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L'invention se rapporte à un appareil de commande pour moteur électrique.
Les buts de l'invention sont de fournir un appareil de commande se manoeuvrant à la main avec un effort négligeable, contrôlant d'une manière continue la vitesse du moteur, facili, tant le renversement du sens de marche du moteur et en particu- lier, protégeant le moteur contre le passage d'un courant exces- sif dans ses enroulements pendant l'inversion de la marche, rendant possible la commande simultanée d'un frein électrique éventuellement associé au moteur comme par exemple pour fournir l'excitation maximum au frein pendant l'inversion du moteur de façon à aider le moteur à appliquer à la charge un couple anta- goniste'et finalement fournissant la souplesse de commande dési'
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rée dans le cas d'un moteur électrique utilisé pour actionner les mouvements de levage,
du chariot et du pont dans un pont roulant et dans des applications analogues.
L'invention consiste en un appareil controlant la vitesse d'un moteur électrique, caractérisé par une connection de réac- tion du moteur vers un circuit qui discrimine les tensions de réaction supérieures et inférieures à une valeur prédéterminée et qui est connecté à l'élément de controle d'un tube électroin- que dont l'anode est connectée à une impédance de controle de la vitesse associée au moteur.
L'invention consiste donc en un appareil commandant un moteur électrique auquel est couplé un frein possédant un dispo- sitif de controle électrique qui comprend une impédance, le mo- Leur ayant un circuit connecté dans lequel se trouve un disposi- tif de controle de puissance comprenant une impédance caractéri- fé en ce que les deux impédances sont reliées respectivement aux anodes de deux valves électriques, dont les éléments de con- trole sont connectés dans un circuit comportant un dispositif de controle à induction apte à appliquer des tensions sur les éléments de controle mentionnés en relation avec le fonctionne- ment demandé au moteur.
L'invention consiste en outre en un appareil commandant le sens de rotation d'un moteur électrique accouplé à un frein possédant un système de controle électrique caractérisé en ce que le dit système d,e controle électrique comprend un enroule- ment connecté à l'anode d'une valve électrique dont l'élément de controle est relié à un circuit comportant des dispositifs interconnectés avec le système de renversement de sens de marche du moteur de façon à modifier la tension appliquée à l'élément de controle suivant que le moteur tourne dans une direction ou dans l'autre.
L'invention consiste encore en outre en un appareil pour
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la commande d'un moteur électrique qui est en circuit avec une impédance de contrôle de vitesse et qui est couplé à un frein électrique ayant également une impédance de contrôle caractéri- sé en ce que ces impédances de controle sont alimentées d'une façon variable suivant la position d'un controller manuel possé- dant une poignée dont le mouvement à partir d'une position neutre, actionne un¯contact inverseur pour le moteur, l'alimen- tation variable des impédances de controle résultant du mouve- ment au moyen de la poignée du controller d'éléments de contrôla respectivement en circuit avec les impédances,
la dite poignée provoquant le déplacement de dispositifs commandant le contact de renversement pour fixer le sens de rotation du moteur, les éléments de controle étant placés asymétriquement par rapport à la position neutre de la poignée du controller.
L'invention consiste encore en outre en un appareil pour la commande' d'un moteur électrique ayant la forme d'un control- ler à induction caractérisé par une armature magnétique avec pôles primaires et secondaires et une armature subdivisée par un entrefer, cette armature étant mobile entre une position dans laquelle une partie de l'armature ne comprenant pas l'entrefer relie un pôle secondaire et un pôle primaire et une position dans laquelle un entrefer se trouve entre les dits pôles primai- res et secondaires.
Nous nous référons maintenant aux dessins annexés qui mon- trent l'invention appliquée à une utilisation pour laquelle elle est spécialement adaptée, c'est-à-dire l'entraînement des mouve ments de levage, du chariot et du pont dans un pont roulant.
La figure 1 est un schéma du circuit montrant un moteur qui peut être utilisé pour n'importe lequel des mouvements du pont, du chariot ou du levage d'un pont roulant et le circuit de commande qui s'y rapporte.
La figure 2 montre le treuil de levage et un frein à cou-
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rant induit couplé mécaniquement au moteur de la figure 1 dans le système de levage du pont, les éléments du circuit de com- mande pour le frein à courants induits étant montrés virtuelle- ment connectés aux éléments indiqués dans la figure 1.
Les figures 3 et 4 montrent des modifications du circuit de commande de la figure 2.
La figure 5 est un schéma agrandi du circuit discrimina- teur représenté sur la fig. 1.
La figure 6 est un schéma agrandi du circuit discrimina- teur de la fig. 2..
La figure 7 est un schéma de modification de certaines connexions dans le circuit secondaire du moteur montrant un l sterrupteur manuel qui permet d'adapter le moteur à la manipu- @tion de surcharge pendant de courtes périodes de temps.
La figure 8 est une vue en élévation schématique d'un mo- tionr connecté suivant la combinaison des figures 1 et 2.
Les figures 9, 10 et 11 sont des diagrammes de la forme de l'onde montrant les différentes relations entre la tension d'a- node et la tension de controle de grille du thyratron de puis- sance utilisé dans la réalisation décrite de l'invention.
Les fig. 12 et 13 illustrent schématiquement la construc- tion et le circuit d'un controller à induction suivant la pré- sente invention.
La figure 14 est une vue arrière du controller à induction montré par la fig. 15, le couvercle étant enlevé pour montrer les détails des appareils de connexion intérieurs.
La fig. 15 est une coupe axiale prise suivant la droite 15..15 de la fig. 14.
Les fig. 16 et 17 illustrent schématiquement l'assemblage du rotor et le montage asymétrique facultatif des segments de l'armature du rotor par rapport à la position neutre de la poignée du controller.
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Le moteur 20 qui doit être commandé est de préférence un moteur à induction à courant alternatif ayant un circuit primai- re polyphasé alimenté en puissance à partir de la ligne poly- phasée repérée en bloc par l'indicatif de référence 21. Le cir- cuit secondaire polyphasé du moteur peut être de n'importe quel type de circuit secondaire habituel mais dans la réalisation représentée il s'agit d'un rotor bobiné polyphasé dont les con- nexions de raccordement extérieures sont repérées par l'indica- tif 22 et connectées à un groupe de résistances extérieures 23.
Les fils d'arrivée 21 au circuit primaire,du moteur sont alimentés par le réseau 26, l'interrupteur inverseur 24 du type habituel et l'interrupteur manuel 25. L'interrupteur 24 renfer- me les contacteurs d'inversion comprenant un jeu de contacteurs H et un autre jeu L, ceux-ci étant tour à tour enclenchés pour inverser la polarités de la tension appliquée par les fils 21 au primaire, du moteur.
Les contacteurs H et L sont actionnés électriquement par les bobines 27,28 qui sont tour à tour alimentées suivant la position des éléments, mobiles l'un par rapport à l'autre, d'un controller à induction 29 représenté schématiquement dans la fig. 1 et en détail dans les fig. 12-17. La poignée 33 du con- troller à induction 29 actionne alternativement au moyen d'une came les contacts 34,35 respectivement en circuit avec les bobines 27,28 actionnant H et L, suivant le sens de rotation désiré pour le rotor du moteur.
Les bobines de manoeuvre 27,28 sont alimentées en mono- phasé à partir de la ligne 36 par les fils 37,38,39 et 40 qui relient chacune des bobines 27,28 en passant par les contacts 34,35 aux bornes de la ligne 36. La ligne 36 peut être, à titre facultatif, munie d'un interrupteur à main 43.
Sur l'arbre 44 du rotor du moteur 20, est fixé un frein mécanique' 45 commandé électriquement de la façon habituelle.
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Si le moteur 20 est utilisé pour actionner les mouvements du pont ou du chariot, l'arbre 44 est relié par l'engrenage adéquat habituel (non représenté) aux roues motrices du chariot ou du pont. Si le moteur 20 est utilisé pour la commande de mouvements de levage, l'arbre 44 est mécaniquement'accouplé au.tambour de levage 46 et à un frein 47 actionné électriquement comme le mon, trent les fig. 2 et 8. Le frein 47 est avantageusement du type à courant induit. Comme indiqué, il comprend un enroulement d'excitation fixe 48 et un rotor 49 dans lequel des courants de Foucault sont induits pour fournir le couple qui s'oppose à la rotation du moteur.
Le tambour de levage 46 peut être soumis à des charges qui tandent à l'entraîner par l'intermédiaire du cable 52. Un but :' ',portant de l'invention actuelle est d'obtenir pour le moteur une commande dans laquelle la valeur de la vitesse du moteur pour toute position particulière du controller restera relative.
'Lent constante que le couple demandé soit faible ou important.
Selon la présente invention, la régulation de vitesse du moteur 20 est réellement effectuée entièrement par le controle de la valeur effective des résistances externes 23 quand le moteur est accouplé aux roues motrices du chariot ou du pont. Si le moteur est accouplé au tambour de levage 46, la régulation de vitesse s'effectue par l'effet combiné du controle de la valeur effective des résistances externes 23 et'de l'excitation du frein à courant induit 47.
Pour le controle de la valeur effective des résistances sécondaires 23, une self à saturation 51 dont chacun des enrou- lements à C.A. 53 est connecté en dérivation avec la partie principale 60 de chacune des résistances 23. Les portions plus faibles 61 des résistances 23 ne sont pas en dérivation sur les enroulements 53. En conséquence, les portions de résistances 61 seront dans le circuit du secondaire du moteur même quand les
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portions de résistances 60 seront court-circuitées par les enroulements 53 ; ellesprotègent donc le secondaire du moteur contre le passage d'un courant excessif.
La self à saturation 51 comporte un enroulement de satura- tion à courant continu'55 qui crée un champ magnétique continu qui traverse les noyaux 54 sur lesquels les enroulements à cou- rant alternatif 53 sont bobinés.
La réactance inductive des enroulements à C.A. 53 est maximum quand chacun des noyaux 54 n'est pas saturé par le flux.
La réactance inductive des enroulements à C.A. 53 est minimum quand les noyaux 54 sont complètement saturés. En conséquence, quand l'enroulement à C.C. 55 n'est pas alimenté, et qu'ainsi les noyaux 54 sont.relativement non saturés, la réactance induc- tive des enroulements à C.A. 53 est tellement grande par rapport à l'imprédace des portions de résistance 60, que les enroule- ments à C.A. 53 n'auront aucun effet marquant sur l'impédance totale du circuit secondaire et la résistance 23 tout entière sera réellement dans le circuit du rotor bobine du moteur 20.
Dans ces conditions, le moteur ne fournira qu'un couple relati- vement faible et pour n'importe quelle charge, fonctionnera à faible vitesse.
Cependant, si un courant continu important parcourt l'en- roulement de saturation 55 et sature les noyaux 54, les enroule- ments 53 fonctionneront comme s'ils étaient bobinés sur un noyau sans fer et n'auront qu'une réactance inductive relative- ment faible. En effet les enroulements 53 court-circuitent les portions de résistance 60. En conséquence, seules les portions de résistance 61 sont en circuit avec le rotor bobiné du moteur et le moteur est capable de fournir un couple relativement puis- sant et pour la même charge, sa vitesse sera relativement éle- vee.
Si l'enroulement de saturation 55 est excité par du cou-
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rant continu à des valeurs comprises entre le maximum et le minimum, il en résultera des vitesses intermédiaires du moteur pour un couple donné. Si le courant circulant dans l'enroule- ment de saturation 55 est modifié d'une manière continue, on obtiendra un controle très précis de la vitesse et du couple du moteur.
La tension pour l'enroulement de saturation 55 est fournie sous le controle d'une valve électronique. Quoique la valve électronique puisse être de n'importe quel type adéquat, tel qu'un système à décharge, un semi-conducteur tel que transistor un amplificateur magnétique, un amplificateur rotatif etc, on a préféré un tube électronique ordinaire ou un thyratron 56.
@s le commerce, un thyratron du type EL C16J aux Etats-Unis 'est révélé tout à fait adapté.
Le thyratron 56 est muni d'une anode 57, d'une grille de contrôle 58 et d'une cathode 59. L'anode 57 est reliée par le .fil 62 à l'enroulement de saturation 55 et par le fil 63 à l'en roulement secondaire 64 du transformateur 65. L'enroulement secondaire 64 du transformateur est relié par le fil 66 à la prise médiane 67 de l'enroulement secondaire de chauffage 68 du transformateur 72 et de là par le fil 69 au filament 59 du thy- ratron. Les enroulements primaires des transformateurs 65 et 72 sont connectés par leurs fils d'entrée respectifs 73,74 à la ligne d'alimentation monophasée 36.
La ligne 36 alimente également les enroulements primaires des -transformateurs 75,76 et 77 qui alimentent les différents éléments de contrôle comme cela sera expliqué dans la suite.
La sortie du thyratron 56 est controlée en modifiant la compo- sante continue de la tension appliquée à sa grille 58. Dans ce but, des éléments de controle de tension sont ajoutés dans le circuit de grille, la tension résultante étant appliquée à la grille pour controler la puissance de sortie du thyratron.
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La tension instantanée appliquée entre l'anode 57 et la cathode 59 par le transformateur 65 est représentée par sa cour- be sur la fig. 9 : c'est l'onde sinusoidale 78.
La tension grille est appliquée entre la grille 58 et la prise médiane 67 du transformateur de chauffage,du filament, par le fil 79, le potentiomètre de controle de tension 82, le fil 83, la résistance 84 pour la tension alternative superposée, le fil 85, le potentiomètre 86 pour la polarisation négative en cou- rant continu, les fils 87,88, la résistance 89 du réseau d'impé- dance de réaction et le fil 90 à la grille 58.
La tension continue de polarisation négative qui apparait aux bornes du potentiomètre 86 provient du redresseur en pont 93, dont les fils de sortie 94,95 sont connectés aux extrémités du potentiomètre 86. Le condensateur de filtrage habituel 96 et la résistance 97 limitant le courant, peuvent être inclus dans le circuit., La tension de polarisation négative continue est représentée sur la fig. 9 par la droite 98.
A la tension continue de polarisation de grille 98, est superposée une tension alternative représentée par la courbe 101 sur la fig. 9. La tensïon 101 provient d'un transformateur déphaseur 76 et est appliquée par les fils 102,103 à travers,le condensateur 104 aux bornes de la résistance 84. Le transforma- teur 76 et le condensateur 104 dans le fil 103 déplace la phase de la tension alternative-101 de telle façon que la tension d'anode 78 soit 90? en arrière comme le montre clairement la fig. 9 ;
La tension 98 de polarisation continue de grille est avan- tageusement réglée de façon à être au moins égale ou légèrement supérieure à la valeur instantanée de pointe de la tension alternative superposée 101.
En conséquence, si les voltages combinés 98 et 101 étaient les seules sources d'excitation de la grille 58, celle-ci ne deviendrait jamais positive et le
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thyratron ne s'allumerait jamais. Dans ces conditions, le thyra- tron 56 ne débiterait pas dans l'enroulement de saturation 55 de la self. Cette condition est réalisée quand la poignée 33 du controller se trouve dans la position neutre et qu'il n'y a aucune tension continue aux bornes du potentiomètre 82.
Les détails du controller 29 sont indiqués dans les fig.12 à 17 inclusivement et seront décrits dans la suite tout particu lièrement. Dans le but de décrire le circuit, il est suffisant pour le moment de noter que le controller comporte avantageuse- ment un enroulement primaire 102 et deux enroulements secondai- res 103 et 104 tous bobinés sur un stator.
L'enroulement primai- @d 102 est alimenté par le transformateur 75 par les fils 99 et 1@0, L'inductance mutuelle entre le primaire et chacun des en- @oulemtns secondaires est modifiée en faisant tourner un noyau 105 avec une armature en anneau fendu au moyen de la poignée 33
Quand la poignée 33 est dans sa position neutre, il y a peu ou pas d'inductance mutuelle entre l'enroulement primaire 102 et les enroulements secondaires 103 et 104. Quand la poignée 33 est manoeuvrée de sa position neutre dans l'une ou l'autre direction le noyau 105 tourne de façon à augmenter l'inductance mutuelle entre l'enroulement primaire 102 et les enroulements secondaires 103,104. En conséquence, la tension induite dans les enroulements secondaires 103,104 varie avec la position de la poignée.
La tension induite aux bornes de l'enroulement 103 est redressée dans le redresseur en pont 106 et est appliquée au potentiomètre de contrôle 82 par un circuit comprenant la résis- tance 107 et le condensateur de filtrage 108.
Quelque soit le sens du mouvement de la poignée 33, la polarité du potentiomètre 82 sera positive par rapport à la gril. le 58. Si la poignée 33 est placée approximativement à mi-distan- ce dans l'une ou l'autre direction, la tension positive continue aux bornés du potentiomètre 82 est indiquée par la droite 109
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sur la fig. 10. La tension positive 109 équilibre réellement la tension 98 de polarisation négative de grille aux bornes du potentiomètre 86. La tension de polarisation résultante est donc réduite à zéro comme indiqué en 113 sur la fig. 10. En conséquence, la tension superposée 101 est augmentée vers la position que montre la fig. 10 dans laquelle la grille est chargée positivement quand la tension d'anode 78 passe par son maximum.
Aussitôt que la grille devient positive, le thyratron s'allume. Quand la tension d'anode 78 passe par zéro, le tube s'éteint. La portion de la tension d'anode qui correspond à ces conditions de fonctionnement du circuit, est indiquée dans la fig. 10 par la surface hachurée. Pour filtrer les sauts intermittents de tension anodique, un redresseur d'absorption est disposé comme d'habitude aux bornes de la charge inductive.
Il est évident qu'en avançant la poignée du controller 33 dans le sens de l'augmentation de l'inductance mutuelle entre les enroulements primaires et secondaires 102,103,104, la ten- sion aux bornes du potentiomètre de controller 82 augmente, per- mettant à la tension alternative superposée 101 de provoquer l'allumage du thyratron 56 toujours plus tôt dans la période de la tension anodique. La fig. 11 illustre le cas où le con- troller à induction est poussé dans sa position maximum pour .laquelle la somme des tensions du controller 109 et 98 est représentée par la tension 113 et où la tension alternative 101 est positive à tout moment. Dans ces conditions, le thyratron est continuellement allumé aussi longtemps que son anode est positive comme l'indique la surface hachurée sous la courbe 78 dans la fig. 11.
Comme dit précédemment, toute variation dans la tension de sortie du thyratron va modifier l'excitation de l'enroulement de saturation 55 de la self dans le but de controler le moteur
20 ainsi 'qu'il a été expliqué précédemment. Comme la tension
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grille peut être variée graduellement, on obtient un controle continu de la vitesse et du couple du moteur.
Une régulation de vitesse importante et d'autres effets de controle sont obtenus dans le circuit de réaction. Les fils de réaction 114 sont connectés à deux des bornes de l'enroule- ment secondaire polyphasé du moteur. En conséquence, la tension de la ligne 114 varie comme la vitesse de glissement du moteur.
Le primaire du transformateur 115 est relié à la ligne de réac- tion 114 et l'enroulement secondaire du transformateur est con- necté au redresseur en pont 116' dont la sortie est reliée aux lignes 117 et 118 et à la capacité de filtrage 119.
Si le moteur 20 tourne au synchronisme, son glissement est nul ut la tension de réaction est zéro. Si la vitesse du moteur diminue, le glissement de même que la tension de réaction aug- mentnet d'une manière correspondante sur les fils 114. Si la vitesse du 'moteur tombe à zéro, à l'arrêt, le glissement et la tension de réaction seront considérés, dans le but de cette description, comme valant 100%. Le glissement et la tension de réaction peuvent monter à 200;o si le moteur tournant à la vites- se de synchronisme dans un sens est inversé.
Par exemple si la poignée 33 du controller est à fond dans une direction puis est brusquement renversée à fond dans l'autre direction la tension de glissement instantanée sera 200%. tombant rapidement à 100% quand le rotor du moteur atteint la vitesse zéro et descendant en dessous de 100; quand la vitesse du rotor s'inverse.
Pour obtenir une régulation de vitesse et également pour protéger le moteur pendant de telles inversions, la tension de réaction précitée est appliquée à un circuit qui superpose sur la grille 58 du thyratron 56 une tension qui varie en relation avec l'amplitude de la tension de réaction. La tension continue aux bornes des fils 117,118 est directement proportionnelle à, la tension de glissement précitée. Pour de tensions de glisse-
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ment entre 0 et 100% la tension de réaction règle'la vitesse.
Pour des tensions de glissement au dessus de 100%, la tension de réaction déclenche le thyratron 56 de façon à insérer la résistance maximum dans le circuit secondaire du moteur dans le but de la protéger.
Pour modifier la réponse du circuit de controle susdit, il est prévu un circuit qui discrimine les tensions de réaction supérieures et inférieures à une valeur prédéterminée corres- pondant habituellement à 100% de glissement. On pourrait choisir toute autre valeur-prédéterminée par exemple 80% de glissement si la protection du moteur est demandée pour des tensions de glissement au dessus.
Le circuit discriminateur indiqué dans la fig. 1 et à plus grande échelle dans la fig. 5 comprend un potentiomètre de référence 122 dont on tire une tension de référence constante mais ajustable. Le potentiomètre 122 est alimenté à partir du transformateur 77, à travers le redresseur en pont 123, les fils 125,126, le condensateur de filtrage 124 et la résistance 127 de limitation du courant. Comme l'indique la fig. 3, le curseur mobile du potentiomètre est relié par le fil 128 à la borne 129 d'un réseau d'impédance dont la borne opposée 132 est connectée au fil 118 et à un côté de la résistance de charge de réaction ,133 à laquelle est appliquée la tension de sortie du pont redresseur 116.
A remarquer que la tension de référence et la tension de réaction sont polarisées de telle façon que le,? bornes 129,132 sont positives par rapport à chacune des résis- tances 122;133.
Le réseau d'impédance comprend les redresseurs 131,134,135 et 136 polarisé comme l'indique la fig.l et la fig.5. Les impé- dances par rapport auxquelles la différence de tension entre les tensions respectives aux bornes des résistances 122,133 est divisée, sont constituées par les résistances 89 et 137. On ob-
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servera que la résistance 89 est directement en série entre le fil 87 et le fil 90 conduisant à la grille 58 du thyratron 56.
La résistance 137 n'est-pas en connection série directe avec la grille du thyratron. La résistance 89 aura de préférence une valeur ohmique beaucoup plus faible que la résistance 137.
Simplement à titre d'exemple, la résistance 89 peut être de l'ordre de grandeur de 15. 000 ohms tandis que la résistance 137 sera de l'ordre de 47.000 ohms.
Les valeurs relatives du potentiomètre de référence 122 et de la résistance de charge de réaction 133 sont choisies de telle façon que pour toutes les vitesses du moteur entre 0 et 100% de glissement (par exemple) la tension qui prend naissance bornes de la résistance 133 sera plus faible que la tension dux bornes du potentiomètre 122. Ces tensions sont comparées dans le circuit décrit et leur différence provoque le passage d'un courant entre.les bornes 129,132 du réseau d'impédance par des chemins déterminés par la polarité résultant de la différen- ce de tension et chacun des redresseurs 131,134,135,136.
Dans l'exemple précédent entre les glissements 0 et 100% pour lesquels la tension de référence aux bornes du potentio- mètre 122 dépasse la tension de réaction aux bornes de la résis- tance 133, la différence de tension nette aura une polarité telle que la borne 123 soit positive par rapport à la borne 132.
En conséquence, le courant circulera de la borne 129, à' travers le redresseur 131, la résistance 89, le fil 138, la résistance 137 et le redresseur 135 vers la borne 132. La différence de potentiel entre les bornes 129,132 et le long du parcours pré- cédent sera alors divisée entre les résistances 89 et 137 sui- vant leur valeur ohmique respective. Puisque la valeur ohmique de la résistance 89 est beaucoup plus faible que celle de la résistance 137, seule une faible fraction de la différence de potentiel précitée apparaîtra aux bornes de la résistance 89.
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La tension aux bornes de la résistance 89 est ajoutée directe- ment dans le circuit grille à la tension de controle aux bornes du potentiomètre 82, à la tension de polarisation continue aux bornes du potentiomètre 86 et à la tension alternative aux bornes de la résistance 84 et elle a une polarité négative par rapport à la grille comme l'indique le schéma. En conséquence, toute tension aux bornes de la résistance 89 est opposée à la tension aux bornes du potentiomètre de controle 82 et tend à réduire la tension de grille.
Dans les-conditions précédentes, la régulation de vitesse se fait pour toutes les conditions de fonctionnement du moteur entre l'arrêt et la vitesse de synchronisme. Si le moteur 20 tend à accélérer, sa tension de glissement ou de réaction dimi- nue, réduisant donc la tension aux bornes de la résistance de charge 133. En conséquence la différence de tension entre les bornes 129 et 132 augmente, provoquant le passage d'un courant plus important dans le réseau à tension proportionnelle précité et augmentant la chute de tension aux bornes de la résistance 89. La tension sur la grille 58 sera donc réduite et réduira
0 proportionnellement l'excitation de l'enroulement de saturation 55 de la self.
Dans ces conditions, les enroulements à courant alternatif 53 de la self auront une réactance inductive augmen- tée et la valeur ohmique effective de la grille de résistances 23 sera augmentée. Cette augmentation de la résistance effecti- ve de la grille de résistances'réduira le courant qui circule dans le circuit secondaire du moteur et tendra à réduire la vitesse du moteur tous les autres facteurs restant inchangés.
Une réduction de la vitesse du moteur aura un effet opposé sur le circuit de grille du thyratron 56. Une chute de vitesse augmentera le glissement et la tension de réaction aux bornes de la résistance 133 et réduira donc la différence de potentiel entre les bornes 129,132 du réseau d'impédance. Alors, la ten-
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sion aux bornes de la résistance 89 chutera, tendant à élever la tension sur la grille 58 et à augmenter la tension appliquéé à l'enroulement de saturation 55 de la self avec l'effet con- nexe sur l'enroulement 53 de la self de réduire la résistance effective des portions de résistance 60 du bloc 23 et de permet- tre le passage d'un courant plus important dans le rotor du moteur pour tendre à augmenter sa vitesse.
De cette façon, la vitesse sera stabilisée et toute variation à une vitesse fixée sera empêchée.
Quand le glissement ou la tension de réaction dépasse 100 de glissement dans l'exemple précédent, la tension engendrée aux bornes de la résistance 133 dépassera la tension de référen- ce créée aux bornes du potentiomètre 122. Par conséquent, la b@ren 132 sera positive par rapport à la borne 129 et un courant proportionnel à la différence de tension passera de la borne 132 à travers le redresseur 136, le fil 139, le fil 88, la ré- sistance 89, le fil 138 et le redresseur 134 vers la borne 129.
Le sens du passage du courant à travers la résistance 89 est le même que dans le cas des tensions de réaction moindres que 100% de glissement, mais la résistance 137 est hors circuit. Par con séquent la différence de potentiel toute entière est appliquée à la résistance 89.
La différence de potentiel entière aux bornes de la résis- tance 89 dépasse et est opposée à la tension de controle aux bornes du potentiomètre 82 et rend négative la grille 58 du thyratron, réduisant donc l'excitation de l'enroulement de satu- ration 55 de la self à zéro. Dans ces conditions, la réactance inductive des enroulements à courant alternatif 53 de la self est maximum et toute la valeur ohmique des résistances 23 agit dans le circuit secondaire du moteur pour le protéger contre les peintes de courant excessives pendant que le moteur fonctionne avec un 'glissement de plus de 100%.
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La condition précédente, qui existe pendant le changement de sens de marche du moteur, par exemple quand l'opérateur dé- place la poignée 33 'du controller d'une position pour laquelle le moteur tourne dans un sens à une position opposée dans la- quelle les contacteurs, suivant les connexions d'inversion 24, inversent les fils d'arrivée au circuit primaire du moteur et renversent ainsi le sens du champ tournant. A la fin de la péri- ode de temps demandée par le moteur pour inverser son sens de marche, et aussitôt que le glissement descend en dessous de 100% la tension de référence aux bornes du potentiomètre 122 dépasse- ra de nouveau la tension de réaction aux bornes de la résistance de charge 133 et la polarité entre les bornes 129 et 132 sera de nouveau inversée, rendant la borne 129 positive par rapport à la borne 132.
A ce moment le courant circulant dans le réseau à tension proportionnelle précité suivra le chemin décrit en pre- mier lieu ci-dessus et le thyratron 56 fonctionnera de nouveau dans le but de régler la vitesse du moteur ainsi qu'il a été dit plus haut.
La description précédente s'applique également au moteur 20 et au circuit de commande de la fig. 1 indépendamment de l'utilisation particulière du moteur sur le pont roulant. Le même circuit est utilisé, que le moteur actionne le mouvement de levage, le chariot ou le pont. Dans toutes les conditions d'uti- lisation on obtient un controle sans à coup extrêmement précis de la vitesse.
Pour des raisons connues, il est avantageux de précharger le moteur qui actionne le mouvement de levage d'une grue. Dans ce but, comme dit précédemment, le frein 47 est accouplé mécani- quement à l'arbre 44 du moteur. Le frein 47 peut être de n'im- porte quel type possédant un dispositif de manoeuvre commandé électriquement. Pour l'usage actuel, on a préféré un frein à courant induit possédant un enroulement 48 et une armature à
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courants de Foucault 49. Cependant, tout type de frein actionné électriquement et possédant une impédance de controle pourrait être utilisé.
L'enroulement 48 du frein 47 est alimenté en tension par les fils 142,143. Le fil 142 est connecté par l'enroulement secondaire 144 du transformateur 145 et le fil 146 à la prise médiane 67 de l'enroulement 68 du transformateur qui alimente le filament 147 du tube électronique 148. Un thyratron à rem- plissage gazeux repéré aux Etats-Unis par le symbole ELC16J peut être avantageusement employé. Le thyratron 148 a une anode 149 et une grille 152. L'anode est connectée au fil 143, un redresseur de retour étant disposé entre les fils 143,142 pour filtrer la tension de sortie du thyratron de la façon indiquée précédemment.
Le contrôle de la tension de sortie du thyratron 148 est réalisé de la même manière que dans le cas du thyratron 56.
Chacun des transformateurs 153,154,155 et 156 a son enroulement primaire alimenté par les lignes 157 reliées à la ligne d'ali- mentation 36. La sortie du transformateur 154 est redressée dans le redresseur en pont 158 et appliquée par les fils 150, 151, le condensateur de filtrage 160 et la résistance 161 aux bornes,du potentiomètre de polarisation de grille 159. Une ten- sion alternative supplémentaire est appliquée aux bornes de la résistance 162, venant de la sortie du transformateur déphaseur 153 et du condensateur 163.
L'enroulement 104 du controller à induction 29 est connecté par les fils 164 au pont redresseur 165 dont les bornes de sor- tie sont reliées par l'es fils 166,167, le condensateur de fil- trage 169 et la résistance 170 aux bornes du potentiomètre de controle de tension 168. Le curseur mobile de ce potentiomètre 168 est relié par les fils '171 et 146 à la prise médiane 67 du transformateur de chauffage des filaments 68 et par là au fila-
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-ment 147 du tube 148.
Le potentiomètre 168 est donc connecté en série avec les fils 172 et 173, la résistance de charge 162 de la tension alternative superposée, le fil 174, le potentio- mètre 159 de tension de polarisation continue, le fil 175, le potentiomètre 176 et de là par le fil 177 à travers la résistan- ce 178 et le réseau d'impédance indiqué aux fig. 2 et 6 puis le fil 179 à la grille 152 du thyratron 148.
Trois variantes du circuit de controle pour l'enroulement 48 du frein 47 sont montrées respectivement par les fig. 2,3 et 4. Les éléments de controle et leurs connexions sont générale- ment similaires, la principale différence entre les divers cir- cuits étant la connexion de réaction au circuit de grille à partir du circuit secondaire du rotor bobiné du moteur 20.
En partant des polarités indiquées sur la fig. 2 on peut observer que la polarité des diverses composantes de tension continue dans le circuit de grille du thyratron 148 est généra- lement exactement l'opposé de la polarité des éléments similai- res dans le circuit de grille du thyratron 56 comme le montre la fige 1. La polarisation continue prise aux bornes du poten- tiomètre 159 est positive et la tension de controle prise aux bornes du potentiomètre 168 est négative par rapport à la gril- le 152.
En conséquence, pour de faibles valeurs de l'inductance mutuelle entre les enroulements primaires et secondaires du con- troller à induction 29 la grille 152 du thyratron 148 sera for- tement positive à cause de la polarisation positive continue de grille mentionnée plus haut et l'enroulement 48 du frein 47 sera fortement excité provoquant un freinage relativement impor- tant sur le tambour de levage 46. Cependant, si la poignée 33 du controller est déplacée vers les grandes vitesses, soit en . montée soit en descente, le potentiel négatif croissant qui apparaît aux bornes du potentiomètre de controle 168 réduira
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l'excitation positive de la grille 152 pour réduire d'une nire correspondante la tension d'alimentation de l'enroule- ment 48 du frein et diminuer ainsi le freinage sur le tambour de levage 46.
Cette situation se présente pour les deux sens de déplacement de la poignée, en montée comme en descente quoi- que ainsi qu'il sera indiqué ci-après avec plus de détails, un effet différentiel soit obtenu entre les mouvements de montée et de descente de la poignée de controle à cause de la disposi- tion asymétrique entre le rotor et le stator du controller.
En conséquence, aux faibles charges sur le tambour de levage 46, alors qu'autrement, un courant relativement faible serait absorbé par le moteur 20, il y a une excitation relative- ment importante sur le frein 47 qui ajoute à la charge un effort le freinage exigeant donc que le moteur absorbe une puissance lus grande pour vaincre à la fois la résistance de la charge et du frein 47. Quand la charge sur le tambour de levage 46 est relativement importante, la bobine de frein 48 est relativement faiblement excitée. En conséquence, le couple moteur demandé au moteur tend à se stabiliser indépendamment de la charge réellement agissante sur le cable 52.
Dans le circuit de la fig. 2, la tension de réaction venant du circuit secondaire du moteur 20 est utilisée pour superposer sur la grille 152 du thyratron 148 une tension qui règle avec précision le débit du thyratron 148 en réponse aux variations instantanées de la vitesse du moteur. La tension de réaction est utilisée à la fois dans des buts de régulation de vitesse et pour produire l'effort maximum de freinage sur l'arbre du moteur pendant l'inversion du moteur pour aider le couple de renversement du moteur à changer le sens de rotation de son rotor.
La ligne de réaction 114 est reliée par le transformateur 182 au redresseur en pont 183 dont le débit en courant continu passe par les fils 184 et la résistance de charge 185 dans un
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circuit de comparaison et de discrimination indiqué à grande échelle par la fig. 6 et qui a une fonction très comparable au circuit de comparaison et de discrimination pour le controle de l'enroulement de saturation 55 du moteur ainsi que le montrent les fig. 1 et 5. Le débit du redresseur 183 est filtré par le condensateur 186 aux bornes de la ligne 184.
La tension aux bornes de la résistance 185 est comparée à une tension de référence déterminée mais ajustable engendrée aux bornes du potentiomètre 187, les bornes respectives de la résistance de charge 185 et du potentiomètre 187 étant connec- tées par le fil 188 et le réseau d'impédance qui sera décrit ci-après. Une source de tension pour le potentiomètre 187 est fournie par le redresseur en pont 189 connecté à l'enroulement secondaire du transformateur 156. La sortie du redresseur 189 est filtrée par le condensateur 192 et connectée par les fils 193, 194 et à travers la résistance de limitation de courant 195 aux bornes du potentiomètre 187.
Pour des tensions de réaction moindres que 100% de glisse- ment, le potentiel qui apparaît aux bornes de la résistance 185 sera plus faible que le potentiel déterminé et ajustable aux bornes du potentiomètre 187. Donc la différence entre les ten- sions respectivement aux bornes de chacune des résistances 185, 187 sera polarisé dans un sens tel que le courant circulera de la borne 196 vers la borne 197 du réseau de comparaison des ten- sions. Le potentiel de la borne 196 du réseau de comparaison des tensions est donc plus élevé que le potentiel de la borne 197.
Le parcours du courant se fera donc de la borne 196, à travers le redresseur 198, la résistance 201, la connexion 202, la résistance 178, le fil 203 et le redresseur 204 vers la borne'197. La valeur ohmique de la résistance 178 est choisie de façon'à être sensiblement moindre que la valeur ohmique de
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la résistance 201. Par exemple, la résistance 178 peut être 15. 000 ohms et la résistance 201 peut être 100.000 ohms. En con- séquence, seule une faible fraction de la tension entre les bornes 196,197 apparaît aux bornes de la résistance 178 qui est directement en série avec le fil 179 vers la grille 152 du thy- ratron 148. Comme l'indique le dessin, cette tension est positi- ve par rapport à la grille et est superposée aux autres tensions dans le circuit de controle de grille.
Pour des conditions telles que la tension de réaction cor- respond à un glissement de moins de 100%. le réseau proportion- nel et discriminateur de tension que montre la fig. 6 fonctionne de la manière suivante pour controler avec précision l'excita- -Lion de l'enroulement 48 du frein. Si le moteur 20 tend à accé- lérer, la tension de réaction ou de glissement appliquée aux bornes de la résistance 185 diminue et la différence de tension entre les bornes 196,197 augmente. Il en résulte une augmenta- tion de la tension aux bornes de la résistance 178 et une aug- mentation de l'excitation de la grille 152, donc une augmenta- tion du débit du thyratron 148 dans l'enroulement 48 augmentant l'effort du frein 47 avec comme résultat une tendance à réduire la vitesse du moteur.
Réciproquement, si la vitesse du moteur diminue, la tension de glissement ou de réaction sera augmentée aux bornes de la résistance 185 réduisant donc la différence de tension entre les bornes 196 et 197, réduisant proportionnellement la tension aux bornes de la résistance 178 et réduisant la tension de pola- risation positive de la grille 152 pour réduire le débit du tube dans l'enroulement 48 et par cela réduisant l'effort sur le freit 47 ce qui permet au moteur 20 d'accélérer.
En conséquence, dans les conditions précédentes, le circuit montré par les fig. 2 et 6 favorise une bonne régulation de vitesse du moteur de levage 20. Le circuit et les éléments de la
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fig. 2 coopèrent bien entendu avec le circuit et les éléments de la fig. 1 à la régulation générale de vitesse du moteur 20.
En conséquence, à la fois la résistance du circuit secondaire du moteur 20 et l'excitation du frein 47 varient en fonction de la vitesse et du couple du moteur dans,les buts de régula- tion décrits ci-dessus.
Pour des glissements dépassant 100%,'comme quand le motel est inversé, la tension aux bornes de la résistance de charge 185 dépasse la tension de référence aux bornes du potentiomètre 187 et la différence de tension entre les bornes 196 et 197 sera polarisée en sens inverse par rapport aux conditions qui viennent d'être décrites. La borne 197 sera positive par rap- port à la borne 196. Dans ces conditions, un courant circulera dans le réseau à tension proportionnelle de la borne 197 à tra- vers le redresseur 205, le fil de connexion 202, la résistance 178, le redresseur 206 vers la borne 196.
En conséquence, la résistance 201 est hors circuit et réellement la totalité de la différence de tension est appliquée directement à la résistan- ce 178 quoique la polarité de la différence de potentiel soit la même que dans l'exemple décrit précédemment.
Dans ce cas, la grille 152 du thyratron 148 devient forte- ment positive et le potentiel négatif aux bornes du potentio- mètre de controle 168 est complètement contre balancé. En consé- quence le thyratron fournira la tension de sortie maximum à l'enroulement 48 du frein 47 pour imposer un freinage maximum sur l'arbre du tambour de levage-46. Donc, pendant-l'inversion du moteur, l'effort maximum du frein est imposé sur le tambour de levage pour aider le couple de renversement du moteur 20 en maintenant le tambour. A l'arrêt, la tension de glissement tombe en dessous de 100% et la borne 196 du réseau à tension proportionnelle devient de nouveau positive par rapport à la borne 197 et le contrôller 29 reprend le controle du thyratron
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148 de la manière précitée.
Mais, par le potentiomètre 176 le thyratron 148 serait très fortement excité à la position neutre de la poignée 33 du controller. Ceci à cause de la tension continue positive relati- vement fixe aux bornes du potentiomètre 159. Cependant, il est désirable de réduire essentiellement l'excitation du frein à la position d'arrêt du moteur pour réduire les pertes par échauffe ment dans le frein. En conséquence le potentiomètre 176 dans le circuit de grille est polarisé en sens contraire par rapport au potentiomètre 159. Le potentiomètre 176 est alimenté par le transformateur 155 et le redresseur en pont 207 qui lui fournit une tension continue par les fils 208,209 et le condensateur de filtrage 212.
Cependant la ligne 209 comporte en série les contacts 213 et 214 actionnés par les bobines H et L; les deux contacts sont normalement fermés. La résistance 215 peut être facultativement placée aux bornes du contact 213 actionné par le relais de montée. En conséquence, avec la poignée 33 du controller dans sa position neutre ou d'arrêt, les deux contacts 34,35 étant donc ouverts et les bobines 27,28 de H et L étant toutes deux désex- citées, les contacts 213,214 des contacteurs sont tous les deux fermés et le circuit du potentiomètre 176 est fermé. La tension aux bornes du potentiomètre 176 est normalement réglée pour dépasser la tension de polarisation de grille aux bornes du po- tentiomètre 159 d'une quantité suffisante pour rendre la grille' 152 négative pour la plupart des valeurs de la tension alterna- tive superposée.
Le thyratron 148 est avantageusement réglé pour s'allumer pour les valeurs de pointe de la tension alterna- tive superposée de sorte que le thyratron ne fournit qu'une fai ble tension de sortie à l'enroulement 48 du frein. Le frein 47 est donc peu alimenté à l'arrêt. Bien entendu la tension aux bornes du potentiomètre 176 peut être avantageusement réglée à
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n'importe quelle valeur pour fournir tout effet désiré dans le 'circuit grille du thyratron 148.
Si la poignée 33 du controller est manoeuvrée, par exemple dans le sens descente et enclenche la bobine 28 de L, le con- tact 214 du contacteur est ouvert et le potentiomètre 176 n'est plus alimenté. En conséquence, le rôle de commande du controller 29 et du circuit de réaction est entièrement rétabli. Quand la poignée 33 du controller est déplacée dans le sens montée, le contact 214 du contacteur est fermé et le contact 213 du con- tacteur s'ouvre suite à l'enclenchement de la bobine 27 de H.
Cependant, à cause de la résistance 215 qui shunte le contact 213, une partie réduite mais déterminée de la tension négative par rapport à la grille 152 reste aux bornes de la résistance 176. Ce potentiel empêche la tension de polarisation continue positive aux bornes du potentiomètre 159 de réduire l'excitation moyenne générale du frein 47 quand le moteur fonctionne dans le sens montée. L'effet différentiel mentionné plus haut est avan- tageux en ce sens qu'il augmente la capacité de levage et d'ar- rachement du moteur dans le sens montée pour lequel la charge donne normalement elle même l'effort de freinage adéquat sur l'arbre du moteur.
La fig. 3 montre une réalisation du circuit analogue à celle de la fige 2 mais dans laquelle la tension de réaction ou de glissement de la ligne 114 est appliquée directement sur le circuit de la grille 152, le circuit de tension proportionnelle et discriminateur des fig. 2 et 6 étant omis. Dans le circuit de la fig. 3 les indicatifs de référence pour les composants analogues sont le@ mêmes que dans la fige 2.
La sortie du redresseur en pont 183 de la tension de réac- tion est appliquée par la ligne 184 directement aux bornes extrêmes du potentiomètre de réaction 216. Le curseur mobile du potentiomètre 216 est connecté directement au fil de grille 1791
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Le fonctionnement du circuit de la fig. 3 est tout à fait sem- blable à celui de la fig. 2 et à celui de la fig. 6, excepté qu'il n'y a pas dans ce circuit de discrimination entre les tensions de réaction supérieures et inférieures à une valeur prédéterminée. Cependant un réglage d'une précision comparable de l'excitation du frein 47 est obtenu par le circuit de la fig. 3.
Par exemple, si le moteur 20 tend à accélérer, la tension de réaction ou de glissement aux bornes des fils 114 diminuera, réduisant donc le potentiel négatif aux bornes du potentiomètre 216. En conséquence, la grille 152 deviendra plus positive pour augmenter la puissance fournie par le thyratron à l'enroulement 48 du frein à courants de Foucault 47, augmentant ainsi l'effort- ce freinage sur le moteur et tendant à réduire sa vitesse.
Réci- proquement une réduction de la vitesse du moteur va augmenter proportionnellement sa tension de réaction ou de glissement pour augmenter le potentiel négatif aux bornes du potentiomètre 216 et tendre à réduire l'excitation sur la grille 152 d'où diminution de l'excitation sur l'enroulement 48 du frein et ainsi permettre au moteur de reprendre de la vitesse.
Le circuit de la fig. 4 montre une réalisation de l'inven- tion dans laquelle la réaction du circuit secondaire du moteur 20 sur le circuit de controle du frein est complètement élimi- née. Dans le circuit de la fig. 4, le fil de grille 179 est connecté directement à la borne de sortie du potentiomètre 176 et l'excitation du frein est à tout moment controlée par la posi- tion de la poignée 33 du controller et l'inductance mutuelle correspondante entre les enroulements 102 et 104 du controller.
Le circuit de la fig. 4 ne controle pas la vitesse et le couple du moteur d'aussi près que les circuits des fig. 2 et 3 à cause de l'absence d'un effet régulateur sur le frein pendant les fluctuations de vitesse qui se produisent à une position fixe
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de la poignée du controller. Cependant, puisque les effets du controle de couple et de la vitesse primaire sur le moteur se présentent dans le circuit de résistance secondaire du moteur, le circuit de controle de frein de la fig. 4 fournira un con- trole suffisamment précis dans de nombreux cas.
La fig. 2 montre que le circuit entre le thyratron 148 et l'enroulement 48 du frein 47 peut être à volonté muni d'éléments de controle qui élimine tout le système dans le cas soit d'un court-circuit soit d'une rupture de circuit dans l'enroulement du frein. Dans ce but, un. relais différentiel DR numéroté 217 a été prévu ; commande le contact du relais contacteur DR numéroté 218 dans le fil 37 de la fig. 1. Le relais différentie 217 est muni à la fois de bobines d'enclenchement serle et shunt. La bobine d'enclenchement série 219 est en série avec le fil 143. La bobine d'enclenchement shunt 220 est en parallèle sur l'enroulement 48 du frein, aux bornes des fils 142,143 à travers le fil 222.
Chacun des potentiomètres 223,224 et le con densateur 221 donne les moyens de régler le relais par rapport aux conditions normales de tension aux bornes des fils 142,143 et du courant circulant dans le fil 143.
Dans les conditions normales, de courant et de tension le relais DR 217 sera sans action et le contact 218 sera normale- ment fermé. Cependant si un court-circuit se produit aux bornes de l'enroulement 48 du frein, la surintensité traversant la ligne 143 fera fonctionner la bobine série 219 et actionnera le relais 217 ; lecontact 218 s'ouvre et coupe l'alimentation de tout le système. De même, si une rupture se produit dans la -bobine 48, la tension entre les fils 142,143 peut augmenter quand les--conditions sont telles que normalement la bobine 48 absorbe un courant important. En conséquence, l'enroulement shunt 220 du relais va le faire fonctionner et ouvrir le contact 218 coupant de nouveau l'alimentation de tout le système.
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Le frein mécanique 45 est du type normalement utilisé mais qui a une bobine d'enclenchement 225 connectée par les fils 226 à la ligne 21 d'amenée du courant au primaire du moteur. En con séquence dans toutes les conditions dans lesquelles le moteur est alimenté en tension aux bornes de ses enroulements primai- res, la bobine 225 est alimentée et relache le frein mécanique 45.
Comme le montrent les fig. 14 et 15,.le controller à induc- tion 29, schématiquement représenté à la fig. 1 comporte de préférence un appareil rotatif muni d'une enveloppe 229 pour supporter l'armature magnétique circulaire 230. Le noyau rotori- que ou armature 105 est monté axialement dans la carcasse sur ? arbre 231 ; il peut être placé dans différentes positions angu, laires au moyen de la cale 232 comme cela sera décrit plus loin en détail. L'arbre 231 se prolonge à travers la paroi avant 233 et porte la poignée 33 du controller. L'arbre 231 se prolonge également à travers la paroi arrière 228 et est à cet endroit muni d'une came 234 qui actionne chacun des boutons de manoeuvre des contacts 34,35 comme l'indique la fig. 14.
La came 234 peut être munie d'une encoche périphérique 235 dans laquelle le déclic, à bille pressée par un ressort, peut sa loger pour maintenir la poignée 33 dans la position neutre du controller pour laquelle les deux contacts 34,35 sont ouverts.
Le déplacement de la poignée dans le sens des aiguilles d'une montre comme le montre la fig. 14 fait tourner la came 234 et retire la bille 236 de l'encoche 235 prévue dans la came. Par ce mouvement de la came, le contact 34 se ferme en glissant sur la surface 237 de la came. Le bouton de manoeuvre du contact 35 n'est pas dégagé pendant le déplacement de la poignée 33 dans le sens des aiguilles d'une montre.
En déplaçant la poignée 33 dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, on presse sur le bouton de manoeuvre du
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contact 35 qui glisse sur la surface 238 de la came 234, Chacu- ne des surfaces 237, 238 de la came est munie d'encoches 239, 240 dans lesquelles la bille 236 vient se loger quand la poig- née 33 se trouve dans sa position extrême dans n'importe quelle direction de son mouvement. Le mouvement total ou course de la poignée 33 entre ses positions extrêmes est avantageusement limité à 90 .
L'armature magnétique en tôle laminée 230 peut être prévue soit avec des pôles saillants ou avec des pôles à enroulement réparti pour les enroulements primaires et secondaires du con- troller. C'est la disposition bien connue des pôles avec enrou- lement réparti que représente la fig. 15. Pour simplifier l'ex- @lication qui suit, les fig. schématiques 12 et 13 représentent cependant une construction avec quatre pôles saillants. Bien entendu, de multiples dispositions différentes de pôles sont réalisables et peuvent être utilisées.
Comme les fig.. 12 et 13 le montrent, l'armature magnétique 230 est munie de pôles primaires opposés 243,244 et des pôles secondaires opposés correspondants 245,246 décalés de 90 par rapport aux premiers. L'enroulement primaire 102 peut être bobiné sur les deux pôles 243,244 comme il est dessiné et cela de telle manière que le flux magnétique produit par chacun des enroulements sur chacun des pôles primaires 243,244 soit dans la direction des flèches 241,242 de la fig.12.
Le rotor 105 porte avantageusement un anneau fendu en tôles laminées. Deux sections d'armature 247,248 en forme d'arc et isolée magnétiquement sont disposées concentriquement par rapport aux faces polaires incurvées des pôles primaires et secondaires. L'entrefer entre la périphérie du rotor et les fa ces polaires sera de préférence uniforme pour réduire les varie tions du courant magnétisant absorbé par les enroulements pri- mairespendant la rotation de l'armature. Chacun des segments
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d'ariature 247,248 est séparé magnétiquement par les entrefers 249,250 situés entre eux. En conséquence, il y a peu ou pas de flux de fuite entre les segments de l'armature.
A titre d'exemple d'un controller convenant pour une com- binaison des circuits des fig. 1 et 2, l'enroulement secondaire 103 dans le circuit grille du thyratron 56 peut être bobiné sur le pôle secondaire 245 et l'enroulement secondaire 104 dans le circuit grille du thyratron 148 peut être bobiné sur le pôle secondaire 246. En pratique, les enroulements secondaires peu- vent être répartis entre les pôles secondaires.
Comme le montre la fig. 12, avec le rotor dans la position deutre. les entrefers 249,250 sont alignés sur le milieu des @ces pôlaires 243,244 et les segments magnétiquement continus @@ getor forment un pont entre les pôles primaires et secondai- @ respectifs. Dans cette position, la tension de sortie théo- rique de enroulements secondaires 103,104 est nulle. Le trajet de flux engendré par les enroulements primaires, est indiqué pour les lignes de flux 253,254,255,256. Les flux engendrés par chacun des enroulements primaires opposés dans les pôles primai, res 243,244 se détruisent dans les pôles secondaires 245,246.
En conséquence, le flux résultant dans les pôles secondaires est nul et la tension de sortie des enroulements secondaires 103,104 est zéro.
On remarquera que sur la fig. 12, les entrefers 249,250 du rotor en anneau fendu sont réellement en dehors du circuit mag- nétique formé par les segments rotoriques 247,248 entre chacun des pôles primaire et secondaire. Les surfaces d'entrefer des segments rotoriques 247,248 ont de préférence une étendue angu- laire d'environ 165 pour un système à quatre pôles et en consé-. quence, elles embrassent pratiquement la totalité de l'angle compris entre les centres des pôles primaires et secondaires.
Par conséquent, avec la poignée 33 dans la position neutre comme
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le montre la fig. 12, aucune ligne de flux sur les trajets 253-256 ne doit traverser les entrefers 249,250. Quand le rotor 105 est placé dans la position de la fig. 13 les entrefers 249.
250 sont déplacés et se trouvent dans le circuit magnétique des lignes de flux 254,256 et les parties du rotor 247,248 coupées au point de vue magnétique, forme la liaison entre chacun des pôles primaires et secondaires. En conséquence, le flux qui circule suivant les trajets 254,256 est beaucoup plus faible que le flux qui suit les lignes 253,255 car ce dernier continue à passer par les parties non interrompues du circuit magnétique des segments rotoriques 247,248. En conséquence, le flux qui suit les chemins 254,256 ne contrebalance pas le flux des che- mins 253,255 et il existe un flux résultant qui traverse les pôles secondaires 245,246 ce qui induit une tension dans les enroulements secondaires 103,104.
La fig. 13 montre la position du rotor pour laquelle les entrefers 249,250 ont leur efficacité maximum pour réduire le flux qui suit les chemins 254,256 à sa valeur minimum. Dans cette position du rotor, la tension de sortie des enroulements secondaires est à son maximum. L'enroulement 103 dans le circuit du thyratron 56 tend à rendre la grille 58 positive. L'enroule- ment 104 dans le circuit du thyratron 148 tend à rendre la gril- le 152 négative. Donc, avec le controller dans la position de la fig. 13, le thyratron 56 donne la puissance maximum pour la vitesse et le couple maxima du moteur 20 et le thyratron 148 fournit le minimum de puissance pour l'effort minimum sur le frein 47.
Les positions du rotor intermédiaires entre celles que montrent les fig. 12 et 13 donneront des tensions de sortie intermédiaires sur chacun des enroulements secondaires 103,104 et il en résultera. des effets intermédiaires sur chacun des -thyratrons 56 et 148.
Quand le moteur 20 est utilisé pour entraîner les mouve-
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mens d'un pont ou d'un chariot dans un pont roulant, on peut ainsi que cela a été signalé, supprimer le frein 47 et son air- cuit. Dans ce cas, il n'y a pas d'enroulement secondaire 104 dans le controller. L'enroulement secondaire 103 est alors avantageusement bobiné sur les deux pôles secondaires 245,246 et à la position neutre de la poignée 33 du controller, les entrefers 249,250 et les segments d'armature 247,248 sont dis- posés symétriquement comme l'indiquent les fig. 12 et 16. En conséquence, les conditions d'excitation du thyratron 56 seront les mêmes pour les.deux sens de déplacement de la poignée.
Quand le moteur 20 est utilisé pour le mouvement de levage du pont, et que le frein 47 est connecté, les segments rotori- es 247,248 et les entrefers 249,250 peuvent être facultative- ment disposés asymétriquement par rapport à la poignée 33 du controller et aux pôles primaires du controller comme le montre la fig. 17. Ceci a pour effet de réduire le couple du moteur et d'augmenter l'excitation du frein pour le sens descente de la poignée du controller et d'autrepart d'augmenter le couple mo- teur et de réduire l'excitation du frein pour le sens montée de la poignée du controller.
Le montage asymétrique du rotor à anneau fendu 105 sur l'arbre 231 se fait commodément en prévoyant des rainures de cales excentriquement disposées sur le rotor 105. La cale 232 au moyen de laquelle le rotor 105 est monté sur l'arbre 231 peut être placée dans l'une ou l'autre des rainures 257,258.
La rainure 258 est décalée d'environ 186 par rapport à la rai- nure 257. La rainure 257 est alignée radialement avec les entre. fers 249,250. Comme le montre la fig. 16, la poignée 33 est alignée avec les entrefers 249,250 quand la cale 232 est placée dans la rainure 257. En conséquence, la sortie des deux enroule, ments'secondaires 103,104 sera zéro à la position neutre de la poignée comme le montre la fig.16. Tout déplacement de la poig-
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née dans l'une ou l'autre direction ..' partir de la position neutre, donnera des caractéristiques d'excitation symétriques pour les circuits controlés par les enroulements secondaires.
Cependant, quand la cale 232 est placée dans la rainure 258, comme le montre la fig. 17, les entrefers 249,250 et les segments 247,248 seront asymétriques par rapport à la position neutre de la poignée 33. Si, dans la fig.17, la poignée 33 est déplacée dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire dans le sens de fermeture du contact 34 et le sens montée, les deux enroulements secondaires 103 et 104 auront une tension de sortie plus élevée que ce ne serait autrement le cas. Le couple du moteur en sera augmenté et l'excitation du frein réduite d'une manière correspondante ainsi que cela a été dit précédem- ment.
Si dans la fig. 17 la poignée 33 est déplacée dans le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire dans le sens de fermeture du contact 35 et le sens descente, les deux enroulements secondaires 103 et 104 auront au début une tension de sortie anormalement basse car les entrefers 249,250 se déplacent au delà des milieux des faces polaires primaires et l'augmentation de la tension de sortie dans les deux enrou- lements sera retardée. Le couple sera relativement faible et l'excitation du frein relativement élevée comme dit précédem- ment.
Les différents potentiomètres dans le circuit grille du thyratron 148 peuvent être ajustés de telle manière, que dans les,cinq derniers degrés du mouvement de la poignée 33 dans le sens descente, le frein 47 ne soit pas du tout alimenté et que dans les vingt derniers degrés du mouvement de la poignée 33 dans le sens montée, le frein 47 soit entièrement désexcité.
Cet effet différentiel est obtenu par le décalage angulaire de la cale 232 de 6 par rapport à l'axe des entrefers. Il est également avantageux que la poignée 33 ait 3 de course morte
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à l'arrêt avant la fermeture de l'un ou l'autre des contacts 4,35; ceci, plus les 12 provenant de l'asymétrie cumulative du rotor, justifie la différence de 15 entre les points de la course de la poignée dans un sens ou dans l'autre pour lesquels le frein est totalement désexcité.
Comme le montre la fig. 7 les portions 60 de la résistance secondaire dans le circuit rotorique du moteur 20 peuvent être facultativement pourvues d'un interrupteur manuel 260 pour sup- primer au choix une partie de la résistance dans le circuit se- condaire du moteur, L'interrupteur 260 est sous le controle de l'opérateur et sa fermeture donnera une augmentation du couple de sortie du moteur même si la poignée du controller se,trouve @r une position de faible vitesse. Par exemple, dans le cas @ la levée d'une surcharge excessive, la fermeture de l'inter- rupteur 260 court-circuitera la portion 261 des résistances 60, augmentant ainsi le courant secondaire, le couple du moteur et l'effort de levage quoique la poignée du controller se trouve dans une position de vitesse relativement faible.
REVENDICATIONS.
------------------------------ l.- Appareil commandant la vitesse d'un moteur électrique caractérisé par une connexion de réaction à partir du moteur vers un circuit qui discrimine entre les tensions de réaction .supérieures et inférieures à une valeur prédéterminée et qui est connecté à l'élément de contrôle d'une valve électronique, dont l'anode est connectée à une impédance de controle de vites se associée au moteur.
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The invention relates to a control device for an electric motor.
The objects of the invention are to provide a control apparatus which can be operated by hand with negligible force, continuously controlling the speed of the motor, facilitating both the reversal of the direction of operation of the motor and in particular. , protecting the motor against the passage of an excessive current in its windings during the reversal of the gear, making possible the simultaneous control of an electric brake possibly associated with the motor such as for example to provide the maximum excitation to the brake during engine reversing so as to assist the engine to apply antagonistic torque to the load and ultimately provide the desired control flexibility.
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in the case of an electric motor used to actuate the lifting movements,
of the trolley and the bridge in an overhead crane and in similar applications.
The invention consists of an apparatus for controlling the speed of an electric motor, characterized by a reaction connection of the motor to a circuit which discriminates the reaction voltages above and below a predetermined value and which is connected to the element. control of an electronic tube whose anode is connected to a speed control impedance associated with the motor.
The invention therefore consists of an apparatus controlling an electric motor to which is coupled a brake having an electrical control device which comprises an impedance, the motor having a connected circuit in which there is a power control device. comprising an impedance characterized in that the two impedances are connected respectively to the anodes of two electric valves, the control elements of which are connected in a circuit comprising an induction control device able to apply voltages to the control elements. checks mentioned in relation to the operation requested from the engine.
The invention further consists of an apparatus controlling the direction of rotation of an electric motor coupled to a brake having an electrical control system characterized in that said electrical control system comprises a winding connected to the brake. anode of an electric valve, the control element of which is connected to a circuit comprising devices interconnected with the system for reversing the direction of travel of the motor so as to modify the voltage applied to the control element depending on whether the engine is running in one direction or the other.
The invention still further consists of an apparatus for
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the control of an electric motor which is in circuit with a speed control impedance and which is coupled to an electric brake also having a control impedance characterized in that these control impedances are supplied in a variable manner according to the position of a manual controller with a handle whose movement from a neutral position activates a changeover contact for the motor, the variable supply of the control impedances resulting from the movement by means of the handle of the controller of control elements respectively in circuit with the impedances,
said handle causing the displacement of devices controlling the reversal contact to fix the direction of rotation of the motor, the control elements being placed asymmetrically with respect to the neutral position of the handle of the controller.
The invention still further consists of an apparatus for controlling an electric motor having the form of an induction controller characterized by a magnetic armature with primary and secondary poles and an armature subdivided by an air gap, this armature being movable between a position in which a part of the armature not comprising the air gap connects a secondary pole and a primary pole and a position in which an air gap is located between said primary and secondary poles.
We now refer to the accompanying drawings which show the invention applied to a use for which it is specially adapted, that is to say the driving of the lifting movements, of the carriage and of the bridge in an overhead crane. .
Fig. 1 is a circuit diagram showing a motor which can be used for any of the movements of the bridge, the trolley or the lifting of an overhead crane and the related control circuit.
Figure 2 shows the hoist winch and a lock brake
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armature mechanically coupled to the motor of figure 1 in the lifting system of the bridge, the control circuit elements for the induced current brake being shown virtually connected to the elements shown in figure 1.
Figures 3 and 4 show modifications of the control circuit of Figure 2.
FIG. 5 is an enlarged diagram of the discriminator circuit shown in FIG. 1.
FIG. 6 is an enlarged diagram of the discriminator circuit of FIG. 2 ..
Figure 7 is a diagram of modification of some connections in the secondary circuit of the motor showing a manual switch which allows the motor to be adapted to overload handling for short periods of time.
Figure 8 is a schematic elevational view of a connected motor according to the combination of Figures 1 and 2.
Figures 9, 10 and 11 are waveform diagrams showing the different relationships between the node voltage and the gate control voltage of the power thyratron used in the described embodiment of the power thyratron. invention.
Figs. 12 and 13 schematically illustrate the construction and the circuit of an induction controller according to the present invention.
Figure 14 is a rear view of the induction controller shown in fig. 15 with the cover removed to show the details of the indoor connection devices.
Fig. 15 is an axial section taken on the line 15..15 of FIG. 14.
Figs. 16 and 17 schematically illustrate the assembly of the rotor and the optional asymmetric mounting of the segments of the rotor frame relative to the neutral position of the controller handle.
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The motor 20 to be controlled is preferably an AC induction motor having a polyphase primary circuit supplied with power from the multiphase line denoted in block by the reference code 21. The circuit polyphase secondary of the motor can be of any type of conventional secondary circuit, but in the embodiment shown it is a polyphase wound rotor whose external connection connections are marked with the code 22 and connected. to a group of external resistors 23.
The incoming wires 21 to the primary circuit of the motor are supplied by the network 26, the reversing switch 24 of the usual type and the manual switch 25. The switch 24 contains the reversing contactors comprising a set of contactors H and another set L, these being in turn engaged to reverse the polarities of the voltage applied by the wires 21 to the primary of the motor.
The H and L contactors are electrically actuated by the coils 27, 28 which are in turn supplied according to the position of the elements, movable with respect to one another, of an induction controller 29 shown schematically in FIG. 1 and in detail in fig. 12-17. The handle 33 of the induction controller 29 alternately actuates by means of a cam the contacts 34,35 respectively in circuit with the coils 27,28 actuating H and L, according to the direction of rotation desired for the rotor of the motor.
The operating coils 27,28 are supplied in mono-phase from the line 36 by the wires 37,38,39 and 40 which connect each of the coils 27,28 passing through the contacts 34,35 to the terminals of the line 36. Line 36 may optionally be equipped with a hand switch 43.
On the shaft 44 of the rotor of the motor 20 is fixed a mechanical brake 45 electrically controlled in the usual way.
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If the motor 20 is used to actuate the movements of the bridge or the carriage, the shaft 44 is connected by the usual suitable gear (not shown) to the driving wheels of the carriage or the bridge. If the motor 20 is used for the control of lifting movements, the shaft 44 is mechanically coupled to the lifting drum 46 and to an electrically actuated brake 47 as shown in Figs. 2 and 8. The brake 47 is advantageously of the induced current type. As indicated, it comprises a fixed excitation winding 48 and a rotor 49 in which eddy currents are induced to provide the torque which opposes the rotation of the motor.
The lifting drum 46 can be subjected to loads which tend to drive it by means of the cable 52. An object: '', bearing of the current invention is to obtain for the motor a control in which the value Motor speed for any particular controller position will remain relative.
'Slow constant whether the required torque is low or high.
According to the present invention, the speed regulation of the motor 20 is actually performed entirely by controlling the effective value of the external resistors 23 when the motor is coupled to the driving wheels of the carriage or the bridge. If the motor is coupled to the lifting drum 46, the speed regulation is effected by the combined effect of controlling the effective value of the external resistors 23 and the excitation of the induced current brake 47.
To check the effective value of the secondary resistors 23, a saturation inductor 51, each of the AC windings 53 of which is connected in shunt with the main part 60 of each of the resistors 23. The weaker portions 61 of the resistors 23 do not are not in bypass on the windings 53. Consequently, the portions of resistors 61 will be in the circuit of the secondary of the motor even when the
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portions of resistors 60 will be short-circuited by the windings 53; they therefore protect the secondary of the motor against the passage of an excessive current.
The saturation inductor 51 has a direct current saturation winding 55 which creates a direct magnetic field which passes through the cores 54 on which the alternating current windings 53 are wound.
The inductive reactance of the AC windings 53 is maximum when each of the cores 54 is not saturated with flux.
The inductive reactance of the AC windings 53 is minimum when the cores 54 are fully saturated. Consequently, when the DC winding 55 is not energized, and thus the cores 54 are relatively unsaturated, the inductive reactance of the AC windings 53 is so large compared to the impredace of the portions. of resistance 60, that the AC windings 53 will have no significant effect on the total impedance of the secondary circuit and the entire resistor 23 will actually be in the rotor coil circuit of the motor 20.
Under these conditions, the motor will provide relatively low torque and for any load will run at low speed.
However, if a large direct current flows through the saturation coil 55 and saturates the cores 54, the windings 53 will operate as if they were wound on an ironless core and will have only relative inductive reactance. ment weak. This is because the windings 53 short-circuit the resistance portions 60. Consequently, only the resistance portions 61 are in circuit with the wound rotor of the motor and the motor is capable of providing a relatively powerful torque and for the same load. , its speed will be relatively high.
If the saturation winding 55 is excited by voltage
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Continuously at values between the maximum and the minimum, this will result in intermediate engine speeds for a given torque. If the current flowing through the saturation winding 55 is changed continuously, very precise control of the speed and torque of the motor will be obtained.
The voltage for the saturation winding 55 is supplied under the control of an electronic valve. Although the electronic valve can be of any suitable type, such as a discharge system, a semiconductor such as a transistor, a magnetic amplifier, a rotary amplifier, etc., an ordinary electron tube or a thyratron 56 has been preferred.
In commerce, an EL C16J type thyratron in the United States is found to be quite suitable.
Thyratron 56 is provided with an anode 57, a control grid 58 and a cathode 59. The anode 57 is connected by the wire 62 to the saturation winding 55 and by the wire 63 to the. 'in secondary rolling 64 of the transformer 65. The secondary winding 64 of the transformer is connected by the wire 66 to the middle tap 67 of the secondary heating winding 68 of the transformer 72 and from there by the wire 69 to the filament 59 of the thy - ratron. The primary windings of transformers 65 and 72 are connected by their respective input wires 73,74 to the single phase power line 36.
Line 36 also supplies the primary windings of transformers 75, 76 and 77 which supply the various control elements as will be explained below.
The output of thyratron 56 is controlled by changing the DC component of the voltage applied to its gate 58. For this purpose, voltage control elements are added in the gate circuit, the resulting voltage being applied to the gate for this purpose. control the output power of the thyratron.
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The instantaneous voltage applied between the anode 57 and the cathode 59 by the transformer 65 is represented by its curve in FIG. 9: this is the sine wave 78.
The grid voltage is applied between the grid 58 and the middle tap 67 of the heating transformer, of the filament, by the wire 79, the voltage control potentiometer 82, the wire 83, the resistor 84 for the superimposed alternating voltage, the wire 85, potentiometer 86 for negative bias in direct current, wires 87,88, resistor 89 from the feedback impedance network and wire 90 to grid 58.
The DC voltage of negative bias which appears at the terminals of the potentiometer 86 comes from the bridge rectifier 93, whose output wires 94.95 are connected to the ends of the potentiometer 86. The usual filter capacitor 96 and the resistor 97 limiting the current, can be included in the circuit., The DC negative bias voltage is shown in fig. 9 from the right 98.
On the DC grid bias voltage 98, is superimposed an AC voltage represented by the curve 101 in FIG. 9. The voltage 101 comes from a phase-shifting transformer 76 and is applied by the wires 102,103 through, the capacitor 104 across the resistor 84. The transformer 76 and the capacitor 104 in the wire 103 shifts the phase of the wire. alternating voltage-101 such that the anode voltage 78 is 90? backwards as clearly shown in fig. 9;
The DC grid bias voltage 98 is advantageously adjusted so as to be at least equal to or slightly greater than the instantaneous peak value of the superimposed AC voltage 101.
Consequently, if the combined voltages 98 and 101 were the only sources of excitation for grid 58, it would never become positive and the
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thyratron would never light up. Under these conditions, the thyrotron 56 would not deliver into the saturation winding 55 of the choke. This condition is realized when the handle 33 of the controller is in the neutral position and there is no DC voltage at the terminals of the potentiometer 82.
The details of the controller 29 are shown in figs. 12 to 17 inclusive and will be described in the following in particular. For the purpose of describing the circuit, it is sufficient for the moment to note that the controller advantageously comprises a primary winding 102 and two secondary windings 103 and 104 all wound on a stator.
The primary winding 102 is powered by the transformer 75 through the wires 99 and 1 @ 0, The mutual inductance between the primary and each of the secondary windings is changed by rotating a core 105 with an armature in ring split by means of the handle 33
When the handle 33 is in its neutral position, there is little or no mutual inductance between the primary winding 102 and the secondary windings 103 and 104. When the handle 33 is maneuvered from its neutral position into one or the other. In another direction the core 105 rotates so as to increase the mutual inductance between the primary winding 102 and the secondary windings 103,104. As a result, the voltage induced in the secondary windings 103,104 varies with the position of the handle.
The voltage induced across winding 103 is rectified in bridge rectifier 106 and is applied to control potentiometer 82 by a circuit including resistor 107 and filter capacitor 108.
Whatever the direction of movement of handle 33, the polarity of potentiometer 82 will be positive with respect to the grill. the 58. If the handle 33 is placed approximately halfway in either direction, the positive continuous voltage at the terminals of the potentiometer 82 is indicated by the line 109
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in fig. 10. The positive voltage 109 actually balances the negative gate bias voltage 98 across the potentiometer 86. The resulting bias voltage is therefore reduced to zero as shown at 113 in FIG. 10. As a result, the superimposed tension 101 is increased to the position shown in FIG. 10 wherein the gate is positively charged when the anode voltage 78 peaks.
As soon as the grid becomes positive, the thyratron turns on. When the anode voltage 78 crosses zero, the tube turns off. The portion of the anode voltage which corresponds to these circuit operating conditions is shown in fig. 10 by the hatched area. To filter the intermittent jumps in anode voltage, an absorption rectifier is placed as usual across the inductive load.
It is evident that by advancing the handle of controller 33 in the direction of increasing mutual inductance between primary and secondary windings 102,103,104, the voltage across the potentiometer of controller 82 increases, allowing superimposed alternating voltage 101 to cause the ignition of the thyratron 56 always earlier in the period of the anode voltage. Fig. 11 illustrates the case where the induction controller is pushed to its maximum position where the sum of the voltages of the controller 109 and 98 is represented by the voltage 113 and the ac voltage 101 is positive at all times. Under these conditions, the thyratron is continuously ignited as long as its anode is positive as indicated by the hatched area under curve 78 in fig. 11.
As said before, any variation in the output voltage of the thyratron will modify the excitation of the saturation winding 55 of the choke in order to control the motor.
20 as explained above. Like tension
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grid can be varied gradually, one obtains a continuous control of the speed and the torque of the motor.
Significant speed regulation and other control effects are achieved in the feedback circuit. Feedback wires 114 are connected to two of the polyphase secondary winding terminals of the motor. As a result, the voltage of line 114 varies as the slip speed of the motor.
The primary of transformer 115 is connected to the feedback line 114 and the secondary winding of the transformer is connected to the bridge rectifier 116 'whose output is connected to lines 117 and 118 and to the filter capacitor 119.
If the motor 20 rotates synchronously, its slip is zero and the reaction voltage is zero. If the motor speed decreases, the slip as well as the feedback voltage increases correspondingly on leads 114. If the motor speed drops to zero, when stationary, the slip and voltage reaction will be considered, for the purpose of this description, to be 100%. The slip and the reaction voltage can rise to 200; o if the motor running at the speed of synchronism in one direction is reversed.
For example if the handle 33 of the controller is fully in one direction and then is suddenly reversed fully in the other direction the instantaneous sliding tension will be 200%. quickly falling to 100% when the motor rotor reaches zero speed and falling below 100; when the rotor speed is reversed.
To achieve speed regulation and also to protect the motor during such reversals, the aforementioned feedback voltage is applied to a circuit which superimposes on the gate 58 of the thyratron 56 a voltage which varies in relation to the magnitude of the voltage of reaction. The DC voltage at the terminals of the wires 117,118 is directly proportional to the aforementioned slip voltage. For sliding tensions
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Between 0 and 100% the reaction voltage regulates the speed.
For slip voltages above 100%, the reaction voltage triggers thyratron 56 so as to insert the maximum resistance into the secondary circuit of the motor in order to protect it.
In order to modify the response of the aforesaid control circuit, a circuit is provided which discriminates the reaction voltages above and below a predetermined value, usually corresponding to 100% slip. Any other predetermined value could be chosen, for example 80% slip if motor protection is required for slip voltages above.
The discriminator circuit shown in fig. 1 and on a larger scale in FIG. 5 comprises a reference potentiometer 122 from which a constant but adjustable reference voltage is taken. Potentiometer 122 is fed from transformer 77, through bridge rectifier 123, leads 125, 126, filter capacitor 124 and current limiting resistor 127. As shown in fig. 3, the movable cursor of the potentiometer is connected by wire 128 to terminal 129 of an impedance network whose opposite terminal 132 is connected to wire 118 and to one side of the feedback load resistor, 133 to which is applied the output voltage of the rectifier bridge 116.
Note that the reference voltage and the reaction voltage are polarized such that the ,? terminals 129,132 are positive with respect to each of the resistors 122; 133.
The impedance network includes the rectifiers 131,134,135 and 136 polarized as shown in fig.l and fig.5. The impedances with respect to which the voltage difference between the respective voltages across resistors 122,133 is divided, are formed by resistors 89 and 137. We ob-
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will serve that the resistor 89 is directly in series between the wire 87 and the wire 90 leading to the grid 58 of the thyratron 56.
Resistor 137 is not in direct series connection with the thyratron grid. Resistor 89 will preferably have a much lower ohmic value than resistor 137.
Simply by way of example, resistor 89 may be of the order of magnitude of 15,000 ohms while resistor 137 will be of the order of 47,000 ohms.
The relative values of the reference potentiometer 122 and of the feedback load resistor 133 are chosen such that for all engine speeds between 0 and 100% slip (for example) the voltage which arises across resistor 133 will be lower than the voltage of the terminals of the potentiometer 122. These voltages are compared in the circuit described and their difference causes the passage of a current between the terminals 129,132 of the impedance network through paths determined by the polarity resulting from the voltage difference and each of the rectifiers 131,134,135,136.
In the previous example between 0 and 100% slips for which the reference voltage at the terminals of potentiometer 122 exceeds the reaction voltage at the terminals of resistor 133, the net voltage difference will have a polarity such that terminal 123 is positive with respect to terminal 132.
As a result, current will flow from terminal 129, through rectifier 131, resistor 89, wire 138, resistor 137, and rectifier 135 to terminal 132. The potential difference between terminals 129,132 and along the line. previous journey will then be divided between resistors 89 and 137 according to their respective ohmic value. Since the ohmic value of resistor 89 is much lower than that of resistor 137, only a small fraction of the aforementioned potential difference will appear across resistor 89.
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The voltage across resistor 89 is added directly in the gate circuit to the control voltage across potentiometer 82, to the DC bias voltage across potentiometer 86 and to the AC voltage across resistor 84 and it has negative polarity with respect to the grid as shown in the diagram. As a result, any voltage across resistor 89 is opposed to the voltage across control potentiometer 82 and tends to reduce the gate voltage.
Under the above conditions, the speed is regulated for all the engine operating conditions between stop and the synchronous speed. If the motor 20 tends to accelerate, its slip or reaction voltage decreases, thus reducing the voltage across the load resistor 133. As a consequence the voltage difference between the terminals 129 and 132 increases, causing the passage of d. 'a greater current in the aforementioned proportional voltage network and increasing the voltage drop across resistor 89. The voltage on gate 58 will therefore be reduced and will reduce
0 proportionally the excitation of the saturation winding 55 of the choke.
Under these conditions, the AC windings 53 of the choke will have an increased inductive reactance and the effective ohmic value of the resistor grid 23 will be increased. This increase in the effective resistance of the resistor grid will reduce the current flowing in the secondary circuit of the motor and tend to reduce the speed of the motor all other factors remaining unchanged.
A reduction in motor speed will have an opposite effect on the gate circuit of thyratron 56. A drop in speed will increase the slip and feedback voltage across resistor 133 and therefore reduce the potential difference between terminals 129,132 of the impedance network. So the ten-
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The voltage across resistor 89 will drop, tending to raise the voltage on gate 58 and increase the voltage applied to the saturation winding 55 of the choke with the related effect on the winding 53 of the choke. reducing the effective resistance of the resistance portions 60 of block 23 and allowing more current to flow through the rotor of the motor to tend to increase its speed.
In this way, the speed will be stabilized and any variation at a fixed speed will be prevented.
When the slip or reaction voltage exceeds 100 slip in the previous example, the voltage generated across resistor 133 will exceed the reference voltage created across potentiometer 122. Therefore, b @ ren 132 will be positive with respect to terminal 129 and a current proportional to the difference in voltage will flow from terminal 132 through rectifier 136, wire 139, wire 88, resistor 89, wire 138 and rectifier 134 to the terminal 129.
The direction of current flow through resistor 89 is the same as for feedback voltages less than 100% slip, but resistor 137 is off. Therefore the entire potential difference is applied to resistor 89.
The entire potential difference across resistor 89 exceeds and is opposed to the control voltage across potentiometer 82 and makes thyratron gate 58 negative, thus reducing the excitation of saturation winding 55. from the self to zero. Under these conditions, the inductive reactance of the AC windings 53 of the choke is maximum and all the ohmic value of the resistors 23 acts in the secondary circuit of the motor to protect it against excessive current surges while the motor is operating with a ' slip of more than 100%.
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The previous condition, which exists during the change of direction of travel of the motor, for example when the operator moves the handle 33 'of the controller from a position where the motor rotates in one direction to an opposite position in the- which the contactors, following the reversal connections 24, reverse the incoming wires to the primary circuit of the motor and thus reverse the direction of the rotating field. At the end of the period of time requested by the motor to reverse its direction of operation, and as soon as the slip drops below 100%, the reference voltage at the terminals of potentiometer 122 will again exceed the reaction voltage. across load resistor 133 and the polarity between terminals 129 and 132 will again be reversed, making terminal 129 positive with respect to terminal 132.
At this moment the current flowing in the aforementioned proportional voltage network will follow the path first described above and the thyratron 56 will operate again in order to regulate the speed of the motor as has been said above. .
The preceding description also applies to the motor 20 and to the control circuit of FIG. 1 regardless of the particular use of the motor on the overhead crane. The same circuit is used whether the motor drives the lifting movement, the trolley or the bridge. Under all conditions of use, extremely precise smooth control of the speed is obtained.
For known reasons, it is advantageous to preload the motor which actuates the lifting movement of a crane. For this purpose, as said previously, the brake 47 is mechanically coupled to the shaft 44 of the motor. The brake 47 can be of any type having an electrically controlled operating device. For current use, an induced current brake having a winding 48 and an armature with
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eddy currents 49. However, any type of electrically actuated brake that has a control impedance could be used.
The winding 48 of the brake 47 is supplied with voltage by the wires 142,143. Wire 142 is connected by secondary winding 144 of transformer 145 and wire 146 to center tap 67 of winding 68 of transformer which feeds filament 147 of electron tube 148. A gas-filled thyratron spotted in the States - United by the symbol ELC16J can be advantageously used. Thyratron 148 has anode 149 and grid 152. The anode is connected to wire 143 with a feedback rectifier disposed between wires 143,142 to filter the output voltage of the thyratron as previously noted.
The control of the output voltage of thyratron 148 is carried out in the same way as in the case of thyratron 56.
Each of transformers 153,154,155 and 156 has its primary winding supplied by lines 157 connected to supply line 36. The output of transformer 154 is rectified in bridge rectifier 158 and applied by wires 150, 151, the capacitor. filter 160 and resistor 161 across gate bias potentiometer 159. Additional AC voltage is applied across resistor 162 from the output of phase-shifting transformer 153 and capacitor 163.
The winding 104 of the induction controller 29 is connected by the wires 164 to the rectifier bridge 165 whose output terminals are connected by the wires 166,167, the filter capacitor 169 and the resistor 170 across the potentiometer. voltage control 168. The movable slider of this potentiometer 168 is connected by wires 171 and 146 to the center tap 67 of the transformer for heating the filaments 68 and thereby to the filament.
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-ment 147 of tube 148.
The potentiometer 168 is therefore connected in series with the wires 172 and 173, the load resistor 162 of the superimposed alternating voltage, the wire 174, the potentiometer 159 of the direct bias voltage, the wire 175, the potentiometer 176 and of there by wire 177 through resistor 178 and the impedance network shown in figs. 2 and 6 then wire 179 to grid 152 of thyratron 148.
Three variants of the control circuit for the winding 48 of the brake 47 are shown respectively in FIGS. 2, 3 and 4. The control elements and their connections are generally similar, the main difference between the various circuits being the feedback connection to the gate circuit from the secondary circuit of the wound rotor of the motor 20.
Starting from the polarities indicated in fig. 2 it can be observed that the polarity of the various DC voltage components in the gate circuit of thyratron 148 is generally exactly the opposite of the polarity of similar elements in the gate circuit of thyratron 56 as shown in the fig. 1. The DC bias taken across potentiometer 159 is positive and the control voltage taken across potentiometer 168 is negative with respect to grill 152.
Consequently, at low values of the mutual inductance between the primary and secondary windings of the induction controller 29 the gate 152 of the thyratron 148 will be strongly positive because of the DC positive gate bias mentioned above and Winding 48 of brake 47 will be strongly energized causing relatively heavy braking on lifting drum 46. However, if controller handle 33 is moved to high speeds, either. rise or fall, the increasing negative potential which appears at the terminals of the control potentiometer 168 will reduce
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the positive excitation of the grid 152 to correspondingly reduce the supply voltage to the brake winding 48 and thus decrease the braking on the lifting drum 46.
This situation arises for both directions of movement of the handle, up and down, although, as will be indicated below in more detail, a differential effect is obtained between the up and down movements of the handle. the control handle due to the asymmetrical arrangement between the rotor and the stator of the controller.
Accordingly, at low loads on the lifting drum 46, while otherwise a relatively small current would be absorbed by the motor 20, there is a relatively large excitation on the brake 47 which adds to the load. braking therefore requiring the motor to absorb much power to overcome both the resistance of the load and the brake 47. When the load on the lifting drum 46 is relatively large, the brake coil 48 is relatively weakly energized. Consequently, the motor torque requested from the motor tends to stabilize independently of the load actually acting on the cable 52.
In the circuit of fig. 2, the feedback voltage from the secondary circuit of the motor 20 is used to superimpose on the grid 152 of the thyratron 148 a voltage which precisely regulates the flow rate of the thyratron 148 in response to instantaneous changes in the speed of the motor. Feedback voltage is used both for speed regulation purposes and to produce the maximum braking force on the motor shaft during motor reversing to help the motor reversing torque change direction. rotation of its rotor.
The feedback line 114 is connected by the transformer 182 to the bridge rectifier 183 whose direct current flow passes through the wires 184 and the load resistor 185 in a
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comparison and discrimination circuit indicated on a large scale by FIG. 6 and which has a function very comparable to the comparison and discrimination circuit for controlling the saturation winding 55 of the motor as shown in FIGS. 1 and 5. The flow from rectifier 183 is filtered by capacitor 186 across line 184.
The voltage across resistor 185 is compared to a determined but adjustable reference voltage generated across potentiometer 187, the respective terminals of load resistor 185 and potentiometer 187 being connected by wire 188 and network d impedance which will be described below. A voltage source for potentiometer 187 is provided by bridge rectifier 189 connected to the secondary winding of transformer 156. The output of rectifier 189 is filtered by capacitor 192 and connected through leads 193, 194 and through resistor. current limit 195 at the terminals of potentiometer 187.
For feedback voltages less than 100% slip, the potential which appears at the terminals of resistor 185 will be lower than the determined and adjustable potential at the terminals of potentiometer 187. Therefore the difference between the voltages respectively at the terminals of each of the resistors 185, 187 will be biased in a direction such that current will flow from terminal 196 to terminal 197 of the voltage comparison network. The potential of terminal 196 of the voltage comparison network is therefore higher than the potential of terminal 197.
The current path will therefore be from terminal 196, through rectifier 198, resistor 201, connection 202, resistor 178, wire 203 and rectifier 204 to terminal '197. The ohmic value of resistor 178 is chosen to be significantly less than the ohmic value of
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resistor 201. For example, resistor 178 can be 15,000 ohms and resistor 201 can be 100,000 ohms. As a result, only a small fraction of the voltage across terminals 196,197 appears across resistor 178 which is directly in series with wire 179 to gate 152 of thy- ratron 148. As shown in the drawing, this voltage is positive with respect to the gate and is superimposed on other voltages in the gate control circuit.
For conditions such as the reaction voltage corresponds to a slip of less than 100%. the proportional network and voltage discriminator shown in fig. 6 operates as follows to control with precision the excitation of winding 48 of the brake. If motor 20 tends to accelerate, the feedback or slip voltage applied across resistor 185 decreases and the voltage difference between terminals 196,197 increases. This results in an increase in the voltage across resistor 178 and an increase in the excitation of gate 152, hence an increase in the flow rate of thyratron 148 in winding 48 increasing the force of the gate. brake 47 resulting in a tendency to reduce engine speed.
Conversely, if the motor speed decreases, the slip or feedback voltage will be increased across resistor 185 thus reducing the voltage difference between terminals 196 and 197, proportionally reducing the voltage across resistor 178 and reducing the voltage across resistor 178. positive bias voltage of the grid 152 to reduce the flow of the tube in the winding 48 and thereby reducing the stress on the brake 47 which allows the motor 20 to accelerate.
Consequently, under the preceding conditions, the circuit shown by FIGS. 2 and 6 promote good speed regulation of the hoist motor 20. The circuit and the elements of the
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fig. 2 of course cooperate with the circuit and the elements of FIG. 1 to general engine speed regulation 20.
Accordingly, both the resistance of the secondary circuit of the motor 20 and the excitation of the brake 47 vary depending on the speed and torque of the motor for the purposes of control described above.
For slips exceeding 100%, such as when the motel is inverted, the voltage across load resistor 185 exceeds the reference voltage across potentiometer 187 and the voltage difference between terminals 196 and 197 will be biased in the direction inverse with respect to the conditions which have just been described. Terminal 197 will be positive with respect to terminal 196. Under these conditions, a current will flow in the proportional voltage network from terminal 197 through rectifier 205, lead wire 202, resistor 178, rectifier 206 to terminal 196.
As a result, resistor 201 is turned off and actually all of the voltage difference is applied directly to resistor 178 although the polarity of the potential difference is the same as in the example described above.
In this case, the gate 152 of the thyratron 148 becomes strongly positive and the negative potential across the control potentiometer 168 is completely counterbalanced. As a result the thyratron will supply the maximum output voltage to winding 48 of brake 47 to impose maximum braking on the shaft of lifting drum-46. Thus, during motor reversing, the maximum brake force is imposed on the lifting drum to aid the overturning torque of the motor 20 while maintaining the drum. When stopped, the slip voltage falls below 100% and terminal 196 of the proportional voltage network becomes positive again with respect to terminal 197 and controller 29 takes over control of the thyratron
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148 as above.
But, by potentiometer 176 the thyratron 148 would be very strongly excited at the neutral position of the handle 33 of the controller. This is because of the relatively fixed positive DC voltage across potentiometer 159. However, it is desirable to substantially reduce the brake excitation at the motor off position to reduce heating losses in the brake. Consequently, the potentiometer 176 in the gate circuit is polarized in the opposite direction with respect to the potentiometer 159. The potentiometer 176 is supplied by the transformer 155 and the bridge rectifier 207 which supplies it with a DC voltage through the wires 208,209 and the capacitor of filter 212.
However, line 209 comprises in series the contacts 213 and 214 actuated by the coils H and L; both contacts are normally closed. Resistor 215 may optionally be placed across contact 213 actuated by the rise relay. Consequently, with the handle 33 of the controller in its neutral or off position, the two contacts 34,35 thus being open and the coils 27,28 of H and L both being de-energized, the contacts 213,214 of the contactors are both closed and potentiometer 176 circuit is closed. The voltage across potentiometer 176 is normally set to exceed the gate bias voltage across potentiometer 159 by an amount sufficient to render gate 152 negative for most values of the superimposed AC voltage.
The thyratron 148 is advantageously set to turn on for peak values of the superimposed AC voltage so that the thyratron provides only a low output voltage to the brake winding 48. The brake 47 is therefore little supplied when stationary. Of course the voltage across the potentiometer 176 can advantageously be adjusted to
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any value to provide any desired effect in the Thyratron 148 'grid circuit.
If the handle 33 of the controller is maneuvered, for example in the descent direction and engages the coil 28 of L, the contactor contact 214 is open and the potentiometer 176 is no longer supplied. As a result, the controlling role of controller 29 and the feedback circuit is fully restored. When the handle 33 of the controller is moved in the up direction, the contact 214 of the contactor is closed and the contact 213 of the contactor opens following the engagement of the coil 27 of H.
However, because of the resistor 215 which bypasses the contact 213, a reduced but determined part of the negative voltage with respect to the gate 152 remains at the terminals of the resistor 176. This potential prevents the positive DC bias voltage at the terminals of the potentiometer. 159 to reduce the general average excitation of the brake 47 when the motor is operating in the up direction. The differential effect mentioned above is advantageous in that it increases the lifting and breaking capacity of the motor in the up direction for which the load itself normally gives the adequate braking force on the motor. motor shaft.
Fig. 3 shows an embodiment of the circuit similar to that of fig 2 but in which the reaction or slip voltage of line 114 is applied directly to the circuit of gate 152, the proportional and discriminator voltage circuit of FIGS. 2 and 6 being omitted. In the circuit of fig. 3 the reference codes for analog components are the same as in fig 2.
The output of the feedback voltage bridge rectifier 183 is applied through line 184 directly to the end terminals of feedback potentiometer 216. The movable slider of potentiometer 216 is connected directly to gate wire 1791
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The operation of the circuit of FIG. 3 is quite similar to that of FIG. 2 and that of FIG. 6, except that there is no discrimination in this circuit between the feedback voltages above and below a predetermined value. However, a comparable precision adjustment of the excitation of the brake 47 is obtained by the circuit of FIG. 3.
For example, if motor 20 tends to accelerate, the feedback or slip voltage across wires 114 will decrease, thus reducing the negative potential across potentiometer 216. As a result, grid 152 will become more positive to increase power output. by the thyratron to the winding 48 of the eddy current brake 47, thereby increasing the braking force on the motor and tending to reduce its speed.
Conversely, a reduction in the speed of the motor will proportionally increase its reaction or slip voltage in order to increase the negative potential at the terminals of the potentiometer 216 and tend to reduce the excitation on the grid 152, hence the reduction in the excitation on winding 48 of the brake and thus allow the motor to pick up speed.
The circuit of FIG. 4 shows an embodiment of the invention in which the reaction of the secondary circuit of the motor 20 to the brake control circuit is completely eliminated. In the circuit of fig. 4, the gate wire 179 is connected directly to the output terminal of potentiometer 176 and the excitation of the brake is at all times controlled by the position of the handle 33 of the controller and the corresponding mutual inductance between the windings 102 and 104 from the controller.
The circuit of FIG. 4 does not control the speed and torque of the motor as closely as the circuits of fig. 2 and 3 due to the lack of a regulating effect on the brake during speed fluctuations which occur at a fixed position
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of the controller handle. However, since the effects of torque control and primary speed on the motor occur in the secondary resistance circuit of the motor, the brake control circuit of fig. 4 will provide sufficiently precise control in many cases.
Fig. 2 shows that the circuit between the thyratron 148 and the winding 48 of the brake 47 can be provided at will with control elements which eliminate the whole system in the event of either a short circuit or a circuit break in the brake winding. For this purpose, a. DR differential relay numbered 217 has been provided; controls the contact of the DR contactor relay numbered 218 in wire 37 of fig. 1. The differentiated relay 217 has both serle and shunt engagement coils. The 219 series engagement coil is in series with wire 143. The shunt engagement coil 220 is in parallel with the brake winding 48, across wires 142,143 through wire 222.
Each of the potentiometers 223,224 and the capacitor 221 provides the means of adjusting the relay with respect to the normal conditions of voltage at the terminals of the wires 142,143 and of the current flowing in the wire 143.
Under normal current and voltage conditions, the DR 217 relay will have no action and contact 218 will be normally closed. However if a short circuit occurs across the brake winding 48, the overcurrent crossing line 143 will cause series coil 219 to operate and actuate relay 217; contact 218 opens and cuts power to the entire system. Likewise, if a break occurs in coil 48, the voltage between wires 142,143 may increase when conditions are such that coil 48 normally draws a large current. As a result, the shunt winding 220 of the relay will operate it and open contact 218 again cutting power to the entire system.
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The mechanical brake 45 is of the type normally used but which has an engagement coil 225 connected by the wires 226 to the line 21 for supplying the current to the primary of the motor. Accordingly, under all conditions in which the motor is supplied with voltage at the terminals of its primary windings, the coil 225 is energized and releases the mechanical brake 45.
As shown in Figs. 14 and 15, the induction controller 29, schematically shown in FIG. 1 preferably comprises a rotary apparatus provided with a casing 229 to support the circular magnetic armature 230. The rotor core or armature 105 is mounted axially in the carcass on? tree 231; it can be placed in different angular positions by means of the wedge 232 as will be described later in detail. The shaft 231 extends through the front wall 233 and carries the handle 33 of the controller. The shaft 231 also extends through the rear wall 228 and is here provided with a cam 234 which actuates each of the operating buttons of the contacts 34, 35 as shown in FIG. 14.
The cam 234 can be provided with a peripheral notch 235 in which the click, with a ball pressed by a spring, can be accommodated to maintain the handle 33 in the neutral position of the controller for which the two contacts 34,35 are open.
Moving the handle clockwise as shown in fig. 14 rotates the cam 234 and removes the ball 236 from the notch 235 provided in the cam. By this movement of the cam, the contact 34 closes by sliding on the surface 237 of the cam. The operating button of the contact 35 is not released during the movement of the handle 33 in the direction of clockwise.
By moving the handle 33 in the opposite direction to that of the needles of a clock, one presses on the operating button of the
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contact 35 which slides on the surface 238 of the cam 234, Each of the surfaces 237, 238 of the cam is provided with notches 239, 240 in which the ball 236 is received when the handle 33 is in its position. extreme position in any direction of its movement. The total movement or stroke of the handle 33 between its extreme positions is advantageously limited to 90.
The laminated sheet magnetic armature 230 can be provided either with salient poles or with distributed winding poles for the primary and secondary windings of the controller. This is the well-known arrangement of the poles with distributed winding shown in FIG. 15. To simplify the following application, figs. diagrams 12 and 13 however show a construction with four salient poles. Of course, multiple different pole arrangements are feasible and can be used.
As Figs. 12 and 13 show, the magnetic armature 230 is provided with opposed primary poles 243,244 and corresponding opposed secondary poles 245,246 offset by 90 from the former. The primary winding 102 can be wound on the two poles 243,244 as it is drawn and this in such a way that the magnetic flux produced by each of the windings on each of the primary poles 243,244 is in the direction of the arrows 241,242 of fig.12.
The rotor 105 advantageously carries a split ring made of rolled sheets. Two arc-shaped and magnetically insulated armature sections 247,248 are arranged concentrically with respect to the curved pole faces of the primary and secondary poles. The air gap between the periphery of the rotor and the pole flanges will preferably be uniform to reduce the variations in the magnetizing current absorbed by the primary windings during the rotation of the armature. Each of the segments
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frame 247.248 is magnetically separated by the gaps 249.250 located between them. As a result, there is little or no leakage flow between the segments of the frame.
As an example of a controller suitable for a combination of the circuits of FIGS. 1 and 2, the secondary winding 103 in the grid circuit of the thyratron 56 can be wound on the secondary pole 245 and the secondary winding 104 in the grid circuit of the thyratron 148 can be wound on the secondary pole 246. In practice, the secondary windings can be distributed between the secondary poles.
As shown in fig. 12, with the rotor in the neutral position. the air gaps 249,250 are aligned with the middle of these poles 243,244 and the magnetically continuous segments @@ getor form a bridge between the respective primary and secondary poles. In this position, the theoretical output voltage of secondary windings 103,104 is zero. The flux path generated by the primary windings is shown for flux lines 253,254,255,256. The fluxes generated by each of the primary windings opposed in the primary poles, res 243,244 are destroyed in the secondary poles 245,246.
As a result, the resulting flux in the secondary poles is zero and the output voltage of the secondary windings 103,104 is zero.
It will be noted that in FIG. 12, the air gaps 249,250 of the split-ring rotor are actually outside the magnetic circuit formed by the rotor segments 247,248 between each of the primary and secondary poles. The air gap surfaces of the rotor segments 247,248 preferably have an angular extent of about 165 for a four pole system and the like. Quence, they embrace practically the entire angle between the centers of the primary and secondary poles.
Therefore, with the handle 33 in the neutral position as
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shown in fig. 12, no flow line on paths 253-256 should cross air gaps 249,250. When the rotor 105 is placed in the position of FIG. 13 air gaps 249.
250 are moved and are in the magnetic circuit of the flux lines 254,256 and the parts of the rotor 247,248 magnetically cut, form the connection between each of the primary and secondary poles. As a consequence, the flux which circulates along the paths 254,256 is much lower than the flux which follows the lines 253,255 because the latter continues to pass through the uninterrupted parts of the magnetic circuit of the rotor segments 247,248. As a result, the flux following paths 254,256 does not counterbalance the flow of paths 253,255 and there is a resultant flux that passes through secondary poles 245,246 which induces a voltage in secondary windings 103,104.
Fig. 13 shows the position of the rotor for which the air gaps 249,250 have their maximum efficiency in reducing the flux which follows the paths 254,256 to its minimum value. In this position of the rotor, the output voltage of the secondary windings is at its maximum. Winding 103 in the circuit of thyratron 56 tends to make grid 58 positive. Winding 104 in the thyratron circuit 148 tends to make grill 152 negative. So with the controller in the position of fig. 13, the thyratron 56 gives the maximum power for the maximum speed and torque of the motor 20 and the thyratron 148 provides the minimum power for the minimum effort on the brake 47.
The rotor positions intermediate between those shown in fig. 12 and 13 will give intermediate output voltages on each of the secondary windings 103,104 and it will result. intermediate effects on each of -thyratrons 56 and 148.
When the motor 20 is used to drive the movements
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mens a bridge or a carriage in an overhead crane, as has been pointed out, it is possible to remove the brake 47 and its air-cuit. In this case, there is no secondary winding 104 in the controller. The secondary winding 103 is then advantageously wound on the two secondary poles 245,246 and at the neutral position of the handle 33 of the controller, the air gaps 249,250 and the armature segments 247,248 are arranged symmetrically as shown in FIGS. 12 and 16. Consequently, the conditions of excitation of the thyratron 56 will be the same for the two directions of movement of the handle.
When the motor 20 is used for the lifting movement of the bridge, and the brake 47 is connected, the rotor segments 247,248 and the air gaps 249,250 can optionally be arranged asymmetrically with respect to the handle 33 of the controller and the poles. primary controller as shown in fig. 17. This has the effect of reducing the motor torque and increasing the brake excitation for the downward direction of the controller handle and on the other hand increasing the motor torque and reducing the brake excitation. for the up direction of the controller handle.
The asymmetric mounting of the split ring rotor 105 on the shaft 231 is conveniently done by providing eccentrically arranged shim grooves on the rotor 105. The shim 232 by means of which the rotor 105 is mounted on the shaft 231 can be placed. in one or the other of the grooves 257,258.
Groove 258 is offset approximately 186 from groove 257. Groove 257 is radially aligned with the between. irons 249,250. As shown in fig. 16, the handle 33 is aligned with the air gaps 249,250 when the shim 232 is placed in the groove 257. Accordingly, the output of the two secondary windings 103,104 will be zero at the neutral position of the handle as shown in FIG. 16. Any movement of the poig-
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Born in either direction ... from the neutral position, will give symmetrical excitation characteristics for circuits controlled by the secondary windings.
However, when the wedge 232 is placed in the groove 258, as shown in fig. 17, the air gaps 249,250 and the segments 247,248 will be asymmetrical with respect to the neutral position of the handle 33. If, in fig. 17, the handle 33 is moved clockwise, that is ie in the closing direction of contact 34 and the up direction, the two secondary windings 103 and 104 will have a higher output voltage than would otherwise be the case. The torque of the motor will thereby be increased and the excitation of the brake reduced in a corresponding manner as has been said previously.
If in fig. 17 the handle 33 is moved in the opposite direction to that of clockwise, that is to say in the closing direction of the contact 35 and the descent direction, the two secondary windings 103 and 104 will initially have a Abnormally low output voltage because air gaps 249,250 move past the midpoints of the primary pole faces and the increase in output voltage in both windings will be delayed. The torque will be relatively low and the excitation of the brake relatively high, as previously mentioned.
The various potentiometers in the gate circuit of thyratron 148 can be adjusted in such a way that in the last five degrees of movement of handle 33 in the down direction the brake 47 is not energized at all and that in the last twenty degrees of movement of the handle 33 in the up direction, the brake 47 is fully de-energized.
This differential effect is obtained by the angular offset of the wedge 232 by 6 relative to the axis of the air gaps. It is also advantageous that the handle 33 has 3 dead travel.
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stopped before closing one or the other of the contacts 4.35; this, plus the 12 from the cumulative rotor asymmetry, justifies the difference of 15 between the points of the handle travel in one direction or the other at which the brake is totally de-energized.
As shown in fig. 7 the portions 60 of the secondary resistor in the rotor circuit of the motor 20 may optionally be provided with a manual switch 260 to optionally remove a part of the resistance in the secondary circuit of the motor. Switch 260 is under operator control and closing it will increase the motor output torque even if the controller handle is in a low speed position. For example, in the event of lifting an excessive overload, closing switch 260 will short-circuit portion 261 of resistors 60, thereby increasing secondary current, motor torque, and lifting force. though the controller handle is in a relatively low speed position.
CLAIMS.
------------------------------ l.- Device controlling the speed of an electric motor characterized by a reaction connection from motor to a circuit which discriminates between reaction voltages above and below a predetermined value and which is connected to the control element of an electronic valve, the anode of which is connected to a speed control impedance. associated with the engine.