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Perfectionnements aux dispositifs régulateurs de vitesse pour moteurs électriques.
Cette invention se rapporte d'une façon générale à des dispositifs de commande pour moteurs et particulièrement à des dispositifs commandant une série de moteurs en vue de les faire tourner à des vitesses se trouvant dans un rapport déterminé.
Dans la fabrication du papier, par exemple, on emploie un certain nombre de rouleaux sur lesquels on fait passer la matière et en passant sur les rouleaux successifs, celle-ci est comprimée et allongée. Pourmaintenir une arrivée constante de la matière dans la machine et pour empêcher que la matière n
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soit trop ou pas assez tendue, on doit maintenir les vitesses des différents rouleaux dans des rapports déterminés, les derniers rouleaux tournant à une vitesse périphérique plus élevée que les premiers.
Ce résultat peut être obtenu de différentes manières; au nombre des plus courantes on peut citer l'emploi de moteurs individuels pour commander les différentes sections de la machine et de régulateurs de vitesse pour régler l'excitation des moteurs individuels en vue d'obtenir le rapport de vitesse désiré.
Lorsqu'une série de moteurs sont actionnés en parallèle, chacun à une vitesse distincte et sous une charge différente, il est difficile de régler leurs vitesses en changeant le voltage de leur source de courant sans déranger le rapport entre les vitesses des différents moteurs. Ceci est particu- librement vrai lorsqu 1 or. doit prévoir une grande variété de vitesses de fonctionnement et de valeurs de la charge et cela nécessite fréquemment l'emploi de moteurs plus forts que ce ne serait nécessaire si l'on ne voulait pas pouvoir commander les moteurs sur une gamme étendue de vitesses sans déranger le rapport entre les vitesses des différents moteurs.
L'existence de magnétisme rémanent dans une génératrice principale et la différence dans les caractéristiques inhéren- tes de deux moteurs quelconques rendent impossible d'ajuster exactement les vitesses des moteurs en faisant varier le voltage d'une source de courant commune sans déranger le rap- port de leurs vitesses.
On a déjà. proposé des dispositifs régulateurs dans les- quels le réglage d'un moteur s'obtient en faisant varier une résistance régulatrice, la valeur effective de la résistance en circuit étant déterminée par un mécanisme différentiel suivant la position angulaire ou le décalage de phases entre
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le moteur à régler et un moteur témoin ou autre dispositif témoin avec lequel on compare la vitesse du moteur à régler.
On emploi un appareil contacteur ou commutateur rotatif qui est influencé différentiellement par la vitesse du moteur témoin et celle du moteur !. régler, ce contacteur rotatif comportant un tambour unique pourvu d'un segment conducteur et d'un segment non conducteur qui présentent des parties de raccordement à prises de dérivation en contact avec des ba- lais coopérants branchés sur la résistance, de telle sorte que celle-ci est court-ciroutiée par intermittence et que sa valeur effective varie suivant la position longitudinale relative des balais et du tambour déterminée par le mécanis- me différentiel.
Dans le brevet anglais nO.241.523 est décrit un mécanis- me différentiel dans lequel le déplacement longitudinal du tambour contacteur ou commutateur est provoqué par le mouve- ment rotatif' relatif entre deux éléments filetés, dont l'un tourne proportionnellement à la vitesse du moteur de commande à régler, tandis que l'autre tourne proportionnellement à la vitesse du moteur témoin. Le brevet ci-dessus mentionné con- cerne en outre un dispositif pour maintenir un rapport de vitesse déterminé entre une série de moteurs.
L'induit d'un moteur témoin à courant continu est raccor- dé à la même source de courant que les induits des moteurs de commande tandis que l'enroulement inducteur du moteur témoin est relié à, une source d'énergie à voltage constant qui ali- mente aussi les indutrs des moteurs de commande. Le vol- tage de la source d'énergie qui alimente les induits de ces moteurs est réglable.
Le moteur témoin actionne une généra- tria, à, courant alternatif qui fournit un courant triphasé
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de fréquente variable, chaque moteur de commande étant accou- plé à un moteur synchrone correspondant raccorda à la généra- trice, Chacun des moteurs de commande actionne par l'inter- médiaire d'un mécanisme de transmission à. rapport variable l'un des éléments du mécanisme différentiel à vis et écrou dont l'autre élément est actionné par le moteur synchrone accouplé.
Le mécanisme différentiel mentionné fait varier l'excitation du moteur de commande correspondant chaque fois que la vitesse de ce moteur varie par rapport à celle du mo- teur synchrone et par conséquentà celle du moteur témoin.
Lorsqu'on désire augmenter la vitesse de tous les moteurs, on augmente le voltage appliqué aux induits du moteur témoin et des moteurs de commande. Cette augmentation du voltage a pour effet d'augmenter la vitesse de tous les moteurs et pro- voque de cette façon une augmentation de la vitesse et da la fréquence de la génératrice à fréquence variable, la telle sorte que la vitesse des moteurs synchrones augmente. La vitesse des moteurs de commande augmente par conséquent, mais grâce au mécanisme différentiel le rapport déterminé de leurs vitesses est maintenu.
Suivant la présente invention on fait varier séparément le voltage appliqué à, chaque moteur d'un groupe, de telle sorte que les moteurs peuvent travailler sur une gamme de vi- tesses étendues, quelles que soient leurs charges individuel- les, sans déranger un rapport précédemment établi entre leurs vitesses. Pour atteindre ce résultat, on munit chacun des moteurs de commande, ceux d'une machine à papier par exemple, d'une génératrice séparée et on règle l'excitation des diffé- rentes génératrices pour obtenir les voltages qui font tour- ner les moteurs correspondants à la vitesse désirée.
Le ré- lage du champ est de préférence obtenu par l'action d'un
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mécanisme différentiel ou d'un régulateur du type décrit dans le brevet ci-dessus mentionne n .241.523.
Suivant la présente invention, la génératrice à courant alternatif est de préférence actionnée par un moteur réglé suivant la vitesse d'un moteur témoins au moyen d'un mécanis- me différentiel du type employé pour le réglage de la vitesse des moteurs de commande.
Pour bien faire comprendre l'invention on va la décrire ci-dessous avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
Figure 1 est une vue schématique d'un dispositif dé réglage de moteurs établi suivant l'invention, pour une ma- chine actionnée par sections, dans lequel les voltages appli- qués aux différents moteurs de commande sont réglés par l'ac- tion de générateurs survolteurs ou dévolteurs.
Figure 2 est une vue schématique d'un dispositif dans lequel des génératrices séparées sont employées pour fournir l'énergie aux différents moteurs.
Pour certaines opérations d'une fabrication, par exemple la fabrication du papier, on fait passer la matière sur une série de rouleaux, dont deux, 10 et il, sont représentés et sont actionnés par les moteurs 12 et 13 à des vitesses qui se trouvent dans un rapport déterminé l'une par rapport à l'au- tre. Les différents rouleaux peuvent fonctionner à des vi- tesses différentes si on désire que la vitesse périphérique de l'un des rouleaux soit plus grande ou plus petite que celle du rouleau précédent. Il est désirable de faire varier les vitesses des rouleaux 10 et 11 et le rapport entre ces vi- tesses pour différents genres de papiers au cours de la fa- brication.
Toutefois lorsque le régime est établi, les vites- ses relatives des rouleaux 10 et 11 doivent rester constantes pendant une opération déterminée de la fabrication, bien que
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la vitesse de la machine entière puisse être augmentée ou di- minuée sans déranger le rapport entre les vitesses respecti- ves des rouleaux 10 et 11.
Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, les moteurs 12 et 13 sont actionnés par une source d'énergie 14, dont on peut faire varier le voltage pour changer la vi- tesse du fonctionnement de la machine à papier. Etant donné qu'il peut arriver que la charge sur le rouleau 10 dépasse celle sur le rouleau 11, une variation du voltage de la ligne de distribution 14 peut modifier les vitesses des moteurs 12 et 13, et, en raison de la différence entre leurs charges respectives, le rapport entre leurs vitesses sera modifié.
Les génératrices dévoltrices 15 et 16 sont montées dans le circuit des moteurs 12 et 13, respectivement, et lorsqu'il se produit une variation du voltage de la ligne d'alimentation 14, le voltage engendré dans les génératrices dévoltrices 15 et 16 est réglé de manière à compenser la dissimilitude des caractéristiques des moteurs 12 et 13 et permettre à ces moteurs de tourner à, des vitesses variant dans de larges limites sans déranger le rapport désiré entre leurs vitesses respectives.
On obtient difficilement un réglage exact de la vitesse des moteurs 12 et 13 simplement en variant la voltage de la ligne d'alimentation 14, cause des caractéristiques inhéren- tes à ces moteurs 12 et 13, et l'échelle de ces variations de vitesse est limitée par le magnétisme rémanent du champ de la génératrice fournissant l'énergie à la ligne 14.
Le voltage développé pai les génératrices dévoltrices 15 et 16 est réglé par les dispositifs régulateurs 17 et 18 res- pectivement, de telle fagon que le voltage appliqué aux bor- nes des moteurs 12 et 13 s'établisse de manière à maintenir
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le rapport de vitesses désiré entre les deux moteurs, bien que leurs vitesses individuelles puissent varier sur une grande échelle sans déranger le rapport. En utilisant les génératrices dévoltrioes 15 et 16 on peut obtenir une plus grande variation de la vitesse des moteurs 12 et 13 que par le réglage du champ, par suite de l'effet du magnétisme rérna- nent de la génératrice principale.
Un moteur témoin ou moteur de contrôle 19 est actionné par la source d'alimentation 14 et sa vitesse de fonctionne- ment varie suivant les variations du voltage de la ligne de distribution 14, pour modifier la vitesse de fonctionnement de la machine, à papier actionnée par les moteurs 12 et 13. Le moteur témoin 19 ne supporte aucune autre charge que celle due aux résistances de frottement dans les coussinets, et sa vitesse., par conséquent, est à peu près proportionnelle au voltage de la ligne de distribution 14.
Un moteur 20, qui constitue la machine motrice d'un groupe moteur générateur, actionne la génératrice à courant alternatif 21. Le moteur 20 est pourvu d'un enroulement induit et d'un enroulement inducteur qui sont montés en parallèle avec des enroulements correspondants du moteur témoin 19.
La charge sur le moteur 20 varie suivant les variations des charges sur tous les rouleaux, tels que 10 et 11, qui sont en action. Par conséquent lorsqu'on met en marche un nouveau rouleau, tel que 10 ou 11, la charge sur le moteur 20 du groupe moteur générateur augmente et sa vitesse de fonction- nement tend à diminuer d'une manière correspondante, à moins qu'elle ne soit reglée..
Un régulateur 22 sert à régler la vitesse du moteur 20 et est mis en action par les différences de vitesse des mo- teurs 19 et 20. Lorsque la vitesse du moteur 20 diminue par
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rapport à la vitesse du moteur témoin 19, le régulateur 22 est actionné de manière à réduire l'excitation de= l'enroule- ment inducteur 23 du moteur 20, et provoqua ainsi une aug-
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tentation d2 sa vitesse jusqu'à ce qu'elle d;vir-:zirL- ég,aie à celle du moteur témoin 19.
Des régulateurs semblables 17 et 18 sont employés pour régler les vitesses des moteurs 12 et 13 respectivement, si elles à'écartent de celles de leurs moteurs témoins corres- pondants 28 et 36. Les régulateurs 17, 18 et 22 peuvent être d'un type quelconque approprié, dans lequel l'ément ré- gulateur se règle suivant que la vitesse du moteur réglé varie par rapport à la valeur désirée.
Lorsque par exemple la vitesse du moteur 20 est faible par rapport celle du moteur 19, un circuit en dérivation sur la résistance 24 est interrompu pendant une partie plus grande de chaque tour du régulateur 22, ce qui a pour effet de diminuer l'excitation Moyenne de l'enroulement inducteur 23 et de provoquer l'ac- célération du moteur 20 Jusqu'à ce que; sa vitesse devienne égale à celle du moteur 19. Les détails de construction d'un régulateur tel que ceux représentés en 17, 18, 22 sont entiè- rement décrits dans le brevet anglais 241.523 précédemment mentionné.
Le régulateur 18 comprend une surface de contact qui comporte une partie conductrice 25 et une partie Isolante 26, susceptible d'interrompre par intermittence un circuit com- prenant les balais 29. L'examen de la vue en coupe du régula- teur 17, qui représente le tambour régulateur 30 claveté de manière à tourner avec l'arbre actionné par la poulie conique 27 et vissé sur une tige filetée 31 qui tourne à une vitesse proportionnelle à la vitesse de l'arbre actionné par un mo- teur 28, montre que lorsque la poulie conique 27 tourne à
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la même vitesse que le moteur cynchrone 28, il ne se produit pas de mouvement relatif entre leurs arbres respectifs et aucun déplacement du tambour régulateur 30 ne peut avoir lieu.
Toutefois, si la vitesse de la poulie conique 27 dimi- nue par rapport à la vitesse du moteur synchrone 28, il se produit un déplacement relatif entre leurs arbres respectifs et le tambour de contact mobile latéralement 30 du régula- teur 17 avance vers la droite sur la vis 31. Lorsque le tambour de contact 30 se déplace vers la droite, les balais 39 établissent le contact avec la partie Isolante 26 pendant une plus grande partie de chaque tour du régulateur 17 que précédemment.
De cette manière, la résistance de champ 32 reste reliée en série avec l'enroulement inducteur.33 de la génératrice auxiliaire 15 pendant une partie plus grande de chaque tour du régulateur 17, de sorte que l'excitation moyenne de l'enroulement Inducteur 33 de la génératrice auxiliaire diminue et provoque une augmentation du voltage appliqué aux bornes du moteur 12, de manière à accélérer le mouvement de celui-ci jusque ce que la vitesse de la pou- lie 27 devienne égale à celle du moteur synchrone 28.
Lorsque la poulie conique 27 tourne à une vitesse plus élevée que le moteur synchrone 28, le tambour de contact 30 du régulateur 17 se déplace vers la gauche et les balais 29 viennent en contact avec la partie conductrice 25 pendant une naitie plus grande de chaque tour du régulateur 17 que précédemment, de manière à court-circuiter la résistance de champ 32 pendant un plus grand intervalle de temps et à rédui- re la valeur moyenne du courant traversant l'enroulement de champ 33. Le voltage développé dans la génératrice dévoltrice 15 augmente par conséquent et le voltage appliqué aux bornes du moteur 12 diminue d'une manière correspondante, ce qui a
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pour effet de réduire la vitesse du moteur 12 et de la poulie conique 27 jusqu'à ce qu'elle corresponde à la vitesse du moteur synchrone 28.
Dans le système représenté sur la figure 1, les généra- trioes auxiliaires 15 et 16 peuvent être des génératrices dé- voltrices ou survoltrices, mais, sur la fig.l, les régulateurs 17 et 18 sont disposés de manière à permettre aux génératri- ces 15 et 16, de fonctionner avec une caractéristique dévol- trice. Si les génératrices auxiliaires 15 et 16 devaient fonctionner avec une caractéristique survoltrice, les posi- tions de la section conductrice 25 et de la section isolante 26 du tambour de contact 30 déviaient être renversées comme c'est représenté dans le dispositif de la figure 2.
Les moteurs synchrones 28 et 36 sont destinés à action- ner l'un des éléments des régulateurs 17 et 18 respective- ment, un moteur synchrone semblable étant prévu poui chaque rouleau additionnel et chaque moteur de commande employé dans la machine à papier. Les moteurs synchrones 28 et 36 sont actionnés en synchronisme avec la génératrice à courant alternatif 21 dont la vitesse varie suivant le voltage de la ligne d'alimentation 14 ainsi qu'il a été dit précédem- ment, de telle sorte que lorsqu'on fait varier le voltage de la ligne de distribution 14 pour changer la vitesse de fonctionnement de toute la machine papier, il se produit un changement correspondant de la vitesse des moteurs syn- ehrones 28 et 36.
Pour cette raison, l'accélération des mo- teurs de commande 12 et 13 résultant d'une augmentation du voltage de la ligne de distribution 14 n'est pas empêchée par les régulateurs 17 et 18. Les régulateurs continuent à agir pendant l'accélération de toute la machine pour mainte- nir le rapport désiré entre les vitesses des moteurs 12 et 13.
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Les poulies coniques 27 et 34 sont reliées par une courroie mobile 35 et sont établies de manière à permettre de faire varier le rapport entre les vitesses des moteurs 12 et 28, en vue d'obtenir différents rapports de vitesse entre les rouleaux successifs de la machine, comme cela doit se faire pour l'adapter à différentes qualités de matières.
Les mo- teurs 12 et 13 doivent pour cette raison être actionnés de manière que leurs vitesses se trouvent dans un rapport dé- terminé pendant la fabrication d'une qualité de papier et dans un autre rapport de vitesse pendant la fabrication d'un papier de qualité différente, en changeant la position de la courroie 35 sur les poulies coniques 34 et 27 de façon que le voltage développé par les génératrices dévoltrioes 15 et 16 soit réglé dans la mesure où la vitesse des moteurs 12 et 13 s'écarte de la vitesse désirée dans la fabrication d'un papier de qualité particulière désirée.
Les génératrices dévoltrices 15 et 16 sont actionnées par un moteur à, courant alternatif 37 de manière qu'elles tournent à une vitesse pour ainsi dire constante et toute variation qui se produit dans le voltage développé est due à une variation de l'excitation de leur champ. Les enroule- ruents inducteurs 3 et 38 des génératrices dévoltrices 15 et 16 respectivement sont alimentés par une dource d'énergie à potentiel constant 39 qui alimente également l'enroulement inducteur 23 du moteur 20, les enroulements inducteurs des moteurs de commande 12 et 13 et l'enroulement inducteur du moteur témoin 19.
Toute variation qui se produit dans l'exci- tation du champ des génératrices auxiliaires 15 et 16 ou du moteur 20 est due au fonctionnement de leurs dispositifs ré- gulateurs correspondants.
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Il y a lieu de faire remarquer que les rouleaux 10 et 11 ne constituent qu'une partie de la machine à papier et que d'autres rouleaux peuvent être ajoutés au dispositif et raccordés de la manière représentés, et que l'un des rouleaux peut être mis hors d'action à volonté lorsque la fabrication n'exige pas qu'il travaille.
Un autre mode d'exécution de l'invention est représenté sur la figure 2 dans laquelle des génératrices séparées 40 et 41 sont employées pour fournir le courant aux moteurs de commande respectifs 12 et 13.
Dans ce mode d'exécution, les régulateurs 17 et 18 ont leurs parties conductrices 25 et leurs parties isolantes 26 montées exactement dans des pesitions opposées à ceilles qu'elles occupent dans le mode d'exécution représenté sur la figure 1. Cette disposition a été choisie parce que pour augmenter le voltage appliqué aux bornes des moteurs 12 et 13, l'excitation des enroulements de champ 42 et 43 des génératrices 40 et 41 doit être augmentée pour accroître le voltage développé dans les génératrices correspondantes, tandis que dans la forme d'exécution préférée de la figure 1, pour augmenter le voltage appliqué aux bornes des moteurs 12 et 13, il est nécessaire de réduire le voltage développé dans les génératrices dévoltrices 15 et 16.
Lorsque la machine à papier travaille avec le rapport voulu entre les vitesses des moteurs 12 et 13, on peut aug- menter le voltage de la ligne d'alimentation 14 pour augmenter la vitesse de rotation du moteur témoin 19, le moteur 20 pro- duisant alors une vitesse synchrone plus élevée dans le sys- tème à courant alternatif entre l'alternateur 21 et les mo- teurs synchrones 28 et 36.
Lorsque la vitesse des moteurs
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synchrones 28 et 36 est augmentée, les régulateurs 17 et 18 se déplacent vers la droite de fagon que les balais 29 se trou- vent pendant la plus grande partie de chaque révolution, en contact avec la partie conductrice 25, court-circuitant les résistances de champ 32 et 32! pendant la plus grande partie de chaque révolution des dispositifs régulateurs 17 et 18, et la résistance des circuits inducteurs correspondants dimi- nue de fagon à augmenter le courant moyen traversant les enroulements inducteurs 42 et 43.
De cette manière, le volta- ge développé dans les génératrices 40 et 41 est augmenté d'une manière correspondante, de telle sorte qu'un voltage plus élevé est appliqué aux bornes des moteurs 12 et 13 dont la rotation est accélérée jusqu'à atteindre des vitesses élevées suivant la variation de voltage de la ligne de distribution 14, sans s'écarter du rapport die vitesses auquel ils fonc- tionnaient précédemment.
Les autres éléments du dispositif qui constitue le mode d'exécution représenté sur la figure 2 fonctionnent exacte- ment comme il a été décrit pour le mode d'exécution repré- senté sur la figure 1 et il serait superflu de décrire davan- tage leur fonctionnement dans cette forme d'exécution modifiée.
On comprendra qu'il est possible de modifier les formes d'exécution ci-dessus décrites et de les adapter à de nom- breuses applications sans s'écarter du cadre de l'invention.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements to speed regulating devices for electric motors.
This invention relates generally to control devices for motors and particularly to devices controlling a series of motors in order to make them rotate at speeds in a determined ratio.
In papermaking, for example, a number of rollers are employed over which the material is passed and, passing over successive rolls, it is compressed and elongated. To maintain a constant flow of material into the machine and to prevent material from
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either too tight or not tight enough, the speeds of the various rollers must be maintained in determined ratios, the last rollers rotating at a higher peripheral speed than the first.
This result can be achieved in different ways; among the most common are the use of individual motors to control the various sections of the machine and of speed regulators to adjust the excitation of the individual motors in order to obtain the desired speed ratio.
When a series of motors are operated in parallel, each at a different speed and under a different load, it is difficult to adjust their speeds by changing the voltage of their current source without disturbing the ratio of the speeds of the different motors. This is particularly freely true when gold. must provide for a wide variety of operating speeds and load values and this frequently necessitates the use of larger motors than would be necessary if it is not desired to be able to control the motors over a wide range of speeds without disturbing the ratio between the speeds of the different motors.
The existence of remanent magnetism in a main generator and the difference in the inherent characteristics of any two motors make it impossible to exactly adjust the speeds of the motors by varying the voltage of a common current source without disturbing the ratio. wearing their gears.
We already have. proposed regulating devices in which the adjustment of a motor is obtained by varying a regulating resistance, the effective value of the resistance in circuit being determined by a differential mechanism according to the angular position or the phase shift between
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the engine to be adjusted and a control engine or other control device with which the speed of the engine to be adjusted is compared.
A contactor or rotary switch is used which is influenced differentially by the speed of the test engine and that of the engine !. adjust, this rotary contactor comprising a single drum provided with a conductive segment and a non-conductive segment which have connection parts with branch taps in contact with cooperating balances connected to the resistor, so that that -ci is intermittently short-cirouted and its effective value varies according to the relative longitudinal position of the brushes and of the drum determined by the differential mechanism.
British Patent No. 241,523 describes a differential mechanism in which the longitudinal displacement of the contactor or switch drum is caused by the relative rotary movement between two threaded elements, one of which rotates in proportion to the speed of the motor. control to be adjusted, while the other rotates in proportion to the speed of the control engine. The aforementioned patent further relates to a device for maintaining a determined speed ratio between a series of motors.
The armature of a direct current control motor is connected to the same current source as the armatures of the control motors while the field winding of the control motor is connected to a constant voltage power source which also supplies power to the drive motors. The voltage of the energy source which supplies the armatures of these motors is adjustable.
The indicator motor operates an alternating current generator which supplies three-phase current.
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of frequent variable, each drive motor being coupled to a corresponding synchronous motor connected to the generator. Each of the drive motors operates through a transmission mechanism. variable ratio one of the elements of the screw-and-nut differential mechanism, the other element of which is actuated by the coupled synchronous motor.
The mentioned differential mechanism varies the excitation of the corresponding drive motor whenever the speed of this motor varies with respect to that of the synchronous motor and therefore to that of the control motor.
When it is desired to increase the speed of all the motors, the voltage applied to the armatures of the control motor and the control motors is increased. This increase in voltage has the effect of increasing the speed of all motors and thereby causes an increase in the speed and frequency of the variable frequency generator, such that the speed of the synchronous motors increases. The speed of the control motors therefore increases, but thanks to the differential mechanism the determined ratio of their speeds is maintained.
According to the present invention the voltage applied to each motor of a group is separately varied, so that the motors can operate over a wide range of speeds, whatever their individual loads, without disturbing a ratio. previously established between their speeds. To achieve this result, each of the control motors, those of a paper machine for example, is fitted with a separate generator and the excitation of the various generators is adjusted to obtain the voltages which run the motors. corresponding to the desired speed.
The adjustment of the field is preferably obtained by the action of a
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differential mechanism or regulator of the type described in the above mentioned patent n. 241,523.
According to the present invention, the alternating current generator is preferably operated by a motor adjusted to the speed of a pilot motor by means of a differential mechanism of the type employed for the speed control of the drive motors.
To make the invention fully understood, it will be described below with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a schematic view of a motor adjustment device established according to the invention, for a machine operated in sections, in which the voltages applied to the different control motors are adjusted by the action of step-up or step-down generators.
Figure 2 is a schematic view of a device in which separate generators are employed to supply power to the different motors.
For certain operations of a manufacture, for example papermaking, the material is passed over a series of rollers, two of which, 10 and 11, are shown and are operated by the motors 12 and 13 at speeds which are in a relation determined one in relation to the other. The different rollers can operate at different speeds if it is desired that the peripheral speed of one of the rolls be greater or less than that of the preceding roll. It is desirable to vary the speeds of rollers 10 and 11 and the ratio between these speeds for different kinds of papers during manufacture.
However, when the speed is established, the relative speeds of the rollers 10 and 11 must remain constant during a determined operation of the manufacture, although
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the speed of the entire machine can be increased or decreased without disturbing the relationship between the respective speeds of rollers 10 and 11.
According to a preferred embodiment of the invention, the motors 12 and 13 are actuated by a power source 14, the voltage of which can be varied to change the speed of operation of the paper machine. Since it can happen that the load on the roller 10 exceeds that on the roller 11, a variation of the voltage of the distribution line 14 can modify the speeds of the motors 12 and 13, and, due to the difference between their respective loads, the ratio between their speeds will be modified.
The devolving generators 15 and 16 are mounted in the circuit of the motors 12 and 13, respectively, and when there is a variation in the voltage of the supply line 14, the voltage generated in the devolving generators 15 and 16 is adjusted to so as to compensate for the dissimilarity of the characteristics of the motors 12 and 13 and to allow these motors to run at speeds varying within wide limits without disturbing the desired ratio between their respective speeds.
It is difficult to obtain an exact adjustment of the speed of the motors 12 and 13 simply by varying the voltage of the supply line 14, because of the characteristics inherent in these motors 12 and 13, and the scale of these speed variations is limited by the remanent magnetism of the field of the generator supplying energy to line 14.
The voltage developed by the devolving generators 15 and 16 is regulated by the regulating devices 17 and 18 respectively, so that the voltage applied to the terminals of the motors 12 and 13 is established in such a way as to maintain
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the desired gear ratio between the two engines, although their individual speeds can vary over a large scale without disturbing the ratio. By using the devolving generators 15 and 16, a greater variation in the speed of the motors 12 and 13 can be obtained than by the adjustment of the field, owing to the effect of the magnetism in the main generator.
A control motor or control motor 19 is actuated by the power source 14 and its operating speed varies according to the variations in the voltage of the distribution line 14, to modify the operating speed of the paper machine operated. by motors 12 and 13. Test motor 19 bears no load other than that due to the frictional resistances in the bearings, and its speed, therefore, is roughly proportional to the voltage of distribution line 14.
A motor 20, which constitutes the motive machine of a generator motor unit, drives the alternating current generator 21. The motor 20 is provided with an armature winding and an inductor winding which are connected in parallel with corresponding windings of the motor. test engine 19.
The load on the motor 20 varies with variations in the loads on all the rollers, such as 10 and 11, which are in action. Therefore when starting a new roller, such as 10 or 11, the load on the motor 20 of the generator motor assembly increases and its operating speed tends to decrease in a corresponding manner, unless it is not settled ..
A regulator 22 serves to regulate the speed of the motor 20 and is activated by the speed differences of the motors 19 and 20. When the speed of the motor 20 decreases by
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In relation to the speed of the control motor 19, the regulator 22 is operated so as to reduce the excitation of the inductor winding 23 of the motor 20, and thus causes an increase.
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temptation d2 its speed until it deviates from that of the test engine 19.
Similar governors 17 and 18 are employed to adjust the speeds of the motors 12 and 13 respectively, if they deviate from those of their corresponding pilot motors 28 and 36. The governors 17, 18 and 22 may be of a type. any suitable, in which the regulating element adjusts itself according to whether the speed of the set motor varies from the desired value.
When, for example, the speed of motor 20 is low relative to that of motor 19, a bypass circuit on resistor 24 is interrupted for a greater part of each revolution of regulator 22, which has the effect of reducing the excitation Average of the inductor winding 23 and to cause the acceleration of the motor 20 Until; its speed becomes equal to that of motor 19. The construction details of a governor such as those shown at 17, 18, 22 are fully described in the aforementioned British Patent 241,523.
The regulator 18 comprises a contact surface which comprises a conductive part 25 and an insulating part 26, capable of intermittently interrupting a circuit comprising the brushes 29. Examination of the sectional view of the regulator 17, which shows the regulating drum 30 keyed so as to rotate with the shaft actuated by the conical pulley 27 and screwed on a threaded rod 31 which rotates at a speed proportional to the speed of the shaft actuated by a motor 28, shows that when the conical pulley 27 turns at
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the same speed as the cynchronous motor 28, there is no relative movement between their respective shafts and no movement of the regulating drum 30 can take place.
However, if the speed of the conical pulley 27 decreases with respect to the speed of the synchronous motor 28, there is a relative displacement between their respective shafts and the laterally movable contact drum 30 of the regulator 17 advances to the right. on screw 31. As contact drum 30 moves to the right, brushes 39 make contact with Insulating portion 26 for a greater portion of each revolution of regulator 17 than before.
In this way, the field resistor 32 remains connected in series with the field winding 33 of the auxiliary generator 15 for a greater part of each revolution of the regulator 17, so that the average excitation of the field winding 33 of the auxiliary generator decreases and causes an increase in the voltage applied to the terminals of the motor 12, so as to accelerate the movement of the latter until the speed of the pulley 27 becomes equal to that of the synchronous motor 28.
When the conical pulley 27 rotates at a higher speed than the synchronous motor 28, the contact drum 30 of the regulator 17 moves to the left and the brushes 29 come into contact with the conductive part 25 for a greater amount of each revolution. of regulator 17 than before, so as to short-circuit field resistance 32 for a longer period of time and reduce the average value of the current flowing through field winding 33. The voltage developed in step-down generator 15 consequently increases and the voltage applied to the terminals of the motor 12 decreases in a corresponding manner, which has
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the effect of reducing the speed of the motor 12 and the conical pulley 27 until it matches the speed of the synchronous motor 28.
In the system shown in FIG. 1, the auxiliary generators 15 and 16 may be deflecting or boosting generators, but in FIG. 1 the regulators 17 and 18 are arranged so as to allow the generators. 15 and 16, to operate with a devolving characteristic. If the auxiliary generators 15 and 16 were to operate with a booster characteristic, the positions of the conductive section 25 and the insulating section 26 of the contact drum 30 would deflect to be reversed as shown in the device of FIG. 2.
Synchronous motors 28 and 36 are intended to operate one of the elements of regulators 17 and 18 respectively, a similar synchronous motor being provided for each additional roll and each drive motor employed in the paper machine. The synchronous motors 28 and 36 are operated in synchronism with the alternating current generator 21, the speed of which varies according to the voltage of the supply line 14 as has been said previously, so that when vary the voltage of the distribution line 14 to change the operating speed of the entire paper machine, there is a corresponding change in the speed of synchronous motors 28 and 36.
For this reason, the acceleration of the drive motors 12 and 13 resulting from an increase in the voltage of the distribution line 14 is not prevented by the regulators 17 and 18. The regulators continue to act during acceleration. throughout the machine to maintain the desired ratio between the speeds of motors 12 and 13.
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The conical pulleys 27 and 34 are connected by a moving belt 35 and are established so as to allow the ratio between the speeds of the motors 12 and 28 to be varied, in order to obtain different speed ratios between the successive rollers of the machine , as must be done to adapt it to different qualities of materials.
The motors 12 and 13 must therefore be operated so that their speeds are in a fixed ratio during the production of a grade of paper and in another speed ratio during the production of a paper grade. different quality, by changing the position of the belt 35 on the conical pulleys 34 and 27 so that the voltage developed by the devoltrioes 15 and 16 generators is regulated as the speed of the motors 12 and 13 deviates from the speed desired in making a paper of the particular grade desired.
The devolving generators 15 and 16 are driven by an AC motor 37 so that they rotate at a virtually constant speed and any variation which occurs in the developed voltage is due to a variation in the excitation of their voltage. field. The inductor windings 3 and 38 of the devolving generators 15 and 16 respectively are supplied by a constant potential energy source 39 which also supplies the inductor winding 23 of the motor 20, the inductor windings of the control motors 12 and 13 and the inductor winding of the control motor 19.
Any variation which occurs in the field excitation of the auxiliary generators 15 and 16 or of the motor 20 is due to the operation of their corresponding regulating devices.
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It should be noted that the rollers 10 and 11 are only a part of the papermaking machine and that other rolls can be added to the device and connected as shown, and one of the rollers can be put out of action at will when the manufacturing does not require him to work.
Another embodiment of the invention is shown in Figure 2 in which separate generators 40 and 41 are employed to supply current to the respective control motors 12 and 13.
In this embodiment, the regulators 17 and 18 have their conducting parts 25 and their insulating parts 26 mounted exactly in opposite weights to those which they occupy in the embodiment shown in FIG. 1. This arrangement has been chosen because to increase the voltage applied to the terminals of the motors 12 and 13, the excitation of the field windings 42 and 43 of the generators 40 and 41 must be increased to increase the voltage developed in the corresponding generators, while in the form of The preferred embodiment of Figure 1, to increase the voltage applied to the terminals of the motors 12 and 13, it is necessary to reduce the voltage developed in the devolving generators 15 and 16.
When the paper machine is working with the desired ratio between the speeds of the motors 12 and 13, the voltage of the supply line 14 can be increased to increase the speed of rotation of the control motor 19, the motor 20 producing. then a higher synchronous speed in the alternating current system between the alternator 21 and the synchronous motors 28 and 36.
When the motors speed
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28 and 36 is increased, the regulators 17 and 18 move to the right so that the brushes 29 are during the greater part of each revolution, in contact with the conductive part 25, bypassing the resistors of field 32 and 32! during the greater part of each revolution of the regulators 17 and 18, and the resistance of the corresponding field circuits decreases in order to increase the average current flowing through the field windings 42 and 43.
In this way, the voltage developed in the generators 40 and 41 is correspondingly increased, so that a higher voltage is applied to the terminals of the motors 12 and 13 whose rotation is accelerated until reaching high speeds depending on the variation in voltage of the distribution line 14, without deviating from the speed ratio at which they previously operated.
The other elements of the device which constitutes the embodiment shown in FIG. 2 operate exactly as has been described for the embodiment shown in FIG. 1 and it would be superfluous to describe their operation further. in this modified embodiment.
It will be understood that it is possible to modify the embodiments described above and to adapt them to numerous applications without departing from the scope of the invention.
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