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Dans diverses applications mécaniques, il est nécessaire de contrôler la vitesse de rotation d'un organe, de la limiter supérieurement ou inférieurement ou de réaliser une action déterminée lorsque cette vitesse atteint une valeur de référence préalablement fixéeo
Lorsqu'il s'agit, par exemple, de véhicules à moteurs électriques, il est nécessaire de limiter la vitesse de rotation de chaque moteur pour éviter que en cas d'adhérence déficiente, le moteur n'atteigne une vitesse de rotation suscep- tible de l'endommager;
il peut être nécessaire également de produire une action, par exemple un changement d'excitation des pôles principaux ou auxiliaires, lors- qu'une vitesse de référence prédéterminée est atteinteo
Pour de telles applications, un bon dispositif de commande en fonction de la vitesse doit posséder des qualités contradictoires. En effet, il faut que ce dispositif soit robuste, résiste aux trépidations et aux chocs sans..se dérégler, fonctionne sans retard important, éventuellement dans les deux sens de marché, qu'il soit économique et d'un entretien aussi réduit et aussi facile que possible.
Les nombreux dispositifs actuellement connus réalisent mal ces condi- tions. Les dispositifs mécaniques à force centrifuge conviennent difficilement aux organes soumis à des trépidations et à des chocs; ceux qui,utilisent des ta- chymètres à intégration fonctionnent avec un retard trop grand ; les dispositifs électriques comportant des contacts intermittents ou des contacts glissants sont sujets à usure et demandent un entretien relativement important ; ceux qui, dans le cas de véhicules à moteurs électriques, utilisent des générateurs électriques entraînés directement par les essieux fournissent, en raison de la vitesse rela- tivement faible de rotation des essieux, une puissance insuffisante pour agir di- rectement sur un relais ou dispositif de protection robuste ;
deplus, comme cette puissance augmente progressivement avec la vitesse, au voisinage de la vitesse de référence le dispositif de protection est très sensible aux chocs et vibrations, ce qui produit une dispersion de la vitesse réelle de fonctionnement.
Il ne serait pas économique d'entraîner les générateurs électriques à plus grande vitesse au moyen de transmissions par engrenages ou par courroies, ou de les caler sur l'axe des moteurs de traction où la place nécessaire ferait le plus souvent défauto D'autre part, l'amplification de la tension des généra- teurs poserait un problème pour la régulation de la tension de la source d'alimen- tation de l'amplificateur, notamment si on employait comme source la batterie d'accumulateurs du véhicule et si le relais devait fonctionner avec quelque pré- cision sous une tension ou un courant bien déterminé.
Dans tous les cas, les relais ou dispositifs de protection ou de com- mande fonctionnant avec une tension ou un courant déterminé, présentent toujours une dispersion qui oblige à garder une marge de sécurité et entraîne des écarts entre la vitesse de référence fixée et la vitesse réelle de fonctionnement, ainsi que des risques de fonctionnement intempestif du systèmeo
La présente invention a pour objet de nouvelles commandes électriques devant être mises en jeu pour des vitesses prédéterminées d'organes en rotation et évitant les inconvénients, rappelés ci-dessus, des dispositifs connus.
Ces nouvel- les commandes sont essentiellement caractérisées en ce que les organes en fonction de la vitesse desquels une commande doit être effectuée, entrainent des généra- teurs électriques dont les tensions, qui peuvent agir individuellement ou être reliées totalement ou partiellement en parallèle entre elles et/ou avec d'autres tensions d'origine quelconque en fonction desquelles une commande doit aussi être effectuée, sont appliquées, par l'intermédiaire de valves comportant un seuil de tension et éventuellement d'amplificateurs, sur des dispositifs fonctionnant par tout ou rien.
Si l'on emploie des amplificateurs, ceux-ci ne sont mis en service qu'au moment où les dispositifs fonctionnant par tout ou rien doivent être ali- mentés ; leur échauffement et leur importance sont ainsi notablement réduitso
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Avec des dispositifs fonctionnant par tout ou rien, la dispersion de fonctionnement est sang. inconvénient.
De plus, conformément à l'invention, si l'on doit protéger plusieurs moteurs, comme c'est le cas des véhicules moteurs électriques sur rail, on peut utiliser une grande partie du dispositif de commande en commun pour tous les mo- teurs
En se référant aux figures schématiques ci-jointes, on va décrire des exemples, donnés à titre non limitatif, de mise en oeuvre de l'invention. Les dis- positions de réalisation qui seront décrites à propos de ces exemples, devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dis- positions équivalentes pourront être aussi bien utilisées sans sortir du cadre de celle-cio
Dans l'exemple représenté sur la Fige 1, on supposera qu'il s'agit pour fixer les idées, d'un véhicule moteur à plusieurs essieux.
Chacun des es- sieux, non représentés, dont on veut par exemple limiter la vitesse, entraîne un alternateur, de préférence magnétoélectrique ou magnéto, tel que 1, dont la ten- sion est redressée par un pont de redresseurs tel que 2. Les ponts des redresseurs sont connectés en parallèle du côté redressé entre les connexions communes 3 & 4, et la tension redressée, lissée par exemple au moyen d'un condensateur 5 disposé en parallèle avec les ponts de redresseurs 2, est appliquée à un potentiomètre 60 La prise ajustable 7 du potentiomètre 6 est connectée à une diode régulatrice 8 qui peut être, de préférence, une diode au silicium à effet Zener, connectée par la borne 9 à un second potentiomètre 10 pourvu d'une prise ajustable 11.
Le sens direct de la'diode régulatrice 8 est celui qui va de la prise réglable 7 du rhéo- stat 6 à la borne 9 du potentiomètre 10, et les redresseurs 2 sont montés dans le sens qui rend la connexion commune 4 positive.
La prise ajustable 11 du potentiomètre 10 et la connexion commune 4 sont connectées aux bornes d'entrée 12 & 13 d'un amplificateur à courant continu 14 d'un type quelconque connu convenable, de préférence à transistrons à jonctions, dont les bornes de sortie-15 & 16 alimentent un appareil connu 17 tel qu'un relais de protection, de signalisation ou de commande, ou qu'une bobine de déclenchement fonctionnant par tout ou rien. La source d'énergie 18 de l'amplificateur 14 est une source quelconque convenable, par exemple une source à courant continu dont la tension peut varier sans inconvénient dans des limites importantes, par exemple la batterie d'accumulateurs du véhicule,utilisée en tout ou partie.
Facultative- ment, un contact 19 d'un type connu permet de couper la connexion entre la prise ajustable 7 du potentiomètre 6 et la borne 9 du potentiomètre 10.
En marche, les magnetos 1 fournissent une tension croissant propor- tionnellement à la vitesse des essieux. La magnéto qui donne la plus grande ten- sion, applique au potentiomètre 6, par l'intermédiaire de son pont de redresseurs 2 et du condensateur 5, une tension redressée et lissée Um sensiblement constante pour une vitesse donnée et de sens tel que la connexion commune 4 est positive par rapport à la connexion commune 3.
La différence de tension entre la connexion commune 4 et la prise ajustable 7 du potentiomètre est une fraction constante de la tension redressée Ume
Cette prise ajustable ? a une position telle que pour une vitesse VO prédéterminée, par exemple pour la vitesse limite des moteurs, à laquelle le dis- positif de commande 17 doit fonctionner, la différence de tension entre la prise ajustable 7 et la borne 9 du potentiomètre 10 soit égale à la tension inverse li- mite UO de la diode régulatrice 80 Tant que la vitesse V est inférieure à la vi- tesse VO correspondant à la tension inverse limite de la diode régulatrice 8, il ne passe aucun courant dans le potentiomètre- 10 et aucune tension n'est appliquée aux bornes d'entrée 12 & 13 de l'amplificateur 14, ni, par conséquent, au relais ou dispositif de commande ou de protection 17.
Pour des vitesses supérieures à VO, la tension appliquée aux bornes d'entrée de l'amplificateur est de la forme : U = A (V-VO), A étant une constante.
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La variation relative de tension ¯dU est égale à dV qui, au voisi-
U V-VO dV nage de VO, est beaucoup plus grande que la variation relative de vitesse dV.
V De cette façon, une tension est appliquée brusquement aux bornes d'entrée 12 & 13 de l'amplificateur 14 et, par suite, le relais ou dispositif de protection 17 est brusquement excité dès que la vitesse V dépasse de très peu la vitesse Vo
Comme la tension inverse limite de la diode régulatrice 8 est prati- quement constante, notamment quels que soient le courant qui la traverse et sa température dans les limites de la pratique, et que l'excitation de l'appareil de commande ou de protection 17 fonctionnant par tout ou rien apparaît brusquement, on a ainsi un dispositif fonctionnant à une vitesse bien définie VO, pratiquement sans dispersion, insensible à la température, aux variations de tension de la source 18 d'alimentation de 1 amplificateur 14, aux trépidations du véhicule,
ne comportant pas d'organes mobiles (en dehors des magnétos très robustes et du re- lais 17), d'un ajustage facile au moyen de prises âjustables sur les potentiomè- tres, ne vieillissant pas et ne nécessitant pas d'entretien, notamment si l'ampli- ficateur est du type magnétique ou du type à transistrons à jonctions et écono- mique, car, quel que soit le nombre d'essieux, on peut utiliser les mêmes organes :
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 et 19 pour assurer un fonction- nement relatif à tous les essieux:,,
On voit, d'autre part, que le potentiomètre 10, 1 amplificateur 14 et le relais ou organe de commande 17 ne sont traversés par un courant qu'à partir du moment où la vitesse VO est atteinteo Il est donc possible de dimensionner ces organes pour de très courtes durées de fonctionnement sans courant, si l'action du relais 17 a pour effet, entre autres, de couper l'alimentation de potentiomètre 10 par un moyen connu, tel ue le contact auxiliaire 19 à réarmement au repos.
Cette action est possible et préférée, notamment lorsque le fonctionnement du dis- positif tachymétrique n'est demandé que pour un seul sens de variation de la vi- tesse, par exemple pour une vitesse croissante s'il s'agit d'une vitesse limite d'emballement.
La réalisation qui vient d'être décrite à titre d'exemple se rapporte plus spécialement à des dispositifs limiteurs de vitesse destinés à limiter la vitesse des essieux d'un véhicule moteurs Si, au lieu de limiter la vitesse des essieux, on voulait produire, à une vitesse déterminée, une opération telle que par exemple, le changement d'excitation des pôles principaux ou auxiliaires des moteurs, etc...le même dispositif pourrait être utilisé sans autres modifica- tions éventuelles que celle de l'ajustage des potentiomètres et le remplacement du relais ou dispositif de protection 17 par un relais ou dispositif de commande ou de contrôle déclenchant l'opération voulue par un moyen approprié connu..
On peut aussi combiner plusieurs commandes fonctionnant pour des vi- tesses prédéterminées distinctes, par exemple pour une vitesse limite et pour une vitesse correspondant à un changement d'excitation,, C'est ainsi que sur la Figo 1, on a représenté, en les repérant par les mêmes numeros mais à indice prime, les organes d'une seconde commande analogue et fonctionnant de manière analogue à ceux de la commande déjà décrite.
La prise 7 correspond à la vitesse de référence la plus grande, par exemple la vitesse limite des moteurs, et la prise 7' correspond à une vitesse de référence plus petite, par exemple celle de modification de l'excitation des pôles auxiliaires; l'amplificateur 14' agit sur le relais ou organe de commande ou de contrôle 17' qui produit, par des moyens connus, l'opération que l'on désire réaliser à cette vitesse,Il va de soi que l'invention s'applique à un nombre quelconque de vitesse de référence,.
les tensions-images des vitesses effectives étant fournies par les mêmes magnétos, et un jeu d'appareils-tels que 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 & 19 de construction et de réglage identi- ques ou seulement analogues, étant prévu pour' chaque opération à commander, la
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source d'alimentation 18 des amplificateurs 14 étant de préférence communeo
Les réalisations qui viennent d'être décrites en supposant qu'il s'a- gissait de vitesses limites pu de référence pour des essieux de véhicules moteurs, s'appliquent aussi bien à des vitesses limites ou de référence d'arbres quelcon- que, tournant à des vitesses quelconques et pouvant'appartenir à des appareils de nature quelconque, tels que machines tournantes en général,
groupes principaux ou auxiliaires, turbines, moteurs thermiques, etc... Les magnétos peuvent être' de mê- me type ou de types différents et fournir, à la vitesse limite ou de référence des machines correspondantes, des tensions égales ou différentes. Dans ce dernier cas, suivant l'invention', on prévoit l'emploi de transformateurs ou/et de potentio- mètres pour ramener toutes les tensions redressées, lorsque les vitesses limites ou de référence sont atteintes, à la même valeur correspondant à la tension inver- se limite de la diode régulatrice commune.
On peut aussi, suivant l'invention, faire agir sur le même jeu d'appa- reils communs d'ajustage, d'amplification et de protection ou de commande,les ten- sions produites par des magnétos proportionnellement aux vitesses d'organes en ro- tation et d'autres tensions quelconques alternatives, ondulées ou continues qu'on désire limiter par le même 'dispositif de protection. Ses tensions quelconques peu- vent être transmises par des transformateurs de tension, des redresseurs et/ou des potentiomètres, comme on l'a représenté Fige 2, dans laquelle on a supposé que l'on voulait appliquer à des bornes 3 & 4, identiques aux bornes .3 & 4 de la Fig.
1, trois tensions en parallèle, étant entendu que l'on pourrait avoir un beaucoup plus grand nombre de tensionso
Une première tension est fournie par une magnéto 1 et un pont de re- dresseur 2, comme dans la Fige 1. Une seconde tension, supposée alternative, à laquelle on désire fixer un maximum, telle que la tension d'une magnéto, d'une machine tournante, une tension d'alimentation, etc... est connectée aux bornes 20 d'un transformateur de potentiel tel que 21, dont le secondaire 22 donne pour la tension limite du primaire, une tension égale à la tension de la magnéto 1 à la vitesse limite et qui est redressée par les redresseurs 23 de même sens que les redresseurs 2 et appliquée aux connexions communes 3 & 4 avec la même polarité.
Une troisième tension, supposée continue, à laquelle on désire fixer aussi un maximum, est appliquée à un potentiomètre tel que 24 entre sa prise extrême 25 et la borne commune 3 ; la prise intermédiaire 26 est connectée à la connexion commu- ne 4 à travers un redresseur 27 de même sens que les redresseurs 2 & 23e La prise 25 et la prise 26 du potentiomètre sont telles que la tension limite fournie par le potentiomètre 24 entre les connexions communes 3 & 4 soit égale à la tension redressée limite des autres sources.
Le redresseur 27 a pour but d'empêcher le retour des autres circuits par le potentiomètre 240
Dans les réalisations qui viennent d'être décrites, les relais ou dis- positifs de commande ou de protection fonctionnent lorsqu'uns tension engendrée par une magnéto ou par une autre source quelconque, dépasse une valeur de réfé- rence. La Fige 3 représente un exemple de réalisation où les relais ou dispositifs de commande ou de protection, non représentés, fonctionnent lorsqu'une tension tombe au-dessous d'un minimum.
Dans ce cas, une proportion déterminée de chaque tension redressée de la magnéto correspondant à un organe auquel on veut fixer un minimum de vitesse, ou de chaque tension alternative redressée, ou de chaque tension continue à la- quelle on veut fixer un minimum, est connectée en série avec une source auxiliaire de tension continue.
Cette source auxiliaire peut être d'un type quelconque connu, par exemple une pile, ou une magnéto associée à son redresseur et tournant à une vitesse constante ou variable, ou deux bornes d'un potentiomètre alimenté par une source continue variable à travers une diode régulatrice, et sa polarité est tel- le qu'elle tend'à rendre la connexion commune 4 positive par rapport à la connexion commune 3, et la proportion déterminée de la tension à laquelle on veut fixer un minimum est en opposition avec elle.
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Il n'est pas nécessaire que la tension de la source auxiliaire soit constante ; elle peut aussi être fonction de la vitesse ou de la tension à limiter inférieurement pourvu qu'entre le maximum et le minimum de cette vitesse ou-de cette tension, elle ne prenne pas de valeur,telle que la tension inverse limite de la diode régulatrice 8 soit atteinte ou dépassée
Comme sur la Figo 2, on a représenté trois dispositifs générateurs ou transmetteurs de tensions à contrôler, reliées en parallèle, mais il pourrait y en avoir un plus grand nombreo Une première tension est fournie par la magnéto 1', re- dressée par les redresseurs 2 et appliquée à un potentiomètre 28 dont la prise ajus- table 29 prélève une fraction;
cette prise ajustable 29 est connectée à une con- nexion commune 30 par l'intermédiaire d'un contact auxiliaire ou appareil équiva- lent tel que 31 fermé d'une façon quelconque connue lorsque la vitesse de l'arbre entraînant la magnéto 1 est plus grande que son minimum, par exemple lorsqu'-elle à la valeur normale.
La source auxiliaire de tension continue 32, de préférence commune aux trois tensions à contrôler avec lesquelles elle est en série, est connectée par son pôle positif à la connexion commune 4 et par son pôle négatif à la con- nexion commune 300
Un redresseur 33 laisse passer le courant allant de la connexion com- mune 3 vers la connexion commune 4.
Une deuxième tension, supposée alternative, est fournie par un trans- formateur 21, analogue à celui de la Fig. 2, dont le primaire 20 reçoit la tension alternative à limiter inférieurement, et le secondaire 22 alimente un pont de re- dresseurs 23 et un potentiomètre 34 dont la prise réglable 35 est reliée à la con- nexion 30 par un contact tel que 31, un redresseur 33 étant disposé comme il a été indiqué pour la première tension.
Le troisième dispositif transmetteur d'une tension à contrôler, ten- sion supposée continue, comporte aussi un contact tel que 31 et un redresseur 33, la tension continue arrivant sur un potentiomètre 36 entre les bornes 3 & 37, et une fraction de celle-ci étant appliquée par la prise 38 entre la borne 3-et la connexion 300
Les connexions, communes 3 & 4 sont reliées, comme dans la Fige 1, à des organes tels que : 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 qui ne sont pas représentés sur la Figo 3.
Les potentiomètres 28,34 & 36, les redresseurs 33,et les contacts 31 jouent le même rôle dans les trois dispositifs et sont identiques ou seulement analogues, pouvant différer entre eux par leur dimensionnement et/ou par leur ajustage. Chaque potentiomètre est déterminé et ajusté pour que la valeur minimum de la vitesse ou de la tension alternative ou continue à limiter inférieurement, donne avec la source auxiliaire 32, une tension différentielle correspondant à la tension inverse limite de la diode 8 ou 8' et pour que la valeur maximum de la, vitesse ou de la tension donne avec la source auxiliaire 32, une tension différen- tielle de préférence nulle ou positive, mais de toute façon inférieure en valeur absolue à la tension inverse maximum que peut supporter le redresseur 33 corres- pondant.
Le fonctionnement analogue pour les trois dispositifs est le suivant.
Lorsque la vitesse ou la tension alternative ou continue atteint une valeur supé- rieure à son minimum, par exemple sa valeur normale, le contact auxiliaire ou é- quivalent 31 correspondant se fermée A ce moment la tension différentielle entre la source de tension continue 32 et la tension prélevée sur les potentiomètres 28, 34 ou 36 par les prises ajustables 29,35 ou 38 est trop faible pour faire passer un courant inverse dans la diode 8 ou 8' de la Fige 1.
Si la vitesse ou la tension monophasée, ou la tension continue, décroît, la tension différentielle augmente jusqu à ce qu'elle atteigne la valeur correspondant à la tension limite inverse de la diode 8 ou 8 , ce qui provoque, comme dans le cas de limitation à
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maximum, le passage d'un courant dans le potentiomètre 10 ou 10' de la Fige 1 et le fonctionnement du relais ou dispositif de protection ou de commande 17 ou 17'.