation de l'intensité du courant charge.
De la ma- nière dont les résistances R et R sont montées sur la Fig. 1, la tension continue aux bornes de R est soustraite de la tension continue aux bornes de R par le fait qu'aux faibles vitesses de rotation, lorsque le contact 13 se trouve à la partie supérieure, la tension continue a une certaine valeur négative proportionnelle à l'intensité du courant d'induit (la tension aux bornes de R3) dans le circuit de grille R1, R2, R, cathode.
Suivant la construction et le montage du moteur shunt utilisé, il peut cependant aussi être nécessaire de prélever de R une tension positive par rapport à la tension aux bornes de R2. Dans ce cas, il faut modifier légèrement le schéma de montage de la manière indiquée sur la Fig. 2. Sur cette figure, les organes correspondant à ceux de la Fig. 1 portent les mêmes chiffres de référence que sur cette dernière. La résistance R3 étant maintenant insérée entre la borne positive du montage redresseur 10, 11 et la cathode du tube à décharge 3, la tension aux bornes de R est ajoutée, dans le circuit cathodique R3, R2, R1, dispositif 6, à la tension de comparaison constante obtenue aux bornes de R2. Ceci est indiqué de façon très claire par les signes - et + que portent ces résistances.
Il est facile de déterminer, par voie expérimentale, si la ré- sistance R3 doit être montée suivant le schéma de la Fig. 1, ou suivant ce- lui de la Fig. 2.
En réalisant R sous forme de potentiomètre, on peut régler la grandeur de la tension de ompensation indispensable qui en est prélevée.
De ce qui précède, il résulte qu'il peut exister aussi des mo- teurs shunts tels que la tension aux bornes de R3 ne doive être ni ajoutée ni soustraite, c'est-à-dire des moteurs tels que le potentiomètre R3 est superflu.
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DEVICE 'DESTINE TO MAINTAIN, PRACTICALLY CONSTANT: THE' SPEED 'OF
EMI1.1
4ÇqàTIoN 'D'VN p: u; :: -CONTINUOUS CURRENT.
The invention relates to a device for maintaining practically constant the speed of rotation set in a determined zone of a direct current motor in which the voltage across the armature is determined by the setting of one or more rectifier tubes. In such known devices, the control device for the tubes is influenced by the difference between a constant DC voltage set in advance for a desired rotational speed (comparison voltage) and a DC voltage proportional to the counter-electro force. -motor 'of the armature.
This latter voltage is obtained in the form of the difference between a direct voltage proportional to the voltage at the terminals of the lead and a direct voltage proportional to the intensity of the armature current and generally obtained by means of a current transformer.
This arrangement does not always ensure a constant speed of rotation during a variation of the load current. As the first cause of this disadvantage, one can mention the form factor, that is to say the ratio of the rms current intensity and the average current intensity. This form factor of the AC supply current which is taken from the current transformer inserted, in series with the motor armature, in the load circuit of the controlled discharge tubes is relatively higher for low currents than for high load current intensities. The relative difference can reach 30%. As a result, the compensation is too great at low speeds, and too low at high speeds.
Although proper adjustment of the discharge tube control apparatus, for example, allows the speed of rotation to be kept practically constant at the maximum number of revolutions throughout the range of charge currents, it is not possible to obtain at the same time this constancy of speed at the minimum number of revolutions; in general, this speed will increase with the intensity of the charging current.
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As the second cause of the difference from the set value of the rotational speed, there can be mentioned the armature reaction, which can be explained as follows.
The armature current creates a magnetic field in the armature, the direction of which is perpendicular to that of the main field. The combination of these two fields produces a resulting field which, for the pole piece, located on one side is obtained by the addition of the two mentioned fields, and which for the pole piece located on the other side results from the subtraction of these two fields. However, the field resulting from the addition is not equal to the sum of the two separate fields due to the saturation of the iron circuit, its intensity is much lower. On the other side of the polar part, as a result of the subtraction, the resulting field is very weak so that in this place the saturation of the magnetic circuit decreases.
It goes without saying that the increase in field on one side is smaller than the decrease in field on the other side. On average, the armature field therefore reduces the main field. This weakening of the main field * also influences the speed of rotation, in such a way that in absolute value the influence is greater at large numbers of revolutions than at small ones.
The invention obviates these drawbacks.
According to the invention, a device for maintaining practically constant in a determined adjustment range, the speed of rotation of a direct current shunt motor in which the voltage at the terminals of the armature is determined by one or more discharge tubes in gas or vapor, the control device of which is influenced by the difference between a constant DC voltage set in advance for the desired speed of rotation (comparison voltage) and a DC voltage proportional to the back-electromotive force of the 'induced, is characterized in that, in the control circuit which comprises the adjustable constant direct voltage, is applied in series,
with the latter - on the side of the constant DC voltage corresponding to the lowest speed of rotation - a DC voltage proportional to the intensity of the armature current (compensation voltage) of magnitude such as the speed of rotation remains practically constant, even with variations in the intensity of the charging current.
It is from the construction of the shunt motor used that it depends on whether the direct compensation voltage is connected in series or in opposition with the constant direct voltage. This fact is easily determined by experiment. It is also sufficient to modify the compensation voltage, for example using a rheostat, in order to determine, by experiment, the required magnitude.
In a suitable embodiment of the invention, the control device comprises two control circuits connected in parallel (for example between the cathode and the control electrode of the discharge tubes and preferably of a amplifier tube mounted in the control circuit of the discharge tubes), circuits to which the constant direct voltage and the compensation voltage are applied to one, and to the other the difference between the direct voltage proportional to the voltage at terminals, on the one hand, and the DC voltage proportional to the armature current intensity, on the other hand.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of said invention. .
In Fig. 1, a direct current motor, comprising an armature 1 and an excitation winding 2, is supplied, in a known manner, by an independent rectifier which may or may not be adjustable. For convenience, this rectifier is not shown in the diagram. The voltage across the armature 1 of the motor is supplied by a two-phase rectifier comprising two controllable tubes 3 and 4 in a gas or vapor atmosphere which are supplied by the transformer 5.
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A known device 6 providing an AC phase-adjustable starting voltage (device which generally comprises an amplifier), to the grid 7 of the discharge tube 3, is connected to two control circuits connected in parallel. . One of the circuits comprises, starting from device 6, the gate resistor R1, part of the adjustable potentiometer R for the constant direct voltage (comparison voltage) and part of the potentiometer R (which will be temporarily left out of the question) and est.con = nected to the cathode of tube 3. The constant comparison voltage is supplied by a DC voltage source 8 which is stabilized by tube 9 and which is connected (via R3) to the potentiometer R2.
The second circuit comprises the gate resistor "R., The resistor R and a part of the potentiometer R6 and is also connected to the cathode of the tube 30 The known assembly does not include the resistor R3 and moreover, the top of the potentiometer R2 and the base of resistor R83 are connected directly to the cathode. In this known arrangement, the device 6 is therefore influenced by the difference between the constant comparison voltage across the terminals of the potentiometer R and the voltage existing in the other. circuit R4, R5 and R6. The resulting DC voltage in this circuit is opposite to the DC voltage in the other gate circuit, as indicated by the + and - signs, so that, with respect to the device 6, we can therefore speak of the difference between the two DC voltages.
The direct voltage in the circuit R4, R5 and R6 is proportional to the back electromotive force of the armature at a determined rotational speed and is obtained by the difference between the direct voltage proportional to the voltage obtained at the terminals resistors R5 and R which are connected to the armature 1 by means of a resistor R7 and the direct voltage proportional to the intensity of the armature current obtained at the terminals of the resistor R6 which is connected, by l 'via a resistor (R8 and R3) to a rectifier 10.
This rectifier is supplied by a current transformer 11 whose primary windings 12 are inserted in the anode circuits of the discharge tubes 3 and 4, so that the direct voltage supplied constitutes a measure of the intensity of the current of induced. The DC voltage at the terminals of resistor R6 is therefore proportional to the intensity of the armature current absorbed when the armature voltage component which manifests itself through resistors R, R, R7 is left out of the case.
This voltage is deduced in the grid circuit R4, R5, R6 and cathode of tube 3 from the voltage across resistors R and R6 which is proportional to the voltage across armature 1, so that , in the gate circuit there is a resulting DC voltage which is proportional to the counter-electromotive force of the armature and which is opposite to the comparison voltage across resistor R2. The desired number of motor revolutions is determined by the setting of contact 13 of resistor R2. When the contact is at the lower part of resistor R22, the maximum speed is obtained and when it occupies a higher position, the minimum speed.
The control of the tube 3 is obtained, for example, by a phase shift of the AC control voltage (possibly a voltage with a steep edge) which is supplied by the device 6 which is again influenced by the resulting DC voltage from the circuits of mentioned grid
Judicious mounting of this bridge makes it possible, for example, to keep the speed constant at the maximum number of revolutions, although the intensity of the charging current in the armature 1 varies. However, this result is not obtainable for the minimum of turns (assuming that the assembly does not include resistor R3).
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The application of the invention, that is to say the series connection of a direct voltage (obtained at the terminals of the resistor R) proportional to the intensity of the armature current, and of the voltage of ' comparison obtained at the terminals of resistor R2 - namely on the side corresponding to the minimum number of revolutions, therefore on the upper side of R2 - makes it possible to obtain a compensation such that the low speeds also remain practically constant during a variation of the load current intensity.
In the way in which the resistors R and R are mounted in FIG. 1, the DC voltage across R is subtracted from the DC voltage across R by the fact that at low rotational speeds, when contact 13 is at the top, the DC voltage has a certain proportional negative value to the intensity of the armature current (the voltage across R3) in the gate circuit R1, R2, R, cathode.
Depending on the construction and assembly of the shunt motor used, however, it may also be necessary to take a positive voltage from R with respect to the voltage at the terminals of R2. In this case, it is necessary to slightly modify the assembly diagram as shown in Fig. 2. In this figure, the members corresponding to those of FIG. 1 bear the same reference numbers as on the latter. The resistor R3 being now inserted between the positive terminal of the rectifier assembly 10, 11 and the cathode of the discharge tube 3, the voltage across R is added, in the cathode circuit R3, R2, R1, device 6, to the voltage constant comparison obtained at the limits of R2. This is indicated very clearly by the signs - and + which these resistances carry.
It is easy to determine, by experiment, whether resistor R3 should be mounted according to the diagram in FIG. 1, or according to that of FIG. 2.
By realizing R in the form of a potentiometer, it is possible to adjust the magnitude of the essential compensation voltage which is taken from it.
From the above, it follows that there may also be shunt motors such that the voltage across R3 must neither be added nor subtracted, that is to say motors such as the potentiometer R3 is superfluous. .