<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF DE COMMANDE ET DE REGLAGE POUR MOTEUR A COURANT CONTINU ALIMENTE PAR UNE GENERATRICE A TENSION VARIABLE.
-----------La présente invention s'applique au règlage de la vitesse d'un moteur à courant oontinu alimenté par une géné- ratrioe à: tension variable ---------------------------------- -----------La f ig. 1 représente un cas général, tandis que la fig. 2 représente Inapplication à ce cas général du prin- cipe nouveau formant l'objet de l'invention ----------------- -----------Dans la fig.l, soit 1 l'induit du moteur à cou- rant continu que nous supposerons à marche réversible ; ce moteur est pourvu d'une excitation indépendante 2 et d'un enroulement éventuel de compensation 3.
Ce moteur est ali- menté par une génératrice dont l'induit 4 est actionné par une machine motrice appropriée ; cette génératrice est pour- vue d'un enroulement d'excitation 5 et d'un enroulement éven tuel de compensation 6. L'alimentation des excitations 2 et 5 est produite par une excitatrice dont l'induit 8 peut être actionné de différentes façons et est supposé dans la repré- sentation de la fig. 1 accouplé à un moteur asynchrone 7.
Cette excitatrice est pourvue d'une excitation en dérivation 9 avec résistance d'ajustage 10. Le Moteur 1 est excité en permanence. En manoeuvrant le levier 11, qui actionne un inverseur 13 de l'excitation 5 et un rhéostat à plots 12,
<Desc/Clms Page number 2>
dans un sens ou dans l'autre, on provoque le débit par l'induit de la génératrice 4 de courants de sens déter- minés et de tensions croissantes qui réalisent le démar- rage, l'accélération et la marche normale du moteur 1.
Cette disposition simple présente l'inconvénient que la vitesse du moteur 1 n'est pas invariable pour une posi- tion déterminée du levier 11. Cette vitesse varie en ef- fet avec l'importance du courant absorbé par le moteur 1, qui provoque une chute de tension variable dans le cir- cuit principal. D'autre part, pour certaines applications telles que les machines d'extraction, il peut se faire que pendant certaines parties du trait le moteur soit entraîné et débite du courant comme génératrice: pour une même po- sition du levier et le même courant absorbé ou débité la vitesse du moteur sera différente s'il fonctionne en mo- teur ou en génératrice.
Enfin, dans certains cas, en vue de tamponner les variations de la puissance absorbée par le moteur 1, la machine motrice actionnant la génératrice
4 est pourvue d'un volant dont le fonctionnement nécessite des variations de la vitesse de cette génératrice, qui pro- voquent des variations de tension correspondantes et ont comme répercussion une augmentation des variations de vi- tesse du moteur 1 pour une position déterminée du levier de manoeuvre ---------------------------------------------- -------------Pour obtenir une vitesse invariable du moteur 1 pour toute position du levier de manoeuvre, il est indis- pensable que pour cette position la tension appliquée aux bornes de ce moteur ait une valeur invariable et, d'autre part, que la chute de tension interne du moteur 1,
fono- tionnant aussi bien comme moteur que comme génératrice soit compensée par un dispositif approprié.--------------------- -------------La présente invention réalise complètement cet objet par la disposition représentée à la fig.2, dans laquelle les nosl à 13 se réfèrent exactement aux mêmes ap- pareils que dans la f ig. 1, sauf que l'excitatrice 8 n'ali-
<Desc/Clms Page number 3>
mente plus que l'excitatrice du moteur 1 et que l'excita- tion 9 de cette excitatrice au lieu d'être branchée en dé- rivation, est alimentée par une sous-excitatrice indépen- dante 17 à excitation en dérivation 18 avec résistance d'a- justage 19.------------------------------------------------ -------------La génératrice 4 est alimentée par une excita- trioe séparée 14,
dont l'enroulement d'excitation 15 est également alimenté par la sous-excitatrice 17. Le rhéostat à plots actionné par le levier 11 comporte deux rangées de plots, les plots 12, qui règlent dans chaque position du le- vier 11 l'intensité du courant traversant l'excitation 5 de la génératrice 4, et les plots 20 qui ont pour effet de cor- riger l'intensité de ce courant de manière à maintenir cons- tante pour cette position du levier la tension aux bornes 26 et 27 du moteur 1. A chaque plot du curseur 12 correspond un plot du curseur 20. La correction est réalisée par un simple régulateur automatique de tension 21 de l'un quel- conque des types connus et dont la bobine 22 est reliée aux bornes 26 et 27 par l'intermédiaire du rhéostat à plots 20 et d'une résistance d'ajustage 23.
Le curseur du régulateur automatique de tension 21 introduit ou supprime du circuit d'excitation 5 une résistance convenable de manière que l'in- tensité du courant qui traverse la bobine 22 reste invariable et maintient de cette façon une tension constante aux bornes 26 et 27, quelle que soit la chute de tension dans le cir- cuit extérieur au moteur 1 et la vitesse de la génératrice 4: -------------Supposons à titre d'exemple que la tension maxi- mum du moteur 1 soit de 100 volts et que les résistances par- tielles du rhéostat 12 soient proportionnées de façon à ob- tenir 10 vitesses nécessitant aux bornes 26 et 27 du moteur des tensions graduées de 10 en 10 volts. Supposons de plus que la bobine 22 soit en équilibre pour un courant de 0,5 ampèret, et que cette bobine ait une résistance de 10 ohms.
Les résistances du rhéostat à plots 12 seront donc règlées de façon que sur le ler plot la génératrice 4, à pleine vi-
<Desc/Clms Page number 4>
tesse et à vide, donne une tension de 10 volts, que sur le
2e plot elle donne dans les mêmes conditions une tension de
20 volts, sur le 3e 30, etc.- Sur le ler plot du rhéostat 20, il faudra que la bobine soit parcourue par un courant de 1/2 ampère pour 10 volts ; devra donc intercaler en série une résistance 23 de : 10 : 0,5 - 10 = 10 ohms.--------------- -------------A vide, sur cette première position, la tension appliquée aux bornes 26 et 27 du moteur sera de 10 volts ;
si par l'effet de la chute de tension ou de la variation de vi- tesse de la génératrioe 4 cette tension tend à diminuer, le courant dans la bobine 22 tend à diminuer également et le ré- gulateur automatique, dont l'effet doit être de maintenir ce courant constant, déplace le curseur 21 de façon à maintenir la constance de la tension ---------------------------------- -------------En passant au 2e plot du rhéostat 12 on obtient une tension de 20 volts de la génératrice 4 à pleine vitesse et à vide. - Il suffit pour maintenir cette tension de 20 volts indépendamment de la vitesse de la génératrice et de la charge, d'intercaler, sur le 2e plot du rhéostat 20, dans le circuit de la bobine 22, une résistance supplémentaire de 20 :
0,5 - (10 + 10) = 20 ohms pour que, sous cette tension de 20 volts, le courant dans la bobine 22 reste maintenu à 0,5 ampère et que le régulateur automatique conserve son action.---------- -------------De même, pour la 3e position du rhéostat 12 don- nant 30 volts, on. intercalera sur le 3e plot du rhéostat 20 une résistance supplémentaire de 30 :
0,5(10 + 10 + 20) = 20 ohms et ainsi de suite ----------------------------------- -------------La constance de la tension aux bornes 26 et 27 est donc ainsi assurée.------------------------------------- -------------Il reste encore à assurer la compensation de la chute de tension intérieure du moteur pour maintenir la cons- tance de sa vitesse.- Cela pourrait être réalisé par un oom- poundagè du moteur qui agirait dans le sens discordant lors de la marche comme moteur et dans le sens concordant lors de la marche comme génératrice.
On ne peut cependant utiliser un
<Desc/Clms Page number 5>
compoundage direct pour les électros principaux du moteur parce qu'il serait nécessaire d'inverser le sens de ce oom- poundage pour chaque sens de marche, et que généralement le courant dans le circuit principal est trop élevé pour per- mettre de réaliser cette inversion d'une façon pratique.
De plus un tel oompoundage agit en sens inverse de celui qui correspondrait à assurer la stabilité du moteur, de sorte que, si son action est trop brusque, un phénomène de pompage serait à redouter ------------------------------------------- --------------La compensation de la chute intérieure du moteur est donc obtenue par un compoundage indirect réalisé comme suit :
Un shunt est inséré dans le circuit principal; on peut également substituer à ce shunt le circuit des éleotros auxi- liaires ou celui de l'enroulement de compensation 3 du moteur 1, comme il est représenté à la fig.2.- Il s'établit dans le circuit raccordé aux bornes de ce shunt un courant proportion- nel au courant principal et qui peut servir à alimentér l'en- roulement oompound 24 de l'excitatrice 8 après avoir passé par un inverseur 25 combiné avec la tension de manoeuvre.--------- --------------Au lieu de munir l'excitatrice 8 d'un enroule- ment compound on pourrait également, en vue de prélever une moindre intensité de courant,
alimenter un enroulement com- pound dont serait munie une deuxième sous-excitatrice servant exclusivement pour alimenter l'excitation de l'excitatrice 8 ou bien encore un enroulement compound dont serait munie la sous excitatrice 17.- Le fait que cette sous excitatrice serait munie d'un enroulement compound provoquera des variations de la tension de l'excitatrice 14 pour une position déterminée du levier, mais l'effet de ces variations de la tension sur la tension du courant débité par la génératrice 4 sera corrigé par l'action du rhéostat à plots 20 combiné avec le régulateur automatique 21, comme il a été décrit plus haut.-------------- @
<Desc/Clms Page number 6>
De même,
on pourrait également insérer le rhéostat d'excita- tion à plots 12 et l'inverseur d'excitation 13 dans le oir- cuit d'excitation de l'excitatrice 14 de la génératrice 4 au lieu d'agir par ce rhéostat direotement sur le circuit d'ex- citation de cette génératrice.- Dans ce cas, le curseur du régulateur automatique de tension 21 serait inséré dans le dit circuit d'excitation de l'excitatrice 14.--------------- REVENDICATIONS.
<Desc / Clms Page number 1>
CONTROL AND ADJUSTMENT DEVICE FOR A DIRECT CURRENT MOTOR SUPPLIED BY A VARIABLE VOLTAGE GENERATOR.
----------- The present invention applies to the regulation of the speed of a DC motor supplied by a generator at: variable voltage ----------- ----------------------- ----------- The f ig. 1 represents a general case, while FIG. 2 represents the non-application to this general case of the new principle forming the object of the invention ----------------- ----------- In the fig.l, that is to say 1 the armature of the direct current motor which we will suppose to be reversible; this motor is provided with an independent excitation 2 and a possible compensation winding 3.
This motor is supplied by a generator, the armature 4 of which is actuated by a suitable driving machine; this generator is provided with an excitation winding 5 and a possible compensation winding 6. The power supply to the excitations 2 and 5 is produced by an exciter whose armature 8 can be actuated in different ways and is assumed in the representation of FIG. 1 coupled to an asynchronous motor 7.
This exciter is provided with a shunt 9 excitation with an adjustment resistor 10. Motor 1 is permanently excited. By operating the lever 11, which actuates an inverter 13 of the excitation 5 and a pad rheostat 12,
<Desc / Clms Page number 2>
in one direction or the other, one causes the flow through the armature of the generator 4 of currents of determined direction and of increasing voltages which carry out the starting, the acceleration and the normal operation of the motor 1.
This simple arrangement has the drawback that the speed of the motor 1 is not invariable for a determined position of the lever 11. This speed varies in effect with the magnitude of the current absorbed by the motor 1, which causes a variable voltage drop in the main circuit. On the other hand, for certain applications such as mining machines, it may happen that during certain parts of the stroke the motor is driven and delivers current as a generator: for the same lever position and the same absorbed current or output the motor speed will be different if it is running as a motor or as a generator.
Finally, in certain cases, in order to buffer the variations in the power absorbed by the motor 1, the prime mover actuating the generator
4 is provided with a flywheel, the operation of which requires variations in the speed of this generator, which cause corresponding voltage variations and have the effect of increasing the speed variations of the engine 1 for a determined position of the lever. maneuvering ---------------------------------------------- - ----------- To obtain an invariable speed of motor 1 for any position of the operating lever, it is essential that for this position the voltage applied to the terminals of this motor has an invariable value and, on the other hand, that the internal voltage drop of motor 1,
functioning both as a motor and as a generator is compensated by an appropriate device .--------------------- ------------ -The present invention fully achieves this object by the arrangement shown in fig.2, in which nosl to 13 refer exactly to the same devices as in fig. 1, except that the exciter 8 does not
<Desc / Clms Page number 3>
more than the exciter of motor 1 and that the excitation 9 of this exciter instead of being connected in shunt, is supplied by an independent sub-exciter 17 with excitation in shunt 18 with resistance d 'a- rationale 19 .-------------------------------------------- ---- ------------- The generator 4 is supplied by a separate exciter 14,
the excitation winding 15 of which is also supplied by the sub-exciter 17. The pad rheostat actuated by the lever 11 comprises two rows of pads, the pads 12, which in each position of the lever 11 adjust the intensity. of the current flowing through the excitation 5 of the generator 4, and the pads 20 which have the effect of correcting the intensity of this current so as to keep the voltage at terminals 26 and 27 of the lever constant for this position of the lever. motor 1. Each pad of cursor 12 corresponds to a pad of cursor 20. The correction is carried out by a simple automatic voltage regulator 21 of any of the known types, the coil 22 of which is connected to terminals 26 and 27 via the padded rheostat 20 and an adjustment resistor 23.
The slider of the automatic voltage regulator 21 introduces or removes from the excitation circuit 5 a suitable resistance so that the intensity of the current which passes through the coil 22 remains invariable and in this way maintains a constant voltage at the terminals 26 and 27 , whatever the voltage drop in the circuit external to motor 1 and the speed of generator 4: ------------- Let us assume as an example that the maximum voltage of motor 1 is 100 volts and that the partial resistances of rheostat 12 be proportioned so as to obtain 10 speeds requiring at terminals 26 and 27 of the motor voltages graduated from 10 to 10 volts. Suppose further that coil 22 is in equilibrium for a current of 0.5 amps, and that this coil has a resistance of 10 ohms.
The resistances of the pad rheostat 12 will therefore be adjusted so that on the 1st pad the generator 4, at full speed
<Desc / Clms Page number 4>
tess and no load, gives a voltage of 10 volts, that on the
2nd stud it gives under the same conditions a voltage of
20 volts, on the 3rd 30, etc. - On the 1st pad of the rheostat 20, the coil must be traversed by a current of 1/2 ampere for 10 volts; must therefore insert in series a resistor 23 of: 10: 0.5 - 10 = 10 ohms .--------------- ------------- A empty, in this first position, the voltage applied to terminals 26 and 27 of the motor will be 10 volts;
if by the effect of the voltage drop or of the speed variation of generator 4 this voltage tends to decrease, the current in coil 22 also tends to decrease and the automatic regulator, the effect of which must be to maintain this constant current, move the cursor 21 so as to maintain the constancy of the voltage ------------------------------ ---- ------------- By passing to the 2nd pad of the rheostat 12 we obtain a voltage of 20 volts of the generator 4 at full speed and at no load. - To maintain this voltage of 20 volts regardless of the speed of the generator and the load, it suffices to insert, on the 2nd pad of the rheostat 20, in the circuit of the coil 22, an additional resistance of 20:
0.5 - (10 + 10) = 20 ohms so that, under this voltage of 20 volts, the current in the coil 22 remains maintained at 0.5 amperes and that the automatic regulator maintains its action .------ ---- ------------- Similarly, for the 3rd position of the rheostat 12 giving 30 volts, we. insert on the 3rd pad of the rheostat 20 an additional resistance of 30:
0.5 (10 + 10 + 20) = 20 ohms and so on --------------------------------- ------------- The constancy of the voltage at terminals 26 and 27 is thus ensured .-------------------- ----------------- ------------- It remains to ensure the compensation of the internal voltage drop of the motor to maintain the cons- tance of its speed.- This could be achieved by a control of the motor which would act in the discordant direction when running as a motor and in the concordant direction when running as a generator.
However, you cannot use a
<Desc / Clms Page number 5>
direct compounding for the main electrics of the motor because it would be necessary to reverse the direction of this oompounding for each direction of operation, and generally the current in the main circuit is too high to allow this reversal to be carried out in a practical way.
In addition, such an oompoundage acts in the opposite direction to that which would correspond to ensuring the stability of the motor, so that, if its action is too abrupt, a pumping phenomenon would be to be feared ------------ ------------------------------- -------------- The compensation of the fall interior of the engine is therefore obtained by indirect compounding carried out as follows:
A shunt is inserted in the main circuit; this shunt can also be replaced by the circuit of the auxiliary electros or that of the compensation winding 3 of motor 1, as shown in fig. 2. - It is established in the circuit connected to the terminals of this shunt a current proportional to the main current and which can be used to supply the oompound winding 24 of the exciter 8 after passing through an inverter 25 combined with the operating voltage .--------- -------------- Instead of providing the exciter 8 with a compound winding, it would also be possible, in order to take a lower current intensity,
supplying a compound winding with which a second sub-exciter would be fitted, serving exclusively to supply the excitation of the exciter 8 or even a compound winding with which the sub-exciter would be fitted. The fact that this sub-exciter would be fitted with 'a compound winding will cause variations in the voltage of the exciter 14 for a determined position of the lever, but the effect of these variations in the voltage on the voltage of the current delivered by the generator 4 will be corrected by the action of the rheostat with pads 20 combined with the automatic regulator 21, as described above .-------------- @
<Desc / Clms Page number 6>
Likewise,
one could also insert the pad excitation rheostat 12 and the excitation inverter 13 in the excitation circuit of the exciter 14 of the generator 4 instead of acting by this rheostat directly on the excitation circuit of this generator.- In this case, the cursor of the automatic voltage regulator 21 would be inserted in the said excitation circuit of the exciter 14 .------------ --- CLAIMS.