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:PERF.E:C rO:NI#MEmS .AUX IDZUIPFMTS ET SYSTEii#S DE CCb3TéNDE DES ASCENSEURS ET AUTRES ENGINS DE LEVAGE...
La présente addition a pour objet des perfectionnements aux systè- mes de contrôle des moteurs électriques, particulièrement aux moteurs électri- ques connectés conformément au système Ward Léonard dans lequel une génératrice à excitation séparée, a son induit monté dans un circuit local avec l'induit d' un moteur à excitation séparée ; le contrôle ou le réglage de-la vitesse du mo- teur étant obtenu principalement par le contrôle de l'excitation de l'inducteur de la géné ratrice. Ces perfectionn ements sont particulièrement applicables aux systèmes décrits dans le brevet principal.
Le système Léonard est appliqué avantageusementà l'entraînement
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et à la commande des appareils de levage électriques, et la présente addition est spécialement applicable aux équipements de levage, sans être aucunement limitée à cette application.
Ainsi qu'il a été exposé dans le brevet principal, au cours du fonc- ticonnement des appareils de levage à grande vitesse, les taux pratiques ou pré- férés d'accélération et de retardation sont si élevés, et la force-vive emma- gasinée dans la cabine et les organes coopérants est si considérable, que les appareils d'entraînement à moteur électrique, du type ordinaire, présentent cer- taines caractéristiques de vitesse gênantes associées avec l'accélération et la retardation.
Le moteur de l'appareil de levage, particulièrement s'il est du type sens engrenages, possède presqu'inévitablemennt une réaction d'induit relative- ment élevée, et tend, en conséquence, à subir une sérieuse perte de couple par ampère, pendant les surcharges momentanées inhérentes à l'accélération et à la retardatian. Ces moteurs sans engrenages ont aussi presqu'inévitablement une résistance relativement élevée dans leur circuit d'induit.
En conséquence, un système de cette nature tend à présenter les caractéristiques gênantes suivantes :
Le taux d'accélération, pour une charge motrice ou prépondérante, est beaucoup plus rapide que pour une charge entraînée, c'est-à-dire une charge nécessitant de la puissance du moteur. Le taux de retardation, dans le cas d'une charge motrice ou prépondérante, est considérablement inférieur à celui qui correspond au cas de la charge entraînée.
Au cours de l'accélération, l'affai- blissement du flux du moteur de l'appareil de levage, en raison de la réaction d'induit, persiste momentanément après la cessation du courant de surcharge, et par suite la vitesse, particulièrement dans le cas d'une charge équilibrée ou d'une charge motrice, tend à augmenter momentanément au-delà de la pleine vi- tesse normale correspondant à la charge de l'appareil de levage, à l'instant envisagé ; en d'autres termes, le moteur tend à "s'emballer".
Lorsqu'on utilise un dispositif, par exemple un compoundage additif direct ou indirect de la génératrice, pour améliorer le réglage de la vitesse du moteur à la position de vitesse complète du contrôleur, cette tendance de la vitesse du moteur à devenir excessive, est accentuée. Bans ces conditions, l'effet de canpoundage, qui est nécessaire particulièrement à la vitesse untre-
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tenue ou soutenue, tend à être très efficace pendant les surcharges d'accéléra- tion.
En raison de la lenteur ou de l'inertie inhérente à l'inducteur de la génératrice, cet effet de compoundage énergique exercé pendant l'accélération, persiste momentanément lorsque la surcharge d'accélération est passée, et l'excès d'excitation de la génératrice, persistant ainsi, entraîne une nouvelle tendance de la vitesse du moteur à devenir excessive.
Un des lbjets du système perfectionné décrit dans le brevet princi- pal, est d'améliorer la stabilité du moteur qui entrains l'appareil de levage, et d'augmenter la précision de sa réaction aux déplacements du contrôleur, lors- qu'il fonctionne aux taux rapides d'accélération et de retardation auxquels se produisent les inconvénients énvisagés.
Dans le système décrit dans le brevet principal, un contacteur élec- tromagnétique fonctionne pour contrôler automatiquement, soit l'excitation de l'inducteur à excitation séparée de la génératrice Léonard, soit l'excitation de l'inducteur à excitation séparée du moteur, soit l'excitation de ces.deux in- -ducteurs. Le fonctionnement automatique de ce contacteur est exécuté sous l'ef- fet du taux de variations du flux inducteur de la génératrice Léonard, en exci- tant ce contacteur par le courant venant d'un enroulement amortisseur monté dans un circuit local et bobiné sur la génératrice.
Cela fournit un accroissement du couple par ampère, exercé par le moteur, lorsqu'il est accéléré ou,retardé rapidement, audelà du couple générale- ment obtenu, et cela a aussi pour effet d'améliorer la sensibilité du moteur, par rapport aux déplacements du contrôleur, et de réduire les pointes de courant. La tendance du moteur à s'emballer, est réduite au minimum, et les variations des taux d'accélération, aux diverses charges, ainsi que les variations des taux de retardation, aux diverses charges, sont aussi réduites au minimum.
Ce système est très pratique et très efficace, mais il laisse tout de même un peu à désirer au point de vue de l'effet de l'enroulement amortisseur de la génératrice; en effet, il est désirable que cet effet soit produit jusqu'à 85 de la vitesse complète du moteur, et ensuite il n'est plus désirable, car IL réduit notablement le taux d'accélération. Cet effet se présente aussi pendant la retardation de la vitesse du moteur. En outre si on désire seulement des vi- tesses partielles, cet effet amortisseur sur la variation du flux inducteur effi- cace de la génératrice, entraîne une limitation gênante de l'accélération du moteur.
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Par exemple, dans le cas où le système est appliqué à un appareil de levage, lorsqu'on essaie d'avancer ou de reculer peu à peu cet appareil jusqu'à un palier, dans la direction de levage, avec la pleine charge appli- quée à la cabine, celle-ci peut descendre parfois d'une étendue appréciable et gênante, avant que le moteur ne prenne sa charge et commence l'opération de levage.
Ceci posé, la présente addition a pour but principal d'éliminer les inconvénients qui viennent d'être exposés, tout en conservant les parti- cularités pratiques et avantageuses inhérentes au système décrit dans le bre- vet principal.
Confonnément à l'addition, on dispose des moyens pour régler au- tomatiquement le taux de variation du flux de l'inducteur de la génératrice, de façon à obtenir les caractéristiques désirées d'accélération et de retar- dation pour le moteur; les moyens destinés à obtenir ce résultat sont de pré- férénce agencés et connectés de manière à diminuer le taux de variation du flux de l'inducteur de la génératrice, lorsque ce taux est relativement élevé, et à augmenter ce taux de variation, lorsqu'il est relativement faible, entre les valeurs limites du flux de l'inducteur de la génératrice, correspondant à la position dans laquelle le contrôleur est placé.
On dispose aussi des moyens influencés par une fonction variant à peu près, conformément aux taux d'accélération ou de retardation du moteur, pour renforcer le champ du moteur pendant l'accélération et la retardation, et ces moyens sont agencés de façon à effectuer une continuation du renforce- ment du champ du moteur pendant une durée limitée, lorsque l'accélération ou la retardation du moteur est à peu près terminée.
Plus particulièrement, le système de contrôle perfectionné est construit et agencé de manière que l'effet amortisseur de 1'enroulement amor- tisseur de la génératrice soit primitivement assez faible, et qu'il soit en- suite automatiquement augmenté. Lorsque cet effet amortisseur est augmenté, le champ du moteur est automatiquement renforcé, et lorsque le flux inducteur de la génératrice est devenu à peu près constant, l'effet amortisseur est prati- quement supprimé et quelque tanps après, l'excitation du moteur est automati- quement réduite.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné
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à titre d'exemple, fera bien comprendre la nature et les avantages de l'ad- dition-
La figure unique est le schéma des connexions d'un système de contrôle conforme à la présente addition.
Le système d'entrainement Ward Léonard est représenté de manière conventionnelle; le moteur d'entraînement de l'appareil de levage est-,7,muni d'un induit 10 monté dans un circuit local, avec l'induit 11 de la génératrice.
Le moteur est muni d'un inducteur 12 à excitation séparée, et la génératrice est munie d'un inducteur 13 à excitation séparée. Le système de commande ou de contrôler pour l'inducteur 13 de la génératrice, comprend un commutateur ou contrôleur maître 14 commandé à la main, des contacteurs électromagnétiques directionnels 15 et 16, et un rhéostat 17 qui est varié ou réglé au moyen du contrôleur-maître. Ce système constitue un système d'entraînement Ward Léonard dans'lequel le sens de marche et la variation de vitesse du moteur sont com- mandés et réglés par une manoeuvre convenable du contrôleur.
La génératrice est munie d'un enroulement inducteur 18 servant d'amortisseur, qui peut être bobiné, soit sur les mêmes pOles que l'inducteur 13, soit sur des pôles convenables interposés entre les pôles sur lesquels est bobiné l'inducteur principal 13, et il est simplement nécessaire que l'en- roulement amortisseur soit relié inductivement avec l'inducteur principal 13.
L'enroulement amortisheur 18 est monté dans un circuit local qui comprend un rhéostat 19 et les enroulements d'un contacteur électromagnétique 20. Les en- roulements de ce contacteur 20 comprennent deux parties 21 et 22; l'enroulement 21 est constitué par un nombre assez élevé de spires en fil relativement fin, et l'enroulement 22 est constitué par des spires relativement peu nombreuses de fil relativement gros.
Le contacteur 20 est muni d'une armature mobile qui est rappelée de façon à shunter normalement l'enroulement d'un contacteur électromagnétique 23 qui est prévu pour shunter une résistance 24 montée en série avec l'inducteur 12
Lorsque le contacteur 20 fonctionne et amène son armature mobile dans sa position supérieure, il ouvre le shunt établi autour de 1' enroulement du contacteur 23, et cela fournit à ce contacteur 23 une excitation suffisante pour se fermer et shunter la résistance 24. Dans la position supérieure du contact mobile du contacteur 20, l'enroulement du contacteur 25 est excité; dans ces conditions, le contacteur 25 se ferme et shunte l'enroulement 21 du contac- t eur 20.
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Le fonctionnement du système qui vient d'être décrit, est le sui- vant
En supposant que le contrôleur-maître 24 est déplacé, soit vers la droite, soit vers la gauche, et anené dans la seconde position opérative, par exemple, le contacteur directionnel correspondant 15 ou 16 se ferme, et l'induc- teur 13 à excitation séparée, de la génératrice, est alors relié à la source d'alimantation 26, à travers le rhéostat 17.
A cet instant, les deux parties 21 et 22 de l'enroulement du con- tacteur 20, sont insérées dans le circuit local comprenant l'inducteur 18 d'a- mortissement, et en raison de la résistance relativement élevée de l'enroule- ment 21, il ne se produit primitivement qu'un effet d'amortissement relativement faible causé par l'inducteur 18. En d'autres termes, cela autorise temporaire- ment un taux d'accroissement initial relativement élevé du flux engendré par l'inducteur 13.
Ceci est désirable, car un taux d'accroissement temporaire relati- vement élevé du flux de l'inducteur de la génératrice, et en conséquence de la tension de la génératrice , empêche un retour en arrière de la charge entraînée par le moteur. Lorsque ce taux de variation du flux de l'inducteur de la généra- trice a augmenté jusqu'à une valeur déterminée, le courant traversant l'induc- teur d'amortissement est tel que le contacteur électromagnétique 20 est amené dans sa position supérieure.
Lorsque le contact mobile du contacteur 20 quitte sa position in- férieure, il ouvre le circuit shuntant l'enroulement du contacteur 23, de sorte que cet enroulement reçoit une excitation suffisante pour actionner le contac- teur dont il fait partie, et entraîner ainsi le shuntage de la résistance 24.
Le shuntage de la résistance 24 a pour effet d'augmenter l'excitation de l'in- ducteur 12, à excitation séparée, du moteur 10, et cela est désirable, car cela fournit une valeur élevée du couple moteur pendant la durée de l'accélération.
Lorsque lo contacteur 20 amène son contact mobile contre le contact fixe supérieur, cela excite le contacteur électromagnétique 25 qui se ferme et shunte ainsi l'enroulement 21 à grande résistance du contacteur 20. Cela entrai- ne une diminution de la résistance du circuit local dans lequel est monté l'in- ducteur d'amortissement 18, l'effet d'amortissement de cet enroulement est nota- blement augmenté, et il en résulte une diminution du taux d'accroissement du flux de l'inducteur de la génératrice.
Cela est désirable, car le taux d'accrois
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sement du courant fourni à l'induit du moteur, est ainsi limité de façon à éviter une valeur élevée gênante. L'effet de maintien de l'enroulement 22 du contacteur 20 est suffisant, à cet instant, pour maintenir le contact mobile de ce contacteur dans sa position supérieure.
Lorsque le courant passant dans l'inducteur d'amortissement 18, s'approche d'une valeur inférieure, ainsi que cela se produit lorsque le courant passant dans l'inducteur 13 à excitation séparée, de la génératrice, s'approche d'une valeur à peu près constante, l'enroulement 22, du contacteur 20, n'est plus suffisamment excité pour maintenir, dans sa position supérieure, le contact mobile du contacteur 20. Ce contacteur 20 s'ouvre en conséquence et ferme son groupe inférieur de contacts. Par ce mouvement, l'enroulement du contacteur 20 est désexcité et le contacteur 25 s'ouvre et insère l'enroulement 21 à grande résistance, du contacteur 20, en circuit avec l'inducteur d'amortissement 18.
Cela est désirable car à ce moment, il est préférable que l'effet de l'induc- teur d'amortissement 18 soit pratiquement supprimé.
Lorsque le contacteur 20 ferme ses contacts inférieurs, il shunte l'enroulement du contacteur 23. Le contacteur 23 n'est pas immédiatement ouvert, parce que l'enroulement de ce contacteur est monté dans un circuit local et que le flux magnétique du contacteur persiste pendant un intervalle de temps, appré- ciable prédéterminé. Pendant cet intervalle de temps, la résistance 24 est main- tenue shuntée. Cela est désirable, car une excitation relativement élevée de l'inducteur 12 du moteur, à excitation séparée, est maintenue pendant un inter- valle de tanps notable, après que le flux inducteur de la génératrice est devenu à peu près constant. Les opérations qui viennent d'être décrites se succèdent d'une manière assez rapide.
Les particularités avantageuses inhérentes à l'invention peuvent aussi être obtenues lorsque la contrôleur-maître 14 est actionné de façon à diminuer l'excitation de l'inducteur 13 de la génératrice, à excitation séparée, et à entraîner ainsi une diminution de la vitesse du moteur. Cela est dû au fait que le fonctionnement des contacteurs 20, 23, et 25, est établi et réglé de façon à être conforme au taux de variation du flux inducteur de la génératri- ce, et ces contacteurs fonctionnent de la manière précédemment décrite, aussi bien si l'excitation de l'inducteur de la génératrice, à excitation séparée, est rapidement augmentée, que si elle est rapidement diminuée.
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Les particularités avantageuses du système perfectionné qui vient d'être décrit, sont obtenues principalement en cas de déplacements relative- ment rapides du contrôleur-maître 14. Néanmoins, ces particularités avantageu- ses sont obtenues encore si'le controleur-maître est actionné moins rapidement; dans ce cas aussi, l'équipement fonctionne pour fournir des caractéristiques convenables d'accélération et de retardation, et la limitation des pointes du courant foumi au moteur;
mais lorsque le controleur-maître est actionné plus lentement, les avantages de l'invention ne sont plus aussi prononcés que dans le cas d'une manoeuvre rapide du contrôleur-maître*
L'invention permet d'actionner rapidement le controleur-maître sans produire des caractéristiques indésirables d'accélération et de retardation pour le moteur, et sans produire des pointes de courant gênantes dans l'induit du moteur.
Il est bien connu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne sent nullement limitatives, et qu'on peut s'en écarter, sans pour cela sortir du cadre de l'addition.