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"MODES DE COUPLAGE PERMETTANT DE TRANSFORMER LES MOTEURS SERIE A COLLECTEUR EN GENERATRICES POUR IE FREINAGE A VITESSE A VIDE RE- GLABLE ET D'AUGMENTER LE COUPLE D'ACCELERATION DANS LE CAS DE
MARCHE EN MOTEUR REGLABLE PAR DECALAGE DES BALAIS" le freinage des moteurs série à collecteur est néces- saire dans de nombreuses applications notamment pour la commande des appareils de levage. Danu ce cas, en particulier, il faut pour la descente des charges des caractéristiques shunt limitant la vitesse quel que soit le couple appliqué.
D'autre part., dans la marche en moteur à commande à distance, il est intéressant d'obtenir un grand couple d'accélé-
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ration pendant le décelage des balais pour que la vitesse s'a- juste rapidement à la nouvelle valeur désirée.
La première partie de la présente invention (système LETRILLIART) a pour objet différents couplages permettant de transformer facilement le moteur série en génératrice shunt à vitesse réglable et tournant en sens inverse à calage fixe des balais, quel que soit le nombre de phases secondaires.
Le dispositif le plus simple consiste à insérer des résistances en série dans le primaire du moteur entre le stator et le transformateur et à constituer un point neutre au primaire de la machine au moyen d'inductances réglables.
La figure 1 du dessin ci-annexé représente le schéma de ce couplage :
S est le stator du moteur;
R le rotor ;
T1 le primaire du transformateur;
T2 le secondaire.
Les résistances placées en série sont désignées par r et les inductances de shuntage par s.
Les fig. 2 et 3 montrent la position des balais déca- lés de l'angle [alpha] par rapport à la ligne neutre figurée parl'axe vertical et les sens de rotation relatifs du rotor et du champ tour- nant respectivement pour la marche en moteur et le freinage.
Pour inverser le sans de rotation et freiner, il suffit d'inverser le sens du champ tournant et de connecter les résis- tances r en série et les inductances s en dérivation comme repré- senté sur la fig. 1. Le rotor R tourne dans les deux cas dans le sens du champ, ce qui permet d'obtenir une commutation irrépro- chable.
Il y a avantage pour améliorer l'allure des caracté- ristiques à employer des inductances à noyaux magnétiques satu- rés pour la tension appliquée au démarrage. la fig. 4 représente les caractéristiques du couple en fonction de la vitesse pour les deux sens de rotation à calage fixe des @alais.
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B est la caractéristique dans le cas de marche en moteur;
B0, B1, B2, etc..., les caractéristiques dans le cas du freinage.
A chaque position du système de réglage correspond une caractéristique différente. Les premières courbes donnent chacune une vitesse à vide au-dessous de laquelle le couple est moteur.
Pour améliorer le facteur de puissance et réduire le courant pendant le freinage, on modifie le rapport du transfor- mateur de rotor au moyen de prises supplémentaires b1, b2, b3 (fig. 1). Les prises normales ai, a2, a3 sont utilisées pour la marche en moteur.
Le fonctionnement de la machine au freinage résulte de l'existence simultanée d'un couple moteur et d'un couple de frei- nage. La fig. 5 représente le couple moteur A, le couple de frei- nage D et la courbe résultante B pour une position des organes de réglage.
La vitesse à vide NO correspond à l'égalité des couples moteur et résistant.
Le courant total absorbé It est représenté sur les fig.
6 et 7.
La fig. 6 correspond à la marche à vide et la fig. 7 à la marche en charge. Le courant total It est la résultante d'une part du courant absorbé par la machine fonctionnant en moteur asynchrone Im et d'autre part du courant fourni au réseau par la marche en génératrice à collecteur Ig.
Dans le cas de la fig. 6, la machine absorbe de la puissance au réseau tandis qu'elle en restitue dans le cas de la fig. 7.
Le fonctionnement en régime amorcé est éliminé par la présence des inductances . en dérivation sur le primaire (fig.1) qui constituent un véritable court-circuit pour la tension d'auto- excitation à basse fréquence.
Un second dispositif consiste à remplacer les induc- tances de shuntage s par des résistances variables et à prévoir
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des inductances auxiliaires connectées en parallèle'avec le stator de la machine pour éliminer le fonctionnement en régime amorcé qui peut apparaître à certaines vitesses.
La fig. 8 représente le schéma de ce dispositif :
Les résistances en série sont désignées par r et les résistances en dérivation par r1 Les phases du stator sont shun- tées par des inductances s1.
Les caractéristiques obtenues sont semblables à celles du dispositif décrit précédemment.
Quel que soit le schéma employé, il est possible de ré- duire le nombre des prises des inductances ou des résistances en passant par des valeurs déséquilibrées.
Dans certains cas, deux valeurs des résistances r doi- vent 9tre prévues.
Ces dispositifs peuvent 9tre employés sur le secondai- re de la machine dans le cas de rotors triphasés.
La seconde partie de la présente invention a pour objet un couplage analogue aux précédents permettant d'augmenter le couple d'accélération dans le cas de marche en moteur au- dessous du synchronisme pendant le décalage des balais.
Il consiste à former un point neutre au primaire de la machine soit entre le stator et le primaire du transformateur de rotor, soit sur des prises auxiliaires prévues sur l'enroulement primaire du transformateur. La fig. 9 du dessin représente le schéma de ce dernier couplage :
S est le stator du moteur;
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T i le primaire du tra1:SfOr<etu, les résistances formant point neutre et c les contacteurs permettant de les insérer.
Les caractéristiques normales couple-vitesse sont re- présentées sur la fig. 10 :
BO, Bi, B2 ... représentent les couples moteurs pour
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différents décalages drs balais : =< 0' 1, <--< 2 ...
D est la courbe du couple résistant, supposé à titre d'exemple variable avoc la vitesse.
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La fig. 11 représente le nouveau couple moteur N résul- tant de la présence des résistances r2 formant point neutre.
On voit que le couple d'accélération HM produit par le
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décalage des baa.is da en 1 ( fig . 10) est considérablement accru en H1 M1 (fig. 11) par le nouveau couple résultant de la modification de couplage.
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Lu pojnt noutro 001'[1 onaplomont f'orjnw' pondant 10 ddca- lage des balais et les résistances seront ajustées à la valeur convenable.
Tous ces dispositifs peuvent être adaptés au cas des machines à stator couplé en triangle.
Le moteur série à calage fixe des balais ne permet d'obtenir qu'une seule caractéristique couple-vitesse. Il exige pour le réglage de la vitesse à couple constant une alimentation à tension variable par transformateur ou régulateur d'induction.
Pour le freinage suivant l'un des schémas décrits ci- dessus, la modification soit des valeurs des organes de réglage, soit de la tension d'alimentation permet également le passage d'une caractéristique à la suivante.
Mais ces systèmes de réglage ne permettent pas le fonc- tionnement à une vitesse sensiblement supérieure à la vitesse de synchronisme, ce qui peut être un grave inconvénient pour cer- taines applications, notamment pour la commande des appareils de levage où il est intéressant d'avoir à la descente une vitesse égale ou supérieure à la vitesse de montée.
On remédie à cet inconvénient en combinant les schémas de fonctionnement du moteur série en génératrice shunt à vitesse réglable, décrits ci-dessus, avec la commande par décalage des balais. Cela s'applique naturellement aux cas de réglage des moteurs série par décalage des balais.
Pour inverser le sens de rotation et freiner, il suffit d'inverser le sens du champ tournant et de connecter les résis- tances r en série et les inductances s en dérivation comme repré- senté sur la fig. 1. Les valeurs des résistances r et des induc- tances s sont fixes.
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A chaque position des balais correspond une/caractéris- tique différente : Dans la zone de marche en génératrice les courbes correspondent à une vitesse à vide égale ou inférieure à la vitesse de synchro- nisme.
Dans la zone de marche en moteur, la vitesse à vide devient supé- rieure à la vitesse de synchronisme.
La figure 12 représente schématique- ment, dans le cas d'une chine à deux p8les, la zone de décala- ge des balais dans la marche en moteur, la ligne neutre IN étant l'origine du décalage.
La fig. 13 représente la zone de décalage pendant le freinage en sens inverse.
La fig. 14 représente les caractéristiques du couple en fonction de la vitesse pour les zones BB1 et B1B2 de décalage des balais. Dans la zone BB1, il y a coexistence dans la machine d'un couple moteur asynchrone et d'un couple de freinage en génératri- ce à collecteur, de sorte que la vitesse à vide ne peut être su- périeure à la vitesse de synchronisme.
Dans la zone B1 B2, la machine fonctionne d'une part en moteur à collecteur et drautre part en génératrice asynchrone, la vitesse à vide dépasse la vitesse de synchronisme.
Il y a récupération d'énergie par le réseau pendant la marche en charge. Ce système s'applique également au dispositif de la fig. 8.
On pourrait combiner le réglage prévu ci-dessus avec le décalage électrique des balais obtenu, soit par permutation circulaire des phases, soit par un transformateur à changement de couplage au primaire : étoile triangle, triangle-étoile, zigzag ..., soit par une combinaison des deux procédés.
La fig. 15 représente, à titre d'exemple, le couplage zigzag du primaire du transformateur de rotor réalisant par rap- port au couplage normal un décalage électrique des balais de 30 et une modification du rapport de transformation de 15 %.
Le couplage zigzag serait utilisé de préférence cour
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la marche en moteur at le couplage normal pour le frenage, ce qui assurerait automatiquement dans le sens convenable la modifi- cation du rapport de transformation prévu précédemment.