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" Perfectionnements auxs systèmes de réglage Priorité d'une demande de brevet déposée aux E.U.A., le 4.8.1926, au nom de: Hugh Montgomery Stoller .
La présente invention concerne des systèmes de réglage et elle vise à la stabilité et à la précision dans le réglage de caractéristiques mécaniques ou électriques, comme par exemple la vitesse, la fréquence ou le voltage.
Comme exemple particulier des applications de l'invention, on décrira ci-après le fonctionnement d'an sys- tème électrique renfermant une forme de réalisation de l'invention dans le but de maintenir sensiblement constante la vitesse d'un moteur électrique
On a déjà proposé, pour réglerla vitesse d'un moteur à courant continu, un système dans lequel le moteur actionne une génératrice à haute fréquence pour fournir une force électromotrice à la plaque d'un tube redresseur électrique à décharge d'espace,
par l'intermédiaire d'un filtre à bas passage qui possède une interruption assez nette à une fréquence se trouvant légèrement
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en-dessous dé* la fréquence que la génératrice débite pour la vitesse normale da moteur.[Dans le circuit de plaque da redressear se trouve ane résistance d'accouplement shuntée par an condensateur de détournement. Le voltage entre les bornes de la résistance est appliqué au. cir- cuit de grille d'on amplificateur à décharge d'espace.
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La vitesse da moteur est réglée par le passage du coa- rant de plaque de 17 amplificateur dans un enroulement de
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champ de réglage sur le motejir. Les constantes du systè- me sont telles qaT à la vitesse normale du moteur, la fré- qaence de la génératrice se trouve on peu- au-dessus de la fréquence dT inte rraptior{da filtre et correspond à un point situé sur la partie fortement inclinée néga- tivement de la caractéristique voltage -fréquence de la génératrice et du filtre combinés.
Un changement de la vitesse du moteur et par conséquent de la fréquence de la génératrice provoque une variation du potentiel appli- qué par le filtre à la plaque da redresseur, de telle manière que le changement qui en résulte dans le cou- rant qui passe dans l'enroulement régulateur de champ du moteur contrebalance le changement de vitesse du mo- tsar. Le redresseur à décharge d'espace possède une gril le pour le réglage de la décharge-et l'on fait en sorte que le débit de 1 ' amplificateur rende négatif le poten-
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tiel de grille du redresseur, d T une quantité variant avec le débit de lTamplifisatear.
Cette alimentation en retour da débit de 1 'amplificateur vers la grille du redresseur produit an effet de commande de la vitesse du moteur cumalativement avec celai qui existerait en l'absence de cette alimentation en retoar.
La forme de réalisation particulière de la présente invention qui a été représentée au dessin est on système
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qui contient les caractéristiques décrites ci-dessas mais dans lequel un retardement est introdait dans l'alimen- ta.tion en retour da débit de l'amplificateur vers la grille du redresseur, pour permettre d'obtenir la préci- sion de réglage désirée sans mouvement de chasse ou. d'oscillation de la vitesse autour d'une valeur moyenne.
L'alimentation en retour. avec retardement est obtenue au moyen d'un réseau consistant en une résistance en dérivation sur l'enroulement de champ de réglage, en an condensateur et en une résistance élevée montés en série sur ane partie de la résistance en dérivation, , et en des conducteurs reliant la grille et le filament du redresseur à travers le condensateur .
Une caractéristique de l'invention réside dans un système électrique de réglage qui comporte des moyens fonctionnant sous l'effet d'une variation d'une carac- téristiqae telle que celle mentionnée ci-dessas pour exercer sur la caractéristique ane action régulatrice insuffisante pour compenses complètement la variation èn un temps donné, et des moyens fonctionnant sous l'ef- fet des premiers moyens, 'pour provoquer sur la caracté- ristique an autre effet de réglage camalativement avec le premier effet, mais plus tard quant aa temps d'appli- cation, et d'une grandeur convenable pour compléter à peu. près exactement la compensation dans le temps donné.
D'adirés bats et d'autres caractéristiques de l'in- vention résulteront de la description donnée ci-dessous et des revendications.
La fige 1 est un schéma des circuits d'an système renfermant une forme de réalisation de l'invention et la fig. 2 est ane courbe facilitant l'explication de 1 ' invention.
On a mentionné, à titre d'exemples seulement,dans
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la description qui sait de la forme particulière de l'invention représentée au dessin, une série de valeurs particulières des vitesses, fréquences, capacités, ré- sistances, etc.
On a représenté aux dessins un moteur électrique 5 dont la vitesse doit être maintenue constante, par exem- ple à 1200 tours par minute, indépendamment des cha ge ments des conditions de fonctionnement comme les change- ments du :Voltage fourni par la ligne 6 qui amène la force motrice pour le fonctionnement du moteur, les changements de la charge (non représentée) du moteur, les changements de température, etc..
Le moteur est re- présenté sous la forme d'une machine dynamo-électrique à enroulement compound à courant continu, qui possède outre son enroulement de champ permanent en série 7 et son enroulement de champ en dérivation 8, un enroulement de champ auxiliaire en série 9 employé pour le démarrage du moteur- et an enroulement de champ auxiliaire de ré- glage 10 sous la commande d'un régulateur à tube à vide décrit ci-après.'Boas ces enroulements de champ fonc- tionnent cumulativement. Un alternateur 11 produisant une fréquence élevée, par exemple 720 cycles à 1200 tours par minute, est actionné par le moteur.
La génératrice comprend un rotor denté 12 et un sta- tor 13 sur lequel se trouvent un enroulement d'excitation 14 et an enroalement d'induit 15. Une résistance 16 est montée en série avec l'enroulement 14 pour régler la valeur du courant dans cet enroulement. Une résistance 17 est montée en série avec l'enroulement 15 pour régler la valeur du débit normal de courant de l'enroulement.
Le courant à 720 cycles provenant de la génératrice passe dans an filtre à bas passage 20 qui transmet aisé- ment pour n'importe quelle fréquence jusqu'à 700 cycles
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par seconde et produit une interruption nette pour des fréquences plus. élevées./ Te voltage de débit de ce fil - tre est appliqué à la plaque d'un tube détectear ou re- dressear à trois éleetrodes, à décharge d'espace, 21 qui par l'intermédiaire d'une résistance d'accouplement 22 ayant par exemple une valeur de 100.000 ohms, fait varier le potentiel de grille d'an amplificateur A com- prenant deux tubes à trois électrodes à décharge d'espa- ce 25 et 26. Un condensateur 27 monté sur les bornes de la résistance 22 suppor@@@ les fluctuations de voltage dans la résistance.
Ce enndensateur peut avoir par exem- ple une capacité de 0,01 m.f.
Le courant pour le champ de réglage 10 du moteur passe dans les trajets de décharge d'espace de l'ampli- ficateur A de telle sorte que l'amplificateur fait va- rier le courant dans le champ de réglage de la manière décrite ci-après. L'énergie nécessaire pour le filament des tabes 21, 25 et 26 pour les plaques des tubes 25 et 26 de l'amplificateur est fournie par an transformateur 30 , et comme on l'expliquera dans la suite, le voltage de la ligne 6 est également appliqué à la plaque des tubes 25 et 26 de l'amplificateur-. l'enroulement pri- maire 31 de ce transformateur est alimenté par une pai- re de bagues de glissement reliés à deux barres élec- triquement opposées du commutateur du moteur, ce qui fournit 80 volts à 20 cycles par seconde aux bagues de glissement.
Un enroulement secondaire 32 du transforma- teur est relié par ses extrémités aux plaques des tubes 25 et 26 respectivement et fournit du courant à ces plaques au moyen d'un circuit s'étendant du conducteur positif de la ligne 6 par l'enroulement de réglage de champ 10, le conducteur 62, les deux moitiés de l'enrou- lement 32 et les trajets de décharge dtespace des tubes
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25 et 26, et le conducteur 65, vers le conducteur néga- tif de la ligne 6. Un enroulement secondaire 35 du trans- formateur est monté en parallèle sur les 'bornes des fila- ments des tabès 25 et 26.
Un enroulement secondaire 36 da transformatear 31 est relié aux 'bornes da filament da tabe 21. la ligne 6 foarnit da courant contina aa mo- tear, à 110 volts par exemple, et sert également de sour- ce de voltage positif "C" poar polariser les grilles des tabes de l'amplificateur 25 et 26, en partant da con-
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dactear positif de la ligne, par les fils 60, 61, 71 et 72 et la résistance 22, les filaments'de ces tabes étant reliés au conducteur négatif de la ligne 6 par le con-
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dactear 65. Un condensateur 37 monté sur les bornes de l'enroulement de champ de réglage 10 da moteur supprime, aux bornss de lrenroalement les fluctuations de voltage ayant des fréquences de l'oedre des fréquences duos à llection de redresseur de l'amplificateur A.
Ce conden- satear peat avoir une capacité de 0,1 m.f. par exemple.
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Un conducteur 38 relie la grille du tube redresseur , au moyen d'une résistance 39 de an.mégohm, aa point de jonction de deux résistances 40 et 41 montées en série sur les bornes de l'enroulement 10. Un condensateur 42 est relié aux bornes de la grille .et du filament du ta- be 21, l'un des côtés du condensateur étant relié à la
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grille par le conda:ctear 58 ad l'autre côté du conden- satear se reliant au filament par le condactear 72. La capacité da condensateur 12 peut être de 1 m.f. Les ré- sistances 40 et 41 peuvent avoir respectivement des va-
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leurs d'environ 10.OOG et 50.000 ohms.
La coarbe de la fig. 2 est la caractéristique vol- tage -fréquence ou bien la caractéristique voltage-vitesse de la génératrice 11 et da filtre tuez combiné. La fié- @ qaence varie avec la vitesse du. moteur. lorsque le mo-
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teur prend de la vitesse en partant de l'arrêt, le vol- tage aux bornes de débit du filtre s'élève par suite de l'augmentation du voltage aux bornes de la généra- trice jusqu'à ce que la fréquence atteigne le voisinage de la fréquence 0 qui est, à 700 cycles, la fréquence d'interruption du filtre, Lorsque la fréquence augmente aa-delà de la fréquence d'interruption, le voltage aux bornes de débat du filtre diminue.
Pour des raisons qui apparaîtront dans la saite, les constantes du sys- tème sont réglées da façon que le point normal de fonc- tionnement pour le moteur, ou en d'autres termes le point de la courbe qui correspond à la vitesse normale da. mo- tour, se trouve sar la partie fortement inclinée de la courbe qui, se trouve immédiatement au-dessus de la fré- quence d'interruption et possède une pente négative , par exemple au po int p.
On met lemoteur en marche en fermant un commuta- teur (non représenté) pour rel'ier la ligne 6 à la géné- Oratrice (non représentée) d'où la ligne tire son éner- gie. Ceci applique au moteur le plein courant de champ en dérivation venant du conducteur supérieur ou positif de la ligne, par la'' résistance fixe de champ 50. Le courant d'induit pour le moteur stécoule du conducteur de ligne positif par une résistance de démarrage 52, par exemple de trois ohms, par l'enroulement de champ de démarrage en série 9, l'enroulement de champ perma- nent en série 7, par l'induit, et retour au conducteur négatif de la ligne 6.
Le mateur démarre donc comme un moteur à enroulement compound ayant un champ intense avec une résistance fixe dans le circuit d'induit, Lors- que la vitesse du moteur a atteint environ 750 tours par minute, la chute de voltage dans l'induit, due à
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la force contre-électromotrice, s'est élevée à fine va- leur suffisante pour provoquer le fonctionnement d'un relais de démarrage 53.
L'enroulement de ce relais se trouve dans une diagonale d'un circait en pont de Wheatstone, deux des brunriehes da pont étant eonsti- taées par les éléments de résistance 54 et 55 ayant leur jonction à une extrémité de la diagonale , une troisème branche du pont étant formée par la résistance de démar- rage 52 et l'enroulement de champ 9, et la quatrième branche étant constituée par l'enroulement de champ 7 et l'induit* Le contact supérieur de ce relais met di- rectement en connexion l'extrémité de droite de l'enrou- lement de champ permanent en série avec le conducteur positif de la ligne 6, ce qui met en Court-circuit la résistance de trois ohms en série de 1'enroulement de champ de démarrage 9 da moteur.
Ceci transforme le mo- tsar en un motear compound direct, relié immédiatement à la ligne. Le contact inférieur du relais de démarrage applique une force électromotrice approchant d'on volta- ge de 80 volts et d'une fréquence de 20 cycles par secon de lorsque le moteur s'approche de sa vitesse normale, des bagnes de glissement du moteur à l'enroulement pri- maire 31 du transformateur 30, ce qui fait appliquer par tin enroulement secondaire 32 un voltage de plaque aux tabes d'amplificateur 25 et 26, dont le courant d'espace s'écoule dans l'enroulement de champ de réglage.) Ce voltage est appliqué aux plaques en superposition sur le voltage de ligne,
arc moyen d'on circuit indiqué ci- dessus, la même moment, l'alternateur .applique une haute fréquence au filtre 20, dont le débit est relié à la plaque du tube redresseur 21. Corme ce filtre est an filtre à bas passage et que le moteur a atteint une @
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vitesse considérable mais n'est pas encore tout-à-fait à la vitesse normale, le moteur fonctionne encore sur la partie de la courbe de -la fig.
2 qui possède une in- clinaison de signe positif et le courant da tube âétec- teur est intense et produit dans la résistance 22 d'ac- couplement de 100.000 ohms unehchute de IR qui rend négatives les grilles des tabès d'amplificateur 25 et
26, ce qui sapprime le coarant dans le champ de réglage da motear et donne au moteur un champ faible qai tend à augmenter sa vitesse.
L e moteur continue par conséquent à augmenter sa vitesse jusqu'à ce que celle-ci atteigne la valeur cor- respondant à la fréquence d'interruption du. filtre à bas passage, après quoile voltage de plaque appliqué au tube' détecteur diminue, ce qui diminue en conséquence le courant dans la résistance d'accouplement et diminue le voltage négatif "C" sur les grilles des tubes 25 et 25 d'amplificateur. Ceci provoque une augmentation brusque du courant d'espace de l'amplificateur, ce qui renforce le champ de réglage et empêche une nouvelle augmenta- tion de vitesse .Le moteur a ainsi accéléré sa marche jusqu'à sa vitesse normale.
. Dans des phases antérieures de l'accélération, le voltage dans le circuit de débit da filtre qui est dû à la génératrice est faible et le potentiel positif appliqué de la ligne 6 aux grilles des tubes 25 et 26 par la résistance 22 tend à faire en sorte que le champ de réglage soit fort et lorsqu'il est possible de supprimer le champ de démarrage auxiliaire, cet effet du régulateur peut être employé pour faire en sorte que le couple du moteur et la forée contre-électromotrice et l'intensité de champ aient les valeurs requisespour
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les faibles vitesses du moteur.
On va décrire maintenant un mode de fonctionnement du système en vue de maintenir constante la vitesse du moteur dans des conditions variables de fonctionnement, par exemple lorsqu'on fait varier le voltage de la ligne ou la charge du moteur. La vitesse normale du, motear cor- respond par exemple au point sur la courbe de la fige
2. Lorsqu'il se produit une augmentation du voltage de li gne, il en résulte une diminution da voltage de débit da filtre et da voltage de plaque da tube 21, et par conséquent une diminution da courant de plaque du tube
21 et une augmentation résultant du courant de plaque des tabes 25 et 26, ce qui tend à empêcher une augmen- tation de vitesse.
L'ugementation du courant de plaque de l'amplificateeur augmente la chute dans le champ de réglage 10 et par conséquent pour finir, le voltage ap- pliqué, des bornes de la résistance 40, par la résis- tance 39, au condensateur 42. Le voltage aux bornes du condensateur n'augmente toutefois pas immédiatement mais reste en arrière pendant an élément de temps qui est directement proportionnel à la valeur de la résis- tance 39 et à la dimension du condensateur.
Cet élément de temps sera de préférence du même ordre ou- plus grand que la période naturelle d'oscillation du système, (c'est -à-dire le temps nécessaire pour an cycle à la fréquence de chasse du système). On peut obtenir faci- lement cette période naturelle dans ntimpcrte quel sys- tème en mettant momentanément en court-circuit la résis- tance 39 et en notant le temps pris pour une oscilla- tion Cet élément de temps est d'au-tant plus grand que l'inertie mécanique du système est plus grande.
Par conséquent, aprèsce retard, le voltage négatif appliqué à la grille du tube détecteur augmentera, ce qui diminue-
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ra le courant de plaque da tabe détecteur de sorte qae le point de réglai revient dans sa position initiale en p, sar la pente de la courbe caractéristique. Grâce au. réseau, comprenant les résistances 39,40 et 41.et le condensateur 42 etla grille da tabe 29, le système ac- qaiert de la stabilité en même temps que de la précision.
Si d'autre part le voltage de ligne diminue brusquement il en résulte ane augmentation da voltage de débit da filtre oa da voltage de plaque da tabe 21 et par consé- qaent aassi da courant de plaqae da tabe 21 et en con- séquence une dimination da courant de plaqae des tabes 25 et 26, ce qai tend à empêcher une diminution de vitesse , et le réseaa compensatear fonctionne poar donner ane nouvelle tendance, mais avec un retard, à empêcher une diminution de vitesse J S'il se prodait ane augmentation de charge da moteur, tendant à ralentir la marche da motear jusqu'à une vitesse 'inférieure à la normale,
le système fonctionne de la manière qui vient d'être décrite à propos de la compensation d'une dimi- nation da voltage de ligne, de façon à maintenir la vitesse normale. Si la charge da motear tombe brasqaement ce qui tend à faire dépasser par la vitesse da motear sa valear normale, le système fonctionne de la manière dé- crite ci-dessus à propos de la compensation dtane augmen- tation da voltage de ligne, pour maintenir normale la vitesse da motear.
On a indiqué que le filtre' à bas passage possède une interruption nette. Il n'est pas désirable toutefois que l'interruption soit trop brusque. On a troavé par exemple, dans an cas, qu'une inclinaison d'environ 25 à 1 est l'inclinaison la meilleare. Cette inclinaison est aussi forte qu'il est possible avec la stabilité reqaise et poar augmenter la sensibilité et la précision
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du- réglage, le réseau, donnant l'action d'alimentation en retour avec retard est incorporé dans le système.
Les tabes amplificateurs 25 et 26 servent de redres saurs à onde entière pour redresser les ondes induites dans l'enroulement secondaire 32, sous la commande de la dérivation de grille, pour exciter l'enroulement de clamp de réglage, et la superposition ,- sur les ondes de voltage Induites dans le courant 32, du. voltage con- tinu venant de la ligne, augmente la partie utile de ces ondes, en relevant la valeur moyenne) positive du voltage résultant appliqué aus plaques des tubes 25 et
26 ou, en d'autres termes, en déplaçant en fait vers le bas l'axe des zéros des ondes.
Les filaments des tubes 25 et 26 sont reliés au conducteur négatif de la ligne 6 par le conducteur 65, Les grilles de ces tubes sont reliées au conducteur posi- tif de la ligne 6 par l'intermédiaire de la résistance 22. lorsque la vitesse du. moteur atteint une valeur correspondant à une fréquence an peu plus élevée que la fréquence au point p, la plaque du tube redresseur 21 ne reçoit plus de l'énergie à on voltage sufiisant pour surmonter la chute de voltage se produisant dans la résistance 22 à cause du courant pris par les grilles des tubes 25 et 26 au conducteur positif de ligne par l'intermédiaire des fils 60, 61, 71 et 72. Lomme le' courant d'espace ne circule plus dans le détecteur 21,.
le courant dans l'enroulement de champ de réglage est intense, les grilles des tubes 25 et 26 étant positives par rapport à leurs filaments. Il y a par conséquent une très forte tendance à ralentir le moteur .
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Adjustments to Adjustment Systems Priority of a patent application filed in the United States of America on 4.8.1926 in the name of: Hugh Montgomery Stoller.
The present invention relates to adjustment systems and is aimed at stability and precision in the adjustment of mechanical or electrical characteristics, such as for example speed, frequency or voltage.
As a particular example of the applications of the invention, the operation of an electric system including an embodiment of the invention with the aim of maintaining substantially constant the speed of an electric motor will be described below.
For regulating the speed of a direct current motor, a system has already been proposed in which the motor operates a high frequency generator to supply an electromotive force to the plate of an electric space discharge rectifier tube,
via a low pass filter which has a fairly clear cutoff at a frequency that is slightly
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below the frequency that the generator delivers for the normal speed of the motor. [In the rectifier plate circuit there is a coupling resistor shunted by a bypass capacitor. The voltage across the resistor is applied to the. gate circuit of a space discharge amplifier.
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The motor speed is regulated by passing the amplifier plate coil through a winding of
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setting field on the motejir. The constants of the system are such qaT at the normal speed of the engine, the frequency of the generator is found a little above the frequency dT inte rraptior {da filter and corresponds to a point located on the part strongly negative inclination of the voltage-frequency characteristic of the combined generator and filter.
A change in the speed of the motor and therefore in the frequency of the generator causes a change in the potential applied by the filter to the rectifier plate, such that the resulting change in the current flowing through it. the motor field regulator winding counterbalances the motor speed change. The space discharge rectifier has a grill for adjusting the discharge and the flow rate of the amplifier is made to negate the potential.
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rectifier grid, of an amount varying with the flow of the amplifier.
This feed back of flow from the amplifier to the rectifier gate produces an effect of controlling the speed of the motor cumulatively with that which would exist in the absence of this feed back.
The particular embodiment of the present invention which has been shown in the drawing is a system.
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which contains the characteristics described above but in which a delay is introduced in the feed back flow from the amplifier to the rectifier gate, to make it possible to obtain the desired adjustment precision without hunting movement or. oscillation of the speed around an average value.
Feeding back. delay is obtained by means of a network consisting of a shunt resistor on the control field winding, a capacitor and a high resistor connected in series on a part of the shunt resistor, and conductors connecting the grid and the rectifier filament through the capacitor.
A characteristic of the invention resides in an electrical adjustment system which comprises means operating under the effect of a variation of a characteristic such as that mentioned above to exert on the characteristic an insufficient regulatory action to compensate. completely the variation in a given time, and means operating under the effect of the first means, 'to cause on the characteristic a further adjustment effect camalatively with the first effect, but later as regards the application time - cation, and of a suitable size to complete little. near exactly the compensation in the given time.
Adheres bats and other features of the invention will result from the description given below and the claims.
Fig. 1 is a circuit diagram of a system enclosing an embodiment of the invention and fig. 2 is curved to facilitate the explanation of the invention.
It has been mentioned, by way of example only, in
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the description which knows of the particular form of the invention shown in the drawing, a series of particular values of speeds, frequencies, capacitances, resistances, etc.
There is shown in the drawings an electric motor 5, the speed of which must be kept constant, for example at 1200 revolutions per minute, independently of the changes in the operating conditions such as changes in the: Voltage supplied by line 6 which provides driving force for engine operation, engine load changes (not shown), temperature changes, etc.
The motor is shown in the form of a DC compound winding dynamo-electric machine, which has in addition to its permanent field winding in series 7 and its shunt field winding 8, an auxiliary field winding in series. 9 employed for starting the engine- and an auxiliary field winding 10 under the control of a vacuum tube regulator described below. These field windings operate cumulatively. An alternator 11 producing a high frequency, for example 720 cycles at 1200 revolutions per minute, is operated by the engine.
The generator comprises a toothed rotor 12 and a stator 13 on which there is an excitation winding 14 and an armature coil 15. A resistor 16 is connected in series with the winding 14 to adjust the value of the current in the generator. this winding. A resistor 17 is connected in series with the winding 15 to adjust the value of the normal current flow of the winding.
The current at 720 cycles from the generator is passed through a low pass filter 20 which transmits easily at any frequency up to 700 cycles.
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per second and produces a sharp interruption for higher frequencies. high. / The flow voltage of this filter is applied to the plate of a sensing or rectifying tube with three electrodes, with space discharge, 21 which through a coupling resistor 22 having for example a value of 100,000 ohms, varies the gate potential of an amplifier A comprising two tubes with three discharge electrodes of space 25 and 26. A capacitor 27 mounted on the terminals of resistor 22 suppor @@@ voltage fluctuations in the resistor.
This capacitor may for example have a capacity of 0.01 m.f.
The current for motor tuning field 10 flows through the space discharge paths of amplifier A so that the amplifier varies the current in the tuning field as described below. after. The energy required for the filament of tables 21, 25 and 26 for the plates of the tubes 25 and 26 of the amplifier is supplied by a transformer 30, and as will be explained in the following, the voltage of line 6 is also applied to the plate of tubes 25 and 26 of the amplifier-. the primary winding 31 of this transformer is powered by a pair of slip rings connected to two electrically opposed bars of the motor switch, which provides 80 volts at 20 cycles per second to the slip rings.
A secondary winding 32 of the transformer is connected at its ends to the plates of tubes 25 and 26 respectively and supplies current to these plates by means of a circuit extending from the positive conductor of line 6 through the regulating winding. field 10, the conductor 62, the two halves of the winding 32 and the space discharge paths of the tubes
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25 and 26, and conductor 65, to the negative conductor of line 6. A secondary winding 35 of the transformer is mounted in parallel on the wire terminals of tabes 25 and 26.
A secondary winding 36 of the transformer 31 is connected to the terminals of the filament of tabe 21. Line 6 provides continuous current to a current, at 110 volts for example, and also serves as a positive voltage source "C" for polarize the grids of amplifier tables 25 and 26, starting from
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positive dactear of the line, by the wires 60, 61, 71 and 72 and the resistor 22, the filaments of these tabes being connected to the negative conductor of the line 6 by the con-
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dactear 65. A capacitor 37 mounted on the terminals of the adjustment field winding 10 of the motor suppresses, at the terminals of the lrenroally, the voltage fluctuations having frequencies in the direction of the frequencies duos at the rectifier section of the amplifier A .
This conden- satear peat have a capacity of 0.1 m.f. for example.
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A conductor 38 connects the grid of the rectifier tube, by means of a resistor 39 of an.mégohm, aa junction point of two resistors 40 and 41 mounted in series on the terminals of the winding 10. A capacitor 42 is connected to the terminals. terminals of the grid and of the filament of tab 21, one side of the capacitor being connected to the
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grid by the conda: ctear 58 ad the other side of the condenser connecting to the filament by the condactear 72. The capacity of the condenser 12 can be of 1 m.f. Resistors 40 and 41 can have values respectively.
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their about 10.OOG and 50,000 ohms.
The coarb of fig. 2 is the voltage-frequency characteristic or the voltage-speed characteristic of the generator 11 and of the combined filter. The trust varies with the speed of the. engine. when the mo-
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When the motor picks up speed from a standstill, the vol- tage at the filter flow terminals rises as a result of the increase in voltage across the generator until the frequency reaches the vicinity frequency 0 which is, at 700 cycles, the interrupt frequency of the filter, When the frequency increases aa beyond the interrupt frequency, the voltage at the filter debate terminals decreases.
For reasons which will appear in the process, the constants of the system are set so that the normal operating point for the engine, or in other words the point on the curve which corresponds to the normal speed da. mo- tour, is found on the steeply inclined part of the curve which is immediately above the interrupt frequency and has a negative slope, for example at po int p.
The motor is started by closing a switch (not shown) to connect line 6 to the generator (not shown) from which the line draws its energy. This applies to the motor the full shunt field current from the top or positive line conductor, through the 50 '' fixed field resistor. The armature current for the motor flows from the positive line conductor through a start resistor. 52, for example three ohms, through the start field winding in series 9, the permanent field winding in series 7, through the armature, and return to the negative conductor of line 6.
The die therefore starts up as a compound winding motor having an intense field with a fixed resistance in the armature circuit. When the speed of the motor has reached approximately 750 rpm, the voltage drop in the armature, due to at
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the counter-electromotive force has risen to a fine value sufficient to cause the operation of a starting relay 53.
The winding of this relay is in a diagonal of a circait in Wheatstone bridge, two of the brunriehes of the bridge being constituted by the resistance elements 54 and 55 having their junction at one end of the diagonal, a third branch of the bridge being formed by the starting resistor 52 and the field winding 9, and the fourth branch being formed by the field winding 7 and the armature * The upper contact of this relay makes a direct connection the right end of the permanent field winding in series with the positive conductor of line 6, which short-circuits the three ohm resistor in series of the starting field winding 9 of the motor .
This transforms the motear into a direct motear compound, immediately connected to the line. The lower contact of the starter relay applies an electromotive force approaching 80 volts and a frequency of 20 cycles per second as the motor approaches its normal speed, from the motor slip rings to the primary winding 31 of the transformer 30, which causes a secondary winding 32 to apply a plate voltage to the amplifier tables 25 and 26, the space current of which flows into the control field winding .) This voltage is applied to the plates superimposed on the line voltage,
medium arc of one circuit indicated above, the same moment, the alternator .applies a high frequency to the filter 20, whose flow is connected to the plate of the rectifier tube 21. As this filter is a low passage filter and that the motor has reached a @
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considerable speed but not yet quite at normal speed, the motor is still running on the part of the curve in fig.
2 which has a positive sign tilt and the detector tube current is intense and produces in the 100,000 ohm coupling resistor 22 an IR drop which negates the gates of the amplifier tables 25 and
26, which appeals to the coarant in the da motear tuning field and gives the motor a weak field which tends to increase its speed.
The motor therefore continues to increase its speed until it reaches the value corresponding to the interrupt frequency of. low pass filter, after which the plate voltage applied to the detector tube decreases, which consequently decreases the current in the coupling resistor and decreases the negative voltage "C" on the gates of the amplifier tubes 25 and 25. This causes an abrupt increase in the space current of the amplifier, which reinforces the control field and prevents a further speed increase. The motor has thus accelerated its run to its normal speed.
. In earlier phases of acceleration, the voltage in the filter flow circuit which is due to the generator is low and the positive potential applied from line 6 to the grids of tubes 25 and 26 by resistor 22 tends to increase. so that the tuning field is strong and when it is possible to suppress the auxiliary starting field, this regulator effect can be employed to ensure that the motor torque and back EMF drilled and field strength have the required values for
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low engine speeds.
A mode of operation of the system will now be described with a view to maintaining constant the speed of the motor under varying operating conditions, for example when varying the voltage of the line or the load of the motor. The normal speed of, motear corresponds, for example, to the point on the curve of the freeze
2. When an increase in line voltage occurs, there results a decrease in filter flow voltage and tube plate voltage 21, and hence a decrease in tube plate current.
21 and a resultant increase in the plate current of tabs 25 and 26, which tends to prevent an increase in speed.
Increasing the amplifier plate current increases the drop in control field 10 and therefore ultimately the voltage applied, across resistor 40, through resistor 39, to capacitor 42. The voltage across the capacitor, however, does not immediately increase but stays back for an element of time which is directly proportional to the value of resistor 39 and the size of the capacitor.
This element of time will preferably be of the same order of or greater than the natural period of oscillation of the system, (i.e. the time required for one cycle at the flushing frequency of the system). This natural period can easily be obtained in any system by momentarily shorting resistor 39 and noting the time taken for an oscillation This time element is so much greater that the mechanical inertia of the system is greater.
Therefore, after this delay, the negative voltage applied to the detector tube grid will increase, which decreases-
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ra the detector plate current so that the adjustment point returns to its initial position at p, sar the slope of the characteristic curve. Thanks to. network, comprising resistors 39, 40 and 41. and capacitor 42 and grid table 29, the system acquires stability as well as precision.
If, on the other hand, the line voltage decreases abruptly it results in an increase in the flow voltage of the filter or in the voltage of the plate in tab 21 and consequently in the current of the plate in tab 21 and consequently in a decrease. In table current of tabs 25 and 26, this tends to prevent a decrease in speed, and the compensating network works to give a new tendency, but with a delay, to prevent a decrease in speed J If an increase occurs engine load, tending to slow down the motear rate to a speed lower than normal,
the system operates in the manner just described with regard to compensation for a decrease in line voltage, so as to maintain normal speed. If the motear load falls sharply which tends to cause the motear speed to exceed its normal value, the system operates as described above with regard to compensating for an increase in line voltage, to maintain normal speed da motear.
The low pass filter has been reported to have a clean cutoff. However, it is not desirable that the interruption be too abrupt. For example, it has been found in one case that a tilt of about 25 to 1 is the best tilt. This tilt is as strong as it is possible with the required stability and in order to increase the sensitivity and the precision.
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du- setting, the network, giving the feed back action with delay is incorporated into the system.
Amplifier tables 25 and 26 serve as full-wave straighteners to straighten waves induced in secondary winding 32, under the control of the gate shunt, to energize the tuning clamp winding, and overlay, - on voltage waves induced in current 32, du. continuous voltage coming from the line increases the useful part of these waves, raising the positive mean value of the resulting voltage applied to the plates of the tubes 25 and
26 or, in other words, actually shifting the zero axis of the waves down.
The filaments of tubes 25 and 26 are connected to the negative conductor of line 6 through conductor 65. The grids of these tubes are connected to the positive conductor of line 6 through resistor 22. when the speed of the . motor reaches a value corresponding to a frequency a little higher than the frequency at point p, the plate of the rectifier tube 21 no longer receives energy at sufficient voltage to overcome the voltage drop occurring in the resistor 22 due to of the current taken by the grids of the tubes 25 and 26 to the positive line conductor via the wires 60, 61, 71 and 72. As the space current no longer circulates in the detector 21 ,.
the current in the tuning field winding is intense, the grids of tubes 25 and 26 being positive with respect to their filaments. There is therefore a very strong tendency to slow down the engine.
CLAIMS.
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