Régulateur automatique de vitesse La présente invention se rapporte à un régula teur automatique de vitesse pour une machine ayant un arbre entraîné en rotation à partir d'une source de puissance à une vitesse angulaire qui doit être maintenue sensiblement égale à une valeur cons tante de réglage,
un détecteur sensible à la valeur de la vitesse angulaire instantanée et donnant un signal si cette vitesse devient différente de la valeur de réglage, ce régulateur détecteur com mandant des moyens agissant sur la source de puis sance dans le sens qui tend à ramener la vitesse vers la valeur de réglage.
Un tel régulateur trouve notamment son application aux turbines hydrauli- ques en vue de maintenir la vitesse de la turbine sen- siblement constante pour l'entraînement en rotation d'un alternateur électrique dans des conditions sta bles déterminées.
C'est en agissant sur le disposi tif de vannage de la turbine, c'est-à-dire sur un dispositif qui permet de modifier le débit d'eau traversant la turbine, que le régulateur remplit son office de maintenir la vitesse. de la turbine constante.
De tels régulateurs présentent généralement le phénomène connu sous le nom de pompage , c'est- à-dire des oscillations à longue période.
La présente invention a pour objet un régula teur automatique de vitesse qui est exempt de cet inconvénient et qui est caractérisé par un dispositif correcteur qui est sensible au sens dans lequel la vitesse angulaire de l'arbre varie et qui coopère avec le régulateur de manière à laisser celui-ci agir normalement tant que lesdits moyens n'ont pas encore eu pour effet d'inverser le sens de variation de la vitesse détectée, et à modifier, en s'y opposant, l'action desdits moyens dès que ledit sens s'inverse.
Une forme d'exécution particulière de l'objet de l'invention est ci-après plus amplement décrite, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la fig. 1 est un schéma d'une installation pour la régulation d'une turbine hydraulique équipée de cette forme d'exécution; la fig. 2 est un graphique illustrant les performances de l'installation.
On se référera d'abord à la fig. 1 qui concerne la régulation d'une turbine hydraulique 5 dont on voit en 1 le tachymètre de régulation et en 6 le dis positif de vannage de la turbine ont la commande est reliée au tachymètre 1.
Le tachymètre 1 est entraîné ici par un moteur électrique 2 alimenté par le courant de sortie 3 de l'alternateur 4 calé sur la turbine 5, ce tachymètre pourrait être entraîné de toute autre manière con nue.
Le dispositif de vannage 6 de la turbine est manoeuvré par un cylindre à huile 7, -dont le piston 8 reçoit de l'huile sous pression sur sa face droite ou gauche; suivant la position en: hauteur de la soupape 9, liée au tachymètre 1 par la timonerie 10.
Pour ne demander au tachymètre que des efforts très faibles, on a prévu à titre d'exemple, parmi plusieurs dispositifs utilisables, un servomoteur 11, à piston 15, dont la petite surface reçoit directement l'huile sous pression produite par la pompe 12, tan dis que la grande surface, alimentée par un orifice calibré 13,a un orifice d'évacuation 14 dont le débit est commandé du tachymètre.
On se référera au graphique de la fig.- 2 où l'on a porté en abscisses le temps et en ordonnées les couples et les vitesses. Si, à l'instant t1, le -couple résistant C, diminue brusquement de<I>a</I> en<I>b,</I> la vitesse augmente, l'index du tachymètre monte et découvre l'orifice 14 (fig. 1), ce qui fait tomber la pression sur la face supérieure du piston 15, qui monte et suit le tachymètre avec précision et éner- gie,
soulevant le point A de la timonerie 10 et abais sant par suite la soupape 9.
L'huile sous pression est envoyée, par cette sou pape abaissée, sur la face droite du piston 8. Le piston 8 se déplace donc vers la gauche et ferme progressivement le dispositif de vannage.
Le couple moteur C,n diminue suivant la droite acew (fig. 2) dont la pente ou vitesse de fermeture est limitée par le débit de la pompe 12, pour éviter des coups de bélier.
A l'instant t2, le couple moteur Cm devient égal, au couple résistant C,. (point c de la fig. 2). Il fau drait là arrêter la manoeuvre du vannage, mais la vitesse N est trop grande; (point Y de la fig. 2).
Le tachymètre continue donc à commander la ferme ture du vannage, jusqu'au point W où la vitesse retrouve sa valeur normale N,. La manaeuvre du vannage va donc deux fois trop loin, le couple moteur est trop petit de wwl, le tachymètre va com- mander l'ouverture, ce qui se traduit par des oscil lations à longue période ou pompage.
Pour amortir ces oscillations, un appareil d'ac tion, correctrice détecte le signe de l'accélération et interdit la fermeture quand la vitesse diminue et l'ouverture quand la vitesse augmente.
Ainsi (fig. 2), lorsque la vitesse N diminue à partir de Y, l'appa- reil arrête la fermeture du vannage en, Z (temps t3), un peu après le maximum d'écart de vitesse. Le pompage est donc stoppé pour ainsi dire à sa nais sance, et la vitesse diminue ensuite lentement pour retrouver sa valeur dé régime.
L'appareil peut être de tout type approprié: à inertie, à mesure de la vitesse de déplacement de l'index du tachymètre, ou encore comporter un gal vanomètre 16 mesurant l'inertie du tachymètre et actionnant deux relais 17 et 18. A la fig. 1, on a représenté à titre d'exemple un appareil détectant le sens de déplacement de l'index du tachymètre 1 et plus exactement de son servomoteur 15.
La tige AF du piston 15 entraîne, par friction, un cavalier 19 attaché en E à une timonerie 20 et prolongé vers le bas- par un taquet 21 ayant une course h très faible entre les butoirs 22 et 23.
En variante, l'entraînement par friction du cavalier 19 par la tige AF peut être remplacé par tous autres moyens appropriés, notamment un dis- positif de dash-pot, et de préférence un tel dispo sitif comportant un cylindre lié à l'un des éléments et un piston se mouvant dans ce cylindre et lié à l'autre élément,
deux clapets à ressorts s'ouvrant en sens inverse et destinés à faire communiquer les deux chambres du cylindre étant prévus dans ledit piston.
Ce dispositif de dash-pot présente l'avantage d'un fonctionnement stable et fidèle exempt dés, aléas que peut présenter un entraînement par friction. La timonerie 20 porte en D une came 24 dont la pente p est réglable. Cette came obture le gicleur 25 d'un servomoteur 26. Dans l'exemple représenté, le servomoteur 26 comporte deux membranes toroïdales 27 et 28.
L'huile sous pression arrive entre les deux membranes après avoir traversé un gicleur d'entrée 29, la pression agit sur toute la surface de la grande membrane, puis s'échappe par le gicleur de sortie 25 plus ou moins obturé par la came 24.
Si la vitesse N diminue à partir d'Y (fig. 2), le tachymètre descend, abaisse F et E, donc aussi D. La came 24, qui ferme l'orifice 25, fait monter la pression qui repousse vers la droite la membrane 27 et la tige 30 portant le gicleur 25, jusqu'à ce que le jeu j2 d'équilibre soit rétabli.
Si la pente p est 10 % par exemple, le déplacement horizontal de 25-27-30 sera dix fois le déplacement vertical de D.
Cette tige 30 entraîne le tiroir 31 qui .par son déplacement dans le corps 32 ferme le conduit 33. Si le tachymètre descend légèrement, la ferme ture du vannage est rendue impossible, l'ouverture restant libre. Si, au contraire, le tachymètre monte de quelques centièmes de millimètre, le tiroir 31 est poussé vers la gauche et interdit l'ouverture du vannage, la fermeture restant libre.
L'appareil pourrait être réalisé de beaucoup d'autres manières par encliquetages mécaniques, par dash-,pot à cla pets de verrouillage sur la commande du vannage, par leviers empêchant la soupape 9 de monter ou de descendre par rapport à sa position d'équilibre, etc...