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Dispositif et procédé pour l'alimentation des moteurs électriques de fileuses et de retordeuses élec- triques avec commande individuelle des ailettes..
@ Les fileuses et les rotéridéuses électriques sont des machines de filage à commande individuelle électrique des ailettes, qui sont équipées avantageusement, de même que le mécanisme étireur, de moteurs à courant triphasé avec rotor à cage d'écureuil. Pour l'alimentation, on a employé jusqu'ici des transformateurs de période qui se composent d'un moteur à bagues collectrices (machine à ba-., gues collectrices) et d'un moteur de commande. Comme mo- teur de commande, on se sert de préférence d'un moteur à p8les réversibles. Le moteur à bagues collectrices est connecté par son stator au réseau, et de l'énergie élec- trique est conduite des bagues collectrices du rotor aux moteurs des ailettes et au mécanisme étireur.
Si le rotor tourne alors dans le sens du champ tournant du stator, le courant débité comporte un nombre de périodes plus petit
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que celui du réseau. De ce fait de l'énergie électrique est renvoyée dans le réseau en passant par le moteur de commande. Le nombre de périodes diminue avec l'augmen- tation du nombre de tours, Avec un faible nombre de tours, il est presque égal au nombre de périodes du ré- seau et avec un nombre de tours synchrone du moteur il est égal à zéro. Lorsque le rotor tourne en sens oppo- sé au sens dû-champ tournant du stator, le courant débi- té possède un nombre de périodes qui est plus grand que le nombre de périodes du réseau, Dans ce cas le moteur de commande tire de l'énergie électrique du réseau.
Le nombre de périodes augmente avec le nombre de tours.
L'invention consiste tout d'abord en ce qu'un moteur à bagues collectrices, employé comme transforma- teur de périodes, est pourvu de moyens particuliers,qui sont appropriés pour tirer de l'énergie du rotor à bagues collectrices. Des moyens appropriés à cet effet sont des freins mécaniques, des freins électro-magnétiques (freins à courants parasites), des génératrices asynchro- nes à nombre de pôles approprié, des enroulements auxi- liaires dans le rotor ou le stator du moteur à bagues collectrices, etc...
Un moteur à bagues collectrices équipé de cette manière peut être employé sans moteur de commande, si, d'après la présente invention, on se sert pour l'alimen- tation d'un réseau à nombre de périodes qui avec des mo- teurs avec rotor à cage d'écureuil donne directement le nombre de tours de filage.
Dans le filage de jute il est -nécessaire de prévoir par exemple environ 4100 tours pour les ailettes, ce qui correspondrait à un nombre de pério- des de 74. En conséquence il faut accoupler à la turbine à vapeur, à la turbine hydraulique ou autre machine mo- trice de l'installation, une génératrice de courant qui débite du courant de 74 périodes, ou il faut monter un transformateur correspondant, afin d'alimenter le réseau
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de connexion des fileuses et des retordeuses...-'''
Or, à première vue il semble suffisant, stil existe un réseau possédant ce nombre de périodes, d'in- tercal.er entre le réseau et les moteurs d'un côté de filage, un transformateur stationnaire, car, eu égard à une distribution économique de l'énergie,
le réseau doit en règle générale travailler avec une tension plus élevée que celle des moteurs.
Mais on a trouvé que lors de la mise en marche du transformateur, il se produit des ruptures de fils en nombre relativement élevé, ruptures dont le nombre ne peut pas être diminue dans une mesure notable, même en se servant de dispositifs démarreurs, Or, des essaus poussés ont démontré qu'à la déconnexion du transforma- teur, les moteurs des ailettes effectuent encore un grand nombre de tours par suite du moment d'inertie exis- tant. Pour éviter une sur-torsion des fils; on n'a arrê- té le mécanisme débiteur, par disjonction de son moteur de commande, que quelque temps après disjonction des mo- teurs des ailettes.
Néanmoins à la remise en marche le nombre de ruptures de fils est relativement encore élevé, De plus, suivant leurs frottements de paliers et de por- tées, les moteurs des ailettes possèdent un nombre de tours de fin de course différent, et l'arrêt du mécanis- me étireur ne peut être adapté qu'au nombre de tours mo- yen. En conséquence lors de la rotation de fin de cour- se, certains moteurs donneront à leurs fils un tors in- suffisant et d'autres moteurs un tors trop fort, ce, mal- gré l'arrêt simultané.
Ces inconvénients sent supprimés par le moteur à bagues collectrices, équipé d'un frein mécanique ou d'un dispositif équivalent, qui peut fonctionner sur le réseau indiqué, sans moteur de commande.
Pendant le filage, le rotor du moteur à bagues collectrices est retenu par le frein, de sorte qu'il agit
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exactement comme un transformateur stationnaire. Lorsqu'il faut arrêter la fileuse, le frein est. dégagé, le rotor tourne et conformément au nombre de tours croissante les moteurs des ailettes et le moteur du mécanisme étireur sont alimentés avec un nombre de périodes diminué. De cette manière il est possible de laisser baisser progres- sivement presque à zéro le nombre de périodes de comman- de et d'obtenir en même temps un arrêt simultané de tou- tes les ailettes et du mécanisme étireur.
Inversement, le mise en marche des moteurs des ailettes et du moteur du mécanisme étireur peut se faire du fait que le moteur à bagues collectrices est d'abord porté au nombre de tours complet; il se produit ensuite la fermeture des interrupteurs menant des bagues collec- trices aux moteurs des ailettes et au moteur du mécanis- me étireur, et le frein d'induit est lentement appliqué, Le nombre de périodes du courant conduit aux moteurs des ailettes et au moteur du mécanisme étireur croit confor- mément à la réduction du nombre de tours de l'induite jusqu'à ce que finalement, lorsque l'induit est complète- ment freiné, ces moteurs soient alimentés de courant pos- sèdant le nombre de périodes du réseau.
Lorsqu'on procède au démarrage des moteurs des ailettes avec du courant partant d'un nombre de périodes zéro, il peut arriver que le démarrage, inégal en raison des conditions de frottement différ entes, des moteurs d'ailettes d'une part et du moteur du mécanisme étireur d'autre part, suscite des difficultés. En pareil cas il est avantageux de débuter non pas avec des périodes zéro, mais immédiatement avec un nombre de périodes plus élevé, et même dans certaines conditions, avec le nombre de pé- riodes complet.
Ce résultat peut's'obtenir sans difficul- tés du fait que le moteur est d'abord freiné à un nombre de tours réduit, ou éventuellement complètement freiné, et que ce n'est qu'ensuite que les conducteurs menant aux
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moteurs des ailettes et au moteur du mécanisme étireur-' sont connectés aux bagues collectrices par un interrup- teur.
La fig. 1 des dessins ci-joints représente sché- matiquement la disposition.
1 désigne le réseau auquel sont connectés par l'interrupteur 2 les enroulements de stator 3 du mo- teur à bagues collectrices, L'induit 4 de ce moteur porte un enroulement dont trois points sont connectés aux bagues collectrices 5. De ces bagues des conducteurs mènent par l'interrupteur 6 aux barres de distribution
7 d'un côté de filage, auquel sont raccordés les moteurs d'ailettes 8 et le moteur 9 du mécanisme étireur.
Four le freinage de l'induit on peut employer, ainsi que déjà mentionné, des freins mécaniques, dont la pression d'application est éventuellement règlable au mo- yen d'aimants de traction. Une disposition de ce genre est indiquée schématiquement dans l'exemple d'exécution.
L'emploi du moteur à bagues collectrices au lieu du transformateur permet en outre d'alimenter les moteurs des ailettes et le moteur du mécanisme étireur avec un nombre de périodes réduit. Il suffit de freiner l'induit à bagues collectrices au nombre de tours correspondant et il faut avoir soin dans ce cas que l'énergie libérée soit évacuée. Dans ce but on peut se servir, entre autres dispositifs, d'un frein à courants parasites à refroidis- sement d'air. Mais on peut aussi monter sur l'arbre du moteur. à bagues collectrices une génératrice asynchrone à nombre de côles correspondant, de sorte que l'énergie libérée dans l'induit soit, pendant le fonctionnement per- manent ramenée dans le réseau sous forme d'énergie élec- trique.
Le surplus d'énergie peut aussi être enlevé ou détruit d'une autre manière désirée quelconque, par exem- ple on peut disposer dans le rotor du moteur d'induction
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un deuxième enroulement, qui est fermé par des résistan- ces. Il peut aussi exister sur le stator un enroulement auxiliaire, dont le nombre de pôles diffère de celui de l'enroulement principal. En fin de compte il peut exis- ter en plus de cet enroulement auxiliaire sur le stator, un enroulement auxiliaire dans le rotor, enroulement dont le nombre de pôles diffère de celui de l'enroulement prin- cipal et est égal au nombre de pôles de l'autre enroule- ment auxiliaire ou diffère de ce nombre.
Il est évident qu'il n'est pas absolument néces- saire que le moteur à bagues collectrices comporte un rap- port de transmission différant d'un. On s'assure égale- ment les avantages indiqués lorsque la tension tirée des bagues collectrices est égale à la tension conduite au stator.
L'enroulement auxiliaire peut aussi être rempla- cé par des parties ou par la totalité de l'enroulement principal du stator ou du rotor, qui dans ce but sont pourvus de connexions particulières.
Dans les cas où la fréquence du réseau n'est pas assez élevée pour le nombre de tours maximum désiré das moteurs des ailettes, on a employé pour l'alimentation de la fileuse une machine à bagues collectrices, dont le rotor est accouplé avec un moteur de commande réglable.Le moteur de commande est pourvu par exemple dlun règlage par résistance ou d'un enroulement à ples permutables, de sorte qu'il peut fonctionner avec des nombres dep31es différents, Par échange de deux phases on peut en outre changer la direction de rotation du rotor, dans le but de diminuer ou d'augmenter le nombre de périodes du ré- seau.
En conséquence on dispose pour la commande de la machine de nombres de périodes qui sont, aussi bien ré- duits qu'augmentés par rapport au nombre de périodes du réseau,
D'après l'invention, pour.engendrer le nombre de
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périodes d'alimentation intermédiaire, c'est-à-dire le nombre de périodes d'alimentation concordant avec le nom- bre de périodes du réseau, on se sert du rotor pourvu d'un frein d'arrêt, tout en déconnectant le moteur de com- mande. Il est évident qu'en pareil cas une disjonction électrique du moteur de commande est suffisante.
Jusqu'ici on n'a pas pu tirer d'un transforma- teur de fréquence, avec règlage du moteur de commande, un nombre de périodes d'alimentation égal au nombre de pério- des du réseau, et lorsqu'on se sert de résistances pour règler le moteur de commande il faut que ces résistances soient si grandes que le moment de rotation du moteur de commande équilibre juste celui du rotor de la machine à bagues collectrices. En conséquence, lorsqu'on a pu jus- qu'ici tirer une fréquence d'alimentation égale à la fré- quence du réseau, on n'a obtenu ce résultat qu'en raison des pertes dans les résistances, et avec un très mauvais rendement, tandis que le rendement de la machine à bagues collectrices pour la transformation des périodes est juste- ment le plus avantageux dans le rapport 1 : 1 (arrêt du rotor).
La commande de ces transformateurs de périodes se fait en règle générale à l'aide d'un cylindre de commande, par lequel, en cas d'emploi d'un moteur de commande à per- mutation polaire? de l'énergie est conduite aux dériva- tions chaque fois nécessaires de son enroulement de stator.
On met d'abord en circuit le nombre de p8les le plus bas et une direction de rotation telle que le rotor de la ma- chine à bagues collectrices tourne dans la direction du champ tournant engendré par son stator. Dans les posi- tions suivantes du cylindre de commande, le moteur de com- mande fonctionne avec des nombres de p8les toujours plus grands, dans le but de réduire son nombre de tours, de sorte que la.différence des nombres de tours du champ du rotor et du champ du stator de la machine à bagues
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collectrices diminue lui aussi et que le nombre de pério- des du courant tiré du rotor augmente.
Pour engendrer un nombre de périodes d'alimen- tation égal au nombre de périodes du réseau, on freine et arrête, après disjonction du moteur de commande, le rotor de la machine à bagues collectrices, de préférence en se servant d'un frein à commande électrique, dont le courant de commande passe par le cylindre de commande.
Pour les nombres de périodes d'alimentation qui sont supérieurs au nombre de périodes du réseau, on décon- necte le courant du frein et on intercale le nombre de pô- les maximum en échangeant deux phases des connexions du stator du moteur de commande. Le rotor de la machine à bagues collectrices tourne alors contre la direction de son champ tournant et débite le nombre de périodes plus élevé suivant, qui est désiré. Par commutation du moteur de commande sur un nombre de pôles plus petit on peut alors augmenter le nombre de tours du rotor et augmenter de nouveau de manière correspondante le nombre de pério- des d'alimentation.
Mais le moteur à bagues collectrices avec frein comporte d'autres avantages encore.
Pendant les arrêts de service (changement des bobines), l'induit du transformateur de fréquence tourne environ au nombre de tours synchrone, c'est-à-dire que la tension aux bagues collectrices est faible et qu'il en est de même du nombre de changements. En conséquence les mo- teurs des ailettes ne tournent pas.
Après le changement des bobines, il faut, pour l'enroulement de nouage sur les bobines vides, que les moteurs des ailettes effectuent quelques tours. En cas de transformateurs de fréquence avec moteurs de commande on peut obtenir ce résultat du fait que l'on intercale le moteur de commande pendant un temps court et qu'on réduit ainsi le nombre de tours de l'induit du transformateur.
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La fréquence et la tension croissent alors aux baguea, collectrices. La force vive de l'induit du transforma- teur et du moteur de commande est alors transformée en énergie électrique et est ramenée dans le réseau. En conséquence il passe par les contacts de conjonction du moteur de commande tout d'abord un très fort courant, qui s'amortit au bout d'un certain temps. Mais pendant l'en-' roulement de nouage avec quelques spires, le courant n'est pas encore éteint, de sorte qu'à la terminaison de l'en- roulement de nouage, il faut interrompre un courant très fort.
De plus à ce courant se superpose un autre cou- rant, car une partie notable de l'énergie débitée par voie de transformation dans l'induit du transformateur, est ra- menée par le moteur de commande dans le réseau. En consé- quence il faut prévoir des moyens particuliers, car un in- terrupteur rapide ordinaire subit', par l'action de l'arc lumineux de disjonction, une très forte usure à ses con- tacts.
D'après la présente invention on obtient un fonctionnement notablement plus avantageux du fait que la réduction du nombre de tours des induits s'obtient par freinage mécanique de l'induit du transformateur. L'in- terrupteur rapide du moteur de commande n'est pas appelé à coopérer et n'est en conséquence pas sollicité.
Le freinage mécanique peut se faire au moyen de dispositions quelconques, par exemple par des freins à main, des freins de friction à commande magnétique, etc..
Si on se sert d'un frein appliqué par force de ressort ou charge de poids, frein qui peut être dégagé au moyen d'un aimant de traction, il suffit d'alimenter cet aimant pendant une seconde environ. Cette alimentation peut se faire à l'aide du cylindre de connexion, employé en règle générale pour la commande du transformateur, ou de manière
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pression particulier.
Dans ce cas, il est avantageux que la consom- mation de courant de l'aimant de dégagement de frein soit inférieure à celle du moteur de commande, même avec les plus petits transformateurs, et que ce courant soit sup- primé même pendant le.temps de l'enroulement de nouage, ce qui réduit en conséquence le maximum du courant d'accé- lération.
De même que les nombres de périodes nécessaires pour l'enroulement de nouage les nombres de périodes né- cessaires pour l'accélération des moteurs d'ailettes, si- tués au-dessous de la fréquence du réseau, peuvent être obtenus avec le frein au lieu de l'être avec le moteur de commande, ce qui petmet d'éviter que ce moteur'soit d'a- bord connecté négativement, c'est-à-dire pour le même sens de rotation que la génératrice, et soit ensuite permuté quant à ses pôles. Le cylindre de commande peut alors être plus petit et est en conséquence moins coûteux. D'au- tre part on évite ainsi la tension de rotor multiple se produisant lors de la permutation.des pôles et les suites de cette tension (forte combustion des contacts, etc..).
Dans l'emploi d'un transformateur de périodes de ce genre, composé d'un moteur à bagues collectrices avec frein et d'un moteur de commande, pour alimenter une fileu- se, il est nécessaire que l'ouvrière puisse, à tout ins- tant, arrêter la fileuse. Ainsi que déjà décrit explicite- ment, cet arrêt ne peut pas s'obtenir par une simple inter- ruption de courant, car le courant alternatif conduit aux moteurs des ailettes et au moteur du mécanisme étireur doit être constamment diminué jusqu'à environ zéro période, afin d'éviter des ruptures de fils lors de la remise en marche de la fileuse.
En conséquence pour arrêter la machine on se sert d'après l'invention d'un interrupteur multiple. Une partie des interrupteurs coupe le courant alimentaire du moteur de
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commande et une autre partie des interrupteurs déconnecte le frein, et interrompt ou ferme le courant du frein sui-- vant que le freinage est effectué par établissement de courant ou par interruption d'un courant de repos.
L'interrupteur multiple peut être accouplé à la barre de commande de la machine. Mais on se servira de préférence d'un interrupteur rapide que l'on commande au moyen d'un bouton de pression et que l'on peut appeler in- terrupteur de fin de course par inertie. Il est bon de répartir plusieurs boutons de pression sur l'ensemble de la machine, pour que l'ouvrière puisse de chaque emplace- ment près de la machine arrêter, comme au moyen de la bar- re de commande, immédaitement la machine. De préférence cet interrupteur rapide retient dans la position d'attrac- tion son armature après l'excitation par l'un des boutons de pression. L'ouvrière n'a alors pas besoin de mainte- nir le bouton de pression jusqu'à arrêt de la machine.
Si on fait passer en outre ce courant de retenue par le cy- lindre de commande du transformateur, on peut en arriver sans autre mesure à ce que pour la remise en marche de la machine le cylindre de commande doive d'abord être ramené à la position zéro, car ce n'est que dans cette position que le courant de retenue de l'interrupteur de fin de cour- se est interrompu et que ses boutons de pression retournent à la position requise pour le service. La commande par boutons de pression permet en outre de prévoir de simples dispositifs de sécurité sur la machine ; peut par exem- ple disposer des boutons de pression sur les bancs de bo- bines, qui sont montés pour le passage tardif des bancs avec bobines vides vers l'arrière et pour le montage des bancs en filage sur ces bancs, ce qui permet d'arrêter la machine.
La fig. 3 des dessins ci-joints représente un exemple d'exécution de cette disposition, et montre la par- tie correspondante du schéma des connexions d'un transfor-
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mateur de périodes.
3 désigne le stator de la machine à bagues col- lectrices, qui est alimenté en passant par l'interrupteur 2, des phases a, b, c du réseau 1. 4 désigne le ro- tor correspondant avec baguescollectrices 5, auxquelles les moteurs des ailettes et le moteur du mécanisme étireur sont reliés au moyen de l'interrupteur 6. Sur l'arbre de la machine à bagues collectrices se trouve le rotor 11 du moteur de commande avec ses bagues collectrices 12 et un plateau de frein 13, 14 désigne le stator du moteur de commande. Au-dessus du plateau de frein 13 on a monté un levier de frein avec sabot 114, qui est soulevé par le ressort 15.
Sur le levier de frein se trouve en outre un noyau d'aimant 16, qu'une bobine d'aimant 17 attire à son intérieur et peut ainsi presser le sabot de frein 114 sur le plateau 13. 18 désigne l'interrup- teur rapide de fin de course avec bobine de commande 19.
Sur le noyau d'aimant 20 de cet interrupteur, les con- tacts auxiliaires 21 sont ouverts dans la position de re- pos et les contacts 22, 23, 24 sont fermés. On a monté en parallèle aux contacts auxiliaires 21 les interrup- teurs à bouton de pression 25 distribués le long de la fileuse.
@
Pour commander le transformateur de périodes on se sert du cylindre de commande 26 pourvu d'une rangée de garnitures métalliques et de doigts de contact disposés en face de ces garnitures. Le cylindre comporte les posi- tions I à III pour les nombres de périodes qui sont infé- rieures à celle du réseau ; dans la position IV le trans- formateur de périodes débite un nombre de périodes égal à celui du réseau, tandis que dans les positions V, VI, VII, les nombres de périodes débités sont supérieurs à celui du réseau. Certains des doigts de contact frottant sur le cylindre de commande 26 sont connectés à cet effet aux phases a, b, c, du réseau. La bobine de commande 19 de
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l'interrupteur de fin de course 18 est alimentée en passant par le doigt 27 au moyen de la garniture 28.
Du doigt de contact 29 un conducteur mène par les con- tacts 22 de l'interrupteur de fin de course 18 à la bobine de frein 17, dont l'autre borne est reliée à la phase c du réseau. D'autres doigts de contact ser- vent à l'alimentation du stator 14 du moteur de com- mande ; deux phases passent par les contacts 23, 24 de l'interrupteur 18, En fin de compte une série dr doigts de contact sont connectés à des résistances et aux bagues collectrices du moteur de commande 12.
Si on fait tourner le cylindre de commande suc- cessivement aux positions I, II, III, le stator du moteur de commande reçoit du courant et l'enroulement de son ro- tor 11 est connecté en passant par les bagues collec- trices 12, au début par des résistances, et est finale- ment court-circuité. De ce fait la partie tournante du transformateur de périodes est portée graduellement des nombres de tours plus élevés, la rotation se faisant dans le sens du champ tournant de la partie fixe de la machine d'induction. Les bagues collectrices 5 débitent, de mê- me manière, des nombres de périodes graduellement crois- sants, à la fileuse.
Dans la position IV, le moteur de commande est déconnecté et le doigt de contact 29 glisse sur la gar- niture métallique 28. Un courant passe de la phase a par le doigt de contact 27, la garniture métallique 20, le doigt de contact 29, les contacts 22 de l'interrup- teur 18, par l'enroulement de frein 17 à la phase c, Le noyau d'aimant 16 est attiré contre l'effet du res- sort 15 et le sabot 114 est appliqué sur le plateau de frein 13. La partie tournante du transformateur de périodes s'arrête en conséquence et les bagues collectri- ces 5 débitent un courant alternatif, dont le nombre de périodes est égal à celui du réseau.
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Si on continue à faire tourner le cylindre de commande aux positions V, VI, VII, le doigt de contact
29 glisse de la garniture de cylindre 28 et la partie tournante du transformateur de périodes est de nouveau dégagée. De plus, deux conducteurs menant à l'enroule- ment de stator 14 du moteur de commande sont permutés quant à leur connexion aux phases d'alimentation, ainsi que le schéma des connexions pe rmet de se rendre compte, et les bagues collectrices du moteur de commande sont d'abord connectées en passant par des résistances et puis court-circuitées.
Dans ces positions du cylindre de com- mande, la partie tournante du transformateur de périodes est actionnée dans le sens du champ tournant de la partie fixe 3 de la machine d'induction et en conséquence les bagues collectrices 5 débitent graduellement du courant à nombre de période supérieur à celui du réseau.
Si pour une raison quelconque il faut arrêter brusquement la fileuse, il suffit que l'ouvrière abaisse d'abord le bouton 25 le plus rapproché d'elle. Un cou- rant passe alors par la voie . phase a, garniture de con- tact 28, doigt de contact 27, bobine de commande 19, bouton de contact 25, phase c. L'interrupteur rapide ou vanne 18 soulève son noyau d'aimant 20 et ouvre ainsi les contacts 22, 23, 24, Comme de ce fait l'aimant de frein 17 est déconnecté et que le stator 14 du moteur de commande est privé de courant par interruption de deux phases, la partie tournante du transformateur de périodes peut tourner librement et, sous l'action de la partie fixe 3 de la'machine d'induction, il peut s'accélérer environ au synchronisme.
Il en résulte que les bagues collectrices 5 débitent à la fileuse du courant dont le nombre de pé- riodes décroît constamment jusqu'à environ zéro, et que les moteurs des ailettes et le moteur du mécanisme étireur s'arrêtent en conséquence, cet arrêt s'effectuant indépen- damment du fait de l'emploi de service du moteur de
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commande ou du frein. ,
Afin qu'en lâchant le bouton de pression 25 on ne rétablisse pas de nouveau les circuits de travail interrompus, on a prévu les contacts auxiliaires 21, qui sont montés en parallèle aux boutons de pression 25.
En conséquence même lorsqu'on lâche le bouton qui a été abaissé, le courant passera par la bobine d'interrupteur
19 et retiendra le noyau d'aimant dans la position d'at- traction. Comme ce courant ne peut être interrompu que dans la position zéro, on s'assure ainsi en même temps que la remise en circuit de la machine commence avec la position zéro du cylindre de commande 26.
Dans cet exemple d'exécution le courant du frein et le courant conduit à la partie fixe du moteur de commande sont commandés directement par le cylindre. En cas de besoin, on peut, pour épargner le cylindre, employer le moyen connu qui consiste à déporter la fermeture du courant sur des interrupteurs particuliers commandés par le cylindre de commande.
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Device and method for feeding the electric motors of electric spinners and twists with individual control of the fins.
@ Electric spinners and roteriduses are spinning machines with individual electric control of the fins, which are advantageously equipped, like the stretching mechanism, with three-phase motors with squirrel-cage rotor. For the power supply, period transformers have been employed heretofore, which consist of a slip-ring motor (slip-ring machine, slip-gates) and a drive motor. Preferably, a reversible motor is used as the drive motor. The slip-ring motor is connected by its stator to the network, and electrical energy is conducted from the rotor slip-rings to the vane motors and to the stretching mechanism.
If the rotor then turns in the direction of the rotating field of the stator, the current delivered has a smaller number of periods
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than that of the network. As a result, electrical energy is returned to the network via the drive motor. The number of periods decreases with the increase in the number of revolutions. With a low number of revolutions it is almost equal to the number of periods of the network and with a synchronous number of revolutions of the motor it is equal to zero. When the rotor turns in the opposite direction to the direction of the rotating field of the stator, the current delivered has a number of periods which is greater than the number of periods of the network. In this case the control motor draws power. electrical energy from the network.
The number of periods increases with the number of turns.
The invention firstly consists in that a slip-ring motor, employed as a period transformer, is provided with special means, which are suitable for drawing energy from the slip-ring rotor. Suitable means for this are mechanical brakes, electro-magnetic brakes (parasitic current brakes), asynchronous generators with an appropriate number of poles, auxiliary windings in the rotor or stator of the slip-ring motor , etc ...
A slip-ring motor equipped in this way can be used without a drive motor, if, according to the present invention, a multiple-cycle network is used for the supply of a number of periods which with motors with squirrel cage rotor directly gives the number of spinning turns.
In jute spinning it is necessary to provide for example about 4100 revolutions for the fins, which would correspond to a number of periods of 74. Consequently it is necessary to couple to the steam turbine, to the hydraulic turbine or the like. driving machine of the installation, a current generator which delivers current for 74 periods, where a corresponding transformer must be fitted in order to supply the network
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connection of spinners and twists ...- '' '
However, at first glance it seems sufficient, stil exists a network having this number of periods, of inter- intercal.er between the network and the motors on a spinning side, a stationary transformer, because, having regard to a distribution energy saving,
as a rule, the network must work with a higher voltage than that of the motors.
But it has been found that when starting up the transformer, a relatively large number of wire breaks occur, the number of which cannot be reduced to any appreciable extent, even when using starter devices. Extensive tests have shown that when the transformer is disconnected, the vane motors still perform a large number of revolutions due to the existing moment of inertia. To avoid over-twisting the wires; the debtor mechanism was not stopped, by disjunction of its control motor, only some time after disjunction of the vane motors.
However, on restarting the number of wire breaks is relatively still high. In addition, depending on their bearing and bearing friction, the fin motors have a different number of end-of-travel turns, and the stop of the stretching mechanism can only be adapted to the average number of revolutions. Consequently, during the end-of-stroke rotation, some motors will give their wires an insufficient twist and other motors too strong a twist, despite the simultaneous stop.
These drawbacks are eliminated by the slip-ring motor, equipped with a mechanical brake or an equivalent device, which can operate on the indicated network, without a control motor.
During spinning, the rotor of the slip-ring motor is held by the brake, so that it acts
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just like a stationary transformer. When it is necessary to stop the spinner, the brake is. released, the rotor rotates and in accordance with the increasing number of revolutions the fin motors and the motor of the stretching mechanism are supplied with a reduced number of periods. In this way it is possible to allow the number of control periods to drop gradually to almost zero and at the same time obtain a simultaneous stopping of all the fins and of the stretching mechanism.
Conversely, the starting of the motors of the fins and of the motor of the stretching mechanism can be done because the motor with slip rings is first brought to the full number of revolutions; The switches leading from the collector rings to the vane motors and to the stretching mechanism motor are then closed, and the armature brake is slowly applied. The number of periods of the current conducted to the vane motors and to the The motor of the stretching mechanism is believed in accordance with the reduction of the number of turns of the armature until finally, when the armature is fully braked, these motors are supplied with current having the number of periods of the armature. network.
When starting the vane motors with current starting from a number of zero periods, it may happen that the start, uneven due to the different friction conditions, of the vane motors on the one hand and the motor of the stretching mechanism on the other hand, causes difficulties. In such a case it is advantageous to start not with zero periods, but immediately with a higher number of periods, and even under certain conditions, with the full number of periods.
This can be achieved without difficulty since the motor is first braked to a reduced number of revolutions, or possibly fully braked, and only then is the conductors leading to
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vane motors and the motor of the stretching mechanism are connected to the slip rings by a switch.
Fig. 1 of the accompanying drawings shows schematically the arrangement.
1 designates the network to which are connected by switch 2 the stator windings 3 of the slip ring motor, The armature 4 of this motor carries a winding of which three points are connected to the slip rings 5. Of these rings of the conductors lead by switch 6 to the distribution bars
7 on a spinning side, to which are connected the fin motors 8 and the motor 9 of the stretching mechanism.
For the braking of the armature, it is possible, as already mentioned, to use mechanical brakes, the application pressure of which may optionally be adjustable by means of traction magnets. An arrangement of this kind is shown schematically in the exemplary embodiment.
The use of the slip-ring motor instead of the transformer also makes it possible to power the fin motors and the motor of the stretching mechanism with a reduced number of periods. It suffices to brake the slip-ring armature to the corresponding number of turns and care must be taken in this case that the released energy is evacuated. For this purpose, among other devices, an air-cooled parasitic current brake can be used. But you can also climb on the motor shaft. with slip rings an asynchronous generator with a corresponding number of poles, so that the energy released in the armature is, during permanent operation, returned to the network in the form of electrical energy.
The surplus energy can also be removed or destroyed in any other desired way, for example it can be disposed in the rotor of the induction motor.
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a second winding, which is closed by resistors. There may also be an auxiliary winding on the stator, the number of poles of which differs from that of the main winding. Ultimately there may be in addition to this auxiliary winding on the stator, an auxiliary winding in the rotor, the number of poles of which differs from that of the main winding and is equal to the number of poles of the rotor. other auxiliary winding or differs from this number.
Obviously, it is not absolutely necessary for the slip-ring motor to have a transmission ratio other than one. The indicated advantages are also ensured when the tension drawn from the slip rings is equal to the tension carried out to the stator.
The auxiliary winding can also be replaced by parts or by the whole of the main winding of the stator or of the rotor, which for this purpose are provided with special connections.
In cases where the network frequency is not high enough for the desired maximum number of revolutions of the vane motors, a slip-ring machine, the rotor of which is coupled with a motor, has been used to feed the spinner. The drive motor is provided, for example, with resistance control or a winding with interchangeable poles, so that it can operate with different numbers of stages. By exchanging two phases it is also possible to change the direction of rotation of the rotor, with the aim of reducing or increasing the number of periods of the network.
Consequently, numbers of periods are available for the control of the machine which are both reduced and increased compared to the number of periods of the network,
According to the invention, to generate the number of
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intermediate supply periods, that is to say the number of supply periods corresponding to the number of periods of the network, the rotor provided with a holding brake is used while disconnecting the motor control. It is obvious that in such a case an electrical disjunction of the drive motor is sufficient.
Until now it has not been possible to derive from a frequency transformer, with control motor adjustment, a number of supply periods equal to the number of periods of the network, and when using resistors to adjust the drive motor these resistors must be so large that the torque of the drive motor just balances that of the rotor of the slip ring machine. Consequently, when it has been possible hitherto to derive a supply frequency equal to the frequency of the network, this result has only been obtained because of the losses in the resistors, and with a very poor efficiency, while the efficiency of the slip ring machine for period transformation is just the most advantageous in the 1: 1 ratio (rotor stop).
These period transformers are normally controlled by means of a control cylinder, whereby, if a polar-changing control motor? energy is channeled to the branches of its stator winding whenever necessary.
The lowest number of poles is first switched on and a direction of rotation such that the rotor of the slip ring machine rotates in the direction of the rotating field generated by its stator. In the following positions of the control cylinder, the control motor operates with ever greater numbers of poles, with the aim of reducing its number of revolutions, so that the difference in the number of revolutions of the field of the rotor and stator field of the ring machine
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collectors also decrease and the number of periods of the current drawn from the rotor increases.
In order to generate a number of supply periods equal to the number of periods of the network, the rotor of the slip-ring machine is braked and stopped, after disconnection of the control motor, preferably by using a brake. electric control, the control current of which passes through the control cylinder.
For the number of supply periods which are greater than the number of periods of the network, the brake current is disconnected and the maximum number of poles is inserted by exchanging two phases of the connections of the stator of the control motor. The rotor of the slip-ring machine then turns against the direction of its rotating field and delivers the next higher number of periods, which is desired. By switching the drive motor to a smaller number of poles it is then possible to increase the number of revolutions of the rotor and correspondingly again increase the number of supply periods.
But the slip-ring motor with brake has other advantages.
During shutdowns (changing the coils), the frequency transformer armature rotates approximately at the number of synchronous turns, i.e. the voltage at the slip rings is low and the same is true of the number of changes. Consequently, the fin motors do not turn.
After the reels have been changed, it is necessary for the tying winding on the empty reels that the vane motors make a few turns. In the case of frequency transformers with control motors, this can be achieved by inserting the control motor for a short time and thus reducing the number of turns of the transformer armature.
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The frequency and the tension then increase at the bushes, collectors. The live force of the armature of the transformer and of the control motor is then transformed into electrical energy and is fed back into the network. Consequently, a very strong current passes through the conjunction contacts of the control motor first, which is damped after a certain time. But during the tying winding with a few turns, the current is not yet turned off, so that at the end of the tying winding a very strong current has to be interrupted.
In addition to this current is superimposed another current, because a significant part of the energy delivered by transformation in the armature of the transformer is returned by the control motor to the network. Consequently, special means must be provided, since an ordinary fast switch is subjected, by the action of the luminous disjunction arc, to very strong wear at its contacts.
According to the present invention, a significantly more advantageous operation is obtained owing to the fact that the reduction in the number of turns of the armatures is obtained by mechanical braking of the armature of the transformer. The fast switch of the control motor is not called upon to cooperate and is consequently not requested.
Mechanical braking can be done by any arrangement, for example by hand brakes, magnetically controlled friction brakes, etc.
If a brake applied by spring force or weight load, which can be released by means of a traction magnet, is used, it is sufficient to energize this magnet for about a second. This supply can be made by means of the connection cylinder, generally used for controlling the transformer, or by
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particular pressure.
In this case, it is advantageous that the current consumption of the brake release magnet is lower than that of the drive motor, even with the smallest transformers, and that this current is suppressed even during the. tying winding time, which consequently reduces the maximum acceleration current.
Just as the numbers of periods necessary for the knotting winding, the numbers of periods necessary for the acceleration of the fin motors, situated below the network frequency, can be obtained with the brake at instead of being connected with the control motor, which can prevent this motor from being first connected negatively, that is to say for the same direction of rotation as the generator, and then being swapped as to its poles. The control cylinder can then be smaller and is therefore less expensive. On the other hand, the multiple rotor voltage occurring during the pole changeover and the consequences of this voltage (strong combustion of the contacts, etc.) are thus avoided.
In the use of a period transformer of this kind, consisting of a slip-ring motor with brake and a control motor, to supply a thread, it is necessary that the worker be able to now stop the spinner. As already described explicitly, this stopping cannot be obtained by a simple interruption of current, because the alternating current conducted to the motors of the fins and to the motor of the stretching mechanism must be constantly reduced to approximately zero periods. , in order to avoid wire breakage when restarting the spinner.
Consequently, according to the invention, a multiple switch is used to stop the machine. Some of the switches cut off the power supply to the motor.
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control and another part of the switches disconnects the brake, and interrupts or closes the brake current after braking is effected by establishing current or by interrupting a quiescent current.
The multiple switch can be coupled to the machine control bar. However, we will preferably use a quick switch which is controlled by means of a pressure button and which can be called an inertial limit switch. It is good to distribute several pressure buttons on the whole machine, so that the worker can immediately stop the machine from any position near the machine, as by means of the control bar. Preferably, this rapid switch retains its armature in the attracting position after the excitation by one of the pressure buttons. The worker then does not need to hold the pressure button until the machine stops.
If this retaining current is also passed through the control cylinder of the transformer, it can be achieved without further action that in order to restart the machine the control cylinder must first be brought back to zero. zero position, because only in this position is the restraining current of the limit switch interrupted and its push buttons return to the position required for service. The pressure button control also makes it possible to provide simple safety devices on the machine; can for example have pressure buttons on the reel beds, which are fitted for the late passage of beds with empty reels to the rear and for the assembly of the spinning benches on these benches, which allows to '' stop the machine.
Fig. 3 of the accompanying drawings shows an exemplary embodiment of this arrangement, and shows the corresponding part of the circuit diagram of a transformer.
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mateur of periods.
3 designates the stator of the collector ring machine, which is supplied via switch 2, of phases a, b, c of network 1. 4 designates the corresponding rotor with collector rings 5, to which the motors of the The vanes and the motor of the stretching mechanism are connected by means of the switch 6. On the shaft of the slip ring machine there is the rotor 11 of the drive motor with its slip rings 12 and a brake plate 13, 14 designates the stator of the drive motor. A brake lever with shoe 114 has been mounted above the brake plate 13, which is lifted by the spring 15.
On the brake lever there is also a magnet core 16, which a magnet coil 17 draws inside and can thus press the brake shoe 114 onto the plate 13. 18 denotes the quick switch. limit switch with control coil 19.
On the magnet core 20 of this switch, the auxiliary contacts 21 are open in the rest position and the contacts 22, 23, 24 are closed. The pressure button switches 25 distributed along the spinner were mounted in parallel with the auxiliary contacts 21.
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To control the period transformer, use is made of the control cylinder 26 provided with a row of metal fittings and contact fingers arranged opposite these linings. The cylinder has positions I to III for the number of periods which are less than that of the network; in position IV, the period transformer outputs a number of periods equal to that of the network, while in positions V, VI, VII, the numbers of periods debited are greater than that of the network. Some of the contact fingers rubbing against the control cylinder 26 are connected for this purpose to phases a, b, c, of the network. The control coil 19 of
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the limit switch 18 is supplied via the finger 27 by means of the trim 28.
From the contact finger 29, a conductor leads through the contacts 22 of the limit switch 18 to the brake coil 17, the other terminal of which is connected to phase c of the network. Other contact fingers serve to power the stator 14 of the control motor; two phases pass through contacts 23, 24 of switch 18, Ultimately a series of contact fingers are connected to resistors and slip rings of drive motor 12.
If the control cylinder is rotated successively to positions I, II, III, the stator of the control motor receives current and the winding of its rotor 11 is connected passing through the collector rings 12, initially by resistances, and is ultimately short-circuited. As a result, the rotating part of the period transformer is gradually increased to higher numbers of turns, the rotation being in the direction of the rotating field of the fixed part of the induction machine. The slip rings 5 likewise output gradually increasing numbers of periods to the spinner.
In position IV, the drive motor is disconnected and the contact finger 29 slides on the metal lining 28. A current flows from phase a through the contact finger 27, the metal lining 20, the contact finger 29 , the contacts 22 of the switch 18, by the brake winding 17 in phase c, The magnet core 16 is attracted against the effect of the spring 15 and the shoe 114 is applied to the plate 13. The rotating part of the period transformer stops accordingly and the slip rings 5 deliver an alternating current, the number of periods of which is equal to that of the network.
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If we continue to rotate the control cylinder to positions V, VI, VII, the contact finger
29 slides off the cylinder gasket 28 and the rotating part of the period transformer is released again. In addition, two conductors leading to the stator winding 14 of the drive motor are swapped for their connection to the supply phases, as well as the wiring diagram allows to realize, and the slip rings of the motor. control cables are first connected through resistors and then short-circuited.
In these positions of the control cylinder, the rotating part of the period transformer is actuated in the direction of the rotating field of the fixed part 3 of the induction machine and as a result the slip rings 5 gradually discharge current in number of steps. period greater than that of the network.
If for some reason the spinner must be stopped abruptly, it is sufficient for the worker to first lower the button 25 closest to her. A current then passes through the track. phase a, contact insert 28, contact finger 27, control coil 19, contact button 25, phase c. The quick switch or valve 18 lifts its magnet core 20 and thus opens the contacts 22, 23, 24, as thereby the brake magnet 17 is disconnected and the stator 14 of the control motor is deprived of current by interrupting two phases, the rotating part of the period transformer can turn freely and, under the action of the fixed part 3 of the induction machine, it can accelerate approximately in synchronism.
As a result, the slip rings 5 supply the spinner with current, the number of periods of which constantly decreases to about zero, and the vane motors and the motor of the draw mechanism stop accordingly, this shutdown s. 'performing independently by virtue of the service employment of the engine
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control or brake. ,
So that by releasing the pressure button 25 the interrupted working circuits are not reestablished, the auxiliary contacts 21 are provided, which are connected in parallel with the pressure buttons 25.
As a result, even when you let go of the button that was pulled down, current will flow through the switch coil.
19 and will retain the magnet core in the pull position. As this current can only be interrupted in the zero position, this ensures at the same time that the restart of the machine begins with the zero position of the control cylinder 26.
In this exemplary embodiment, the brake current and the current conducted to the fixed part of the control motor are controlled directly by the cylinder. If necessary, one can, to spare the cylinder, use the known means which consists in shifting the closure of the current to particular switches controlled by the control cylinder.