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Perfectionnements aux systèmes électriques de commande à distance.
Cette invention est relative aux systèmes électri- ques de commande à distance, cest-à-dire aux systèmes de transmission électrique dans lesquels le transmetteur est agencé pour commander le mouvement d'un ou plusieurs récep- teurs éloignés, de manière que lorsqu'on imprime au transmet- teur un mouvement prédéterminé, le ou les récepteurs reprodui- sent ce mouvement. D'une façon générale, les systèmes de ce genre se divisent en deux grandes classes. On distingue des systèmes monopériodiques et des systèmes polypériodiques.
Un système monopériodique est un système où le transmetteur et
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le récepteur ne sont électriquement accrochés, e'est-à-dire dans une position stable l'un par rapport à l'autre, que pour une seule position de réglage réciproque, et cette posi- tion de réglage peut dans ce cas être considérée comme la position de coïncidence entre le transmetteur et le récepteur.
Par contre, les systèmes polypériodiques ont ceci de particu- lier que le récepteur possède un certain nombre de positions pour lesquelles il est électriquement stabilisé par rapport au transmetteur, de manière que lorsqu'ils occupent l'une ou l'autre de ces positions, le transmetteur.et le récepteur fonctionnent correctement ensemble.
On observe immédiatement qu'avec un système monopériodique, quand les machines consti- tuant le transmetteur et le récepteur marchent de manière stable, ils doivent 'être en coïncidence de position définie, tandis que les systèmes polypériodiques peuvent avoir plus d'une position stable de coïncidence* De cette façon, quand on emploie un système de transmission polypériodique, il y a 1'inconvénient inhérent de l'incertitude quant à la posi- tion relative du transmetteur et du récepteur. D'autre part les systèmes monopériodiques présentent un grand inconvénient du fait qu'ils tendent à osciller, comme on le montrera plus explicitement ci-après.
Les systèmes polypériodiques présentent l'avantage bien connu d'une plus grande précision, et en outre, on com- prend que l'effort synchronisant est plus grand dans un sys- tème polypériodique si l'on considère le cycle entier de la variation d'énergie, étant donné qu'en général, dans une gamme donnée de positions, l'effort synchronisant d'un sys- tème est d'autant plus grand que le nombre de périodes com- prises dans cette gamme est grand, pour une énergie maximum donnée du système.
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Dans le système de transmission perfectionné sui- vant l'invention, le transmetteur actionne le ou les récep- teurs polypériodiquement tant que le transmetteur et le ou les récepteurs marchent en coïncidence de position, et on prévoit des dispositifs pour amener chacun des récepteurs à être actionnés monopériodiquement quand sa position ne coïncide plus avec celle du transmetteur, l'actionnement mono- périodique persistant jusqu'à l'instant où la coïncidence peut être atteinte, la transmission polypériodique étant alors reprise.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on diminue la tendance à osciller du système, quand celui-ci fonctionne monopériodiquement, en réglant la composante, ten- dant à produire l'oscillation de manière à exercer sur cette composante une influence dont l'efficacité varie en fonction de la différence de vitesse du transmetteur et du ou des ré- cepteurs qui tendent à osciller.
Afin que l'invention puisse être clairement comprise et facilement mise à exécution, on la décrira ci-après plus explicitement en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 montre schématiquement les connexions élec- triques pour un système de transmission monopériodique, dans lequel il est prévu des dispositifs pour empêcher des oscil- lations,
Fig. 2 est une vue schématique analogue à la Fig. l, qui montre une variante du dispositif servant à empêcher les oscillations,
Fig.
Z montre schématiquement la disposition complè- te d'un système de transmission de force motrice et des dispo- sitifs pour compenser un retard de phase entre le transmetteur et le récepteur, le système étant apte au fonctionnement mono- et polypériodique,
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Fig. 4 est analogue à la Fig. 3, mais montre un système différent pour produire un fonctionnement mono- et polyrériodique,
Fig. 5 est analogue à la Fig. 4, mais montre en outre des dispositifs pour empêcher les oscillations, inter- calés entre le transmetteur et le récepteur,
Fig. 6 est à son tour analogue à la Fig. 5, mais montre la façon dont on peut accommoder le système de transmis- sion pour qu'il serve à commander deux récepteurs indépendants, et
Fig.
7 représente une variante du système de trans- mission, comprenant des dispositifs d'un autre caractère pour empêcher les oscillations entre le transmetteur et le récep- teur.
Sur la Fig. 1 des dessins, le transmetteur 1 est indiqué schématiquement par une manette d'actionnement reliée à un enregistreur de déplacement. L'enregistreur de déplace- ment est constitué par une vis de guidage 2 qui lorsqu'on la fait tourner déplace un écrou 3 portant un bras de contact 4.
Le bras 4 coulisse sur un fil de résistance divisé 5 dont les extrémités sont directement raccordées entre les conducteurs de ligne principaux 6 et 7, et le bras 4 de l'enregistreur de déplacement comporte une connexion 8 allant à un enroulement d'excitation 9. L'enroulement 9 est agencé pour influencer le champ de l'induit 10 d'une génératrice à courant continu, celle-ci étant entraînée par un moteur rotatif approprié 11.
Un enroulement d'excitation 12 shunte l'armature 10 par l'in- termédiaire des conducteurs 13, 14. L'induit 10 et l'enroule- ment 12 sont établis l'un par rapport à l'autre de telle ma- nière que lorsque l'induit tourne à sa vitesse usuelle, la génératrice ainsi constituée ne soit pas auto-excitatrice. De cette façon, les conducteurs 13, 14 connectés à l'induit 15
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d'un moteur à courant continu ayant une excitation constante par l'intermédiaire d'un enroulement 16 connecté aux conduc- teurs de ligne 6 et 7 ne fournissent pas de courant à l'in- duit 15 en quantité suffisante pour faire tourner cet induit.
Outre qu'est connecté par le conducteur 8, l'enrou- lement 9 comporte une autre connexion 17 allant à un bras de contact 18 d'un autre enregistreur de déplacement. Ce bras est destiné à se déplacer sur un filde résistance divisé 19, et comme dans le cas du premier enregistreur de déplacement mentionné, une vis de guidage 20 est agencée pour déplacer le bras de contact. La vis de guidage 20 est actionnée par la ro- tation de l'induit 15.
On observe que, dans l'appareil décrit jusqu'ici, lorsqu'on actionne le transmetteur 1, le bras de contact 4 se déplace suivant la longueur de la résistance 5 et la différen- ce de potentiel entre le bras 4 et le bras 18 change. Normale- ment, les deux résistances, 19 et 5 ont des points à poten- tiels égaux, étant donné que ce sont des résistances sembla- blement divisées et qu'elles sont toutes deux raccordées entre les lignes 6 et 7. Par suite, les bras 4 et 18 ont des posi- tions pour lesquelles la différence de potentiel entre eux est nulle, et tout déplacement du bras 4, du à l'actionnement du transmetteur 1, a pour effet de créer une différence de poten- tiel entre les deux bras du premier et du second enregistreur .
La création d'une telle différence de potentiel amené une circulation de courant dans l'enroulement 9, ce qui produit une force magnétomotrice agissant conjointement avec celle due à l'enroulement 12, à la suite de quoi, l'induit 10 est suf- fisamment excité pour provoquer la rotation de l'induit 15.
Celui-ci tend à tourner et à amener l'enregistreur de déplace- ment à bras de contact 18 à une position telle que la différen-,
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ce de potentiel entre les bras 4 et 18 soit nulle. Toutefois on se rend compte que la position pour laquelle la différence de potentiel entre les bras 4 et 18 est nulle n'est pas direc- tement atteinte,car l'induit 15 du récepteur se met à oscil- ler. On peut approximativement représenter cette oscillation par une simple oscillation harmonique de l'induit du récep- teur par rapport au transmetteur. A titre d'illustration, soit X1 la position du transmetteur par rapport à une ligne de référence fixe quelconque, et soit X2 la position de l'in- duit du récepteur par rapport à la même ligne de référence fixe.
L'équation différentielle générale correspondant au mouvement de l'induit 15 est alors la suivante : (X1 - X2) = - a2 (X1 - x2) ¯ F où a est une constante et F est proportionnel à l'effet de frottement: Dans l'équation ci-dessus et dans les équations ci-après on emploie le système Newtonien de symboles pour désigner des coefficients différentiels par rapport au temps.
On peut démontrer que l'intégrale générale de l'é- quation citée ci-dessus est : (X1 - X2) = A1 e (i a t ) + A2 e -(i a t ) + tt (+F) dt2
00
Pour déterminer les constantes arbitraires A1 et A2, on supposera par exemple qu'au commencement du processus t est égal à zéro et qu'à cet instant la vitesse relative du ré- cepteur par rapport au transmetteur est xo, et on supposera que la position relative de ces deux éléments, c'est-à-dire (x1 - x2), est représentée par xo, En substituant ces valeurs dans l'équation générale citée ci-dessus, on a: a i ( A1 - A2) xo
A1 + A2 = xo. d'ou A1 =1/2 (xo-i xo/a) et A2 = (x + i xo/a)
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En substituant les valeurs de A1 et A2 dans l'inté- grale générale, on obtient :
(xl - x2) = 1/2 xo(ei a t + e - i a t)-1/2 i xo/a (eiat-e -iat) tt + # (:tF) dt2 oo ou., xo tt (x1- x2) =xo cos at-xo/a Sin at + # (+F)dt2
00
On reconnaît que la solution finale ainsi trouvée est la solution périodique habituelle résultant d'une équation harmonique. Dans cette solution il n'y a pas de facteur d'a- mortissement, de sorte que l'oscillation n'est pas affectée autrement que par le frottement. On pourrait facilement dé- montrer par une étude plus détaillée que le frottement ne diminue pas toujours les oscillations et que dans certains cas il augmente même l'effet d'oscillation.
En revenant à la Fig. l des dessins annexés, on voit qu'un enroulement d'excitation supplémentaire 20 est re- présenté comme agissant sur l'induit 10 de la génératrice in- termédiaire à courant continu. L'enroulement 20 est connecté par des conducteurs 21 et 22 à l'induit 23 d'une génératrice à courant continu comportant une excitation de champ constan- te produite par un enroulement 24 raccordé entre les conduc- teurs de ligne 6, 7. L'induit 23 est relié mécaniquement au transmetteur 1 de manière que lorsque celui-ci tourne, l'in- duit 23 fournisse du courant à l'enroulement 20. La force magnétomotrice développée par l'enroulement 20 est donc pro- portionnelle à la vitesse d'actionnement du transmetteur 1.
La force contre-électromotrice de l'induit 15 est proportion- nelle à la vitesse de rotation de l'induit 15 du fait qu'une excitation constante est assurée par l'enroulement 16. En
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vertu de la construction de l'enroulement d'excitation 12 et de l'induit 10,effectuée comme déjà spécifié de manière que la génératrice à courant continu prise dans son ensemble ne soit pas auto-excitatrice, la force contre-électromotrice de l'induit 15 commande en fait la force magnétomotrice dévelop- pée dans l'enroulement d'excitation 12; on peut ainsi dispo- ser les enroulements 12 et 20 de manière que leurs forces magnétomotrices agissent en opposition.
Par suite, une compo- sante régulatrice est introduite dans l'induit 10 et cette composante dépend de la différence des forces magnétomotrices des enroulements 12 et 20 et, partant, de la différence des vitesses du transmetteur et de l'induit 15.
L'effet résultant de l'introduction d'une composan- te proportionnelle à la différence des vitesses de l'induit et du transmetteur apparaît dans l'équation qui représente l'oscillation de l'induit 15 du récepteur. L'équation n'a plus le caractère harmonique simple spécifié précédemment, mais elle s'écrit comme suit : x = - 2 b x- a2x
On observe que dans l'équation primitive on a intro- duit l'expression -2bx qui est la composante représentant la différence de vitesses du transmetteur et du récepteur. Pour la simplicité, on a désigné dans l'équation par x l'accélé- ration relative de l'induit et du transmetteur, par x le déplacement relatif entre eux et par la vitesse relative.
La constante b est une constante qui dépend de la construction de la génératrice intermédiaire à courant continu et d'autres facteurs qui seront spécifiés ci-après. On a omis de l'équa- tion ci-dessus un terme représentant le frottement, étant donné que dans la solution son effet est exactement le même que pour l'équation primitive.
Dans ce cas, l'intégrale est : x = e -bt (Al e tÚb2-a2 +A2e -tÚb2-a2)
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Si on suppose comme précédemment que dans la posi- tion initiale, quand ± est égal à zéro, xo représente le dé- placement relatif, ± la vitesse relative et l'accélération relative, on obtient pour la détermination des constantes ar- bitraires A1 et A2 les expressions suivantes:
A1 + A2 = xo -b (A1 + A2) + Úb2-a2 (A1 - A2) = xo Úb2-a2 (A1 - A2) = xo + bxo et par-substitution dans la solution pour x x = e-bt(xoCos tÚa2-b2 - xobxo/Úb2-a2 Sint Úb2-a2
A l'aide de la solution pour x, donnée ci-dessus, on observe que si a est égal à b il ne se produit pas d'oscilla- tion et qu'en tout cas la présence, grâce à la présence du dé- crément e-bt, toute oscillation est amortie.
Sur la Fig. 2 des dessins est représenté un autre moyen de faire intervenir la composante proportionnelle à la différence des vitesses du transmetteur et du récepteur. Comme précédemment, on y a représenté un système à courant continu comprenant un transmetteur 25, un induit de récepteur 26 et des enregistreurs de déplacement 27 et 28. Il est aussi prévu une génératrice intermédiaire à courant continu qui comporte un induit 29 entraîné par un moteur rotatif approprié 30, et une autre génératrice à courant continu 31 est actionnée par le transmetteur. L'induit de la génératrice à courant continu 31 est disposé de manière à être en série avec un enroulement 32 et l'entrée de l'induit 29. Des connexions 33, 34 partant de l'induit 26 vont aussi à la sortie de l'induit 29.
Un en- roulement 35 est connecté, comme précédemment, aux deux enre- gistreurs de déplacement 27 et 28.
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Dans cette construction, la composante proportion- nelle à la différence des vitesses du transmetteur et du récepteur est introduite de la manière suivante. Une force électromotrice est développée aux bornes de l'induit 29 de la génératrice et est suffisante pour surmonter la force contre-électromotrice de l'induit 26 du moteur. Celle-ci, qui a une excitation de champ constante, développe à son tour une force contre-électromotrice qui est directement proportionnelle à sa vitesse, de sorte que la force électro- motrice de l'induit 29 est aussi proportionnelle à la vitesse du récepteur. L'induit 31 produit de même une force électro- motrice proportionnelle à sa vitesse, car il a aussi une excitation de champ constante.
Les forces électromotrices dues aux deux induits 26 et 31 sont en opposition, de manière que la force magnétomotrice développée par l'enroulement 32 dépende de la différence de vitesse du transmetteur et du récepteur.
L'appareil décrit ci-dessus ne convient que pour la transmission mono-périodique, car on n'a en vue que l'actionnement au moyen de courant continu. La Fig. 3 des dessins montre un système apte à être employé tant comme système monopériodique que comme système polypériodique. Le transmetteur y est représenté schématiquement sous forme de l'enroulement d'induit 36 comportant un collecteur (non re- présenté) et deux paires de balais 37 et 38. Les balais 37 sont alimentés de courant par des conducteurs 39 qui sont connectés à un survolteur débitant un courant dont l'intensité est proportionnelle à la vitesse du transmetteur. Les balais 38 sont connectés à des conducteurs 30 qui sont alimentés par un survolteur donnant un courant constant.
La disposition du transmetteur en ce qui concerne le système de balais et 1
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le survolteur fait l'objet d'une demande de brevet anglais antérieure du demandeur, N 31.870 de 1934. Grâce aux balais supplémentaires 37 on assure la compensation du retard entre le transmetteur et le récepteur. L'induit du transmetteur comporte des dérivations extérieures en trois points de manière à réaliser un débit triphasé par les connexions 41.
Celles-ci vont à un commutateur-permutateur tripolaire et sont connectées aux contacts 42 de ce commutateur. Les contacts 43 du commutateur sont connectés à des lignes d'alimentation à courant continu 44 au moyen de conducteurs de connexion 45 et 46,le conducteur 46 étant branché de manière à r.éunir deux des contacts 43. Les contacts 57 du commutateur-permuta- teur tripolaire sont connectés à un enroulement triphasé en étoile 48. Celui-ci est l'enroulement d'excitation d'une génératrice à courant alternatif à collecteur dont le rotor est indiqué en 49 ; trois enroulements effectifs 50 du stator de la génératrice à collecteur sont connectés aux contacts 51 d'un autre commutateur-permutateur tripolaire.
Les contacts 52 du commutateur sont connectés par des balais 53 à des bagues de frottement qui à leur tour sont connectées à un enroulement rotorique du rotor 54 du moteur récepteur.
Les contacts 55 du commutateur-permutateur tripolaire sont connectés à des balais 56 qui coopèrent avec un collecteur solidaire du rotor 54 du récepteur, le collecteur étant connecté à l'enroulement rotorique de manière qu'on puisse actionner le moteur par du courant continu en alimentant d'un tel courant les balais 56. Un enroulement d'excitation à courant continu 57 est prévu pour le fonctionnement à courant continu du moteur-récepteur. Les balais 56 sont espacés entre eux de 120 degrés électriques et les connexions partant des bagues de frottement coopérant avec les balais 53 sont aussi
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connectées à 120 degrés électriques les uns par rapport aux autres à l'enroulement rotorique.
La construction et la dis- position de l'ensemble du rotor 54 sont telles que lorsqu'on envoie aux bagues de frottement du courant triphasé, il fonctionne comme un moteur synchrone, tandis que lorsqu'on envoie du courant continu aux balais 56, il fonctionne comme un moteur à courant continu comportant trois balais et une excitation à champ constant.
Un enregistreur de déplacement 58 est actionné par le transmetteur et un enregistreur de déplacement analogue 59 est relié mécaniquement au moteur-récepteur pour être actionné par celui-ci. Le bras de contact 60 de l'enregis- treur de déplacement 58 est connecté en série à une bobine 61 par l'intermédiaire du bras de contact 62 de l'autre en- registreur de déplacement 59. La bobine est agencée de manière à agir, directement ou par l'entremise d'un relais, sur une tringle de commutateur 63 qui est reliée à tous les bras commutateurs des deux commutateurs-permutateurs tripolaires.
Un ressort ou autre organe de rappel 64 est monté pour maintenir dans la position indiquée les deux commutateurs tripolaires. Dans la pratique on peut trouver préférable que les commutateurs soient actionnés par un relais de grande puissance, quand on veut employer des commutateurs à force motrice.
Si on suppose que la transmetteur et le moteur- récepteur fonctionnent en coïncidence de positions, il n'y a, comme précédemment, pas de différence de potentiel entre les bras de contact 62 et 60 de sorte que la bobine 61 n'exerce pas d'action. Les commutateurs tripolaires sont dans la position indiquée en traits pleins sur le dessin et un courant triphasé est débité du transmetteur, par les conduc-
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teurs 41, à l'enroulement d'excitation de la génératrice à courant alternatif à collecteur. Le rotor de la génératrice à collecteur est entraîné à une vitesse constante ou fournit du courant triphasé aux balais 53 et, partant, aux bagues de frottement et à l'enroulement rotorique du moteur-récepteur.
La génératrice à courant alternatif à collecteur fonctionne comme un amplificateur de puissance, mais n'affecte pas au- trement la transmission entre le transmetteur et le récepteur.
Grâce à la présence des balais à courant rectificateur 37 dans le transmetteur, la compensation du retard de phase entre transmetteur et récepteur en l'absence de charge est opérée automatiquement.
Si alors on suppose que, pour une raison quelconque, le moteur-récepteur cesse d'être aligné sur le transmetteur, c'est-à-dire se décroche, les enregistreurs de déplacement fonctionnent et la bobine 61 est excitée de manière à faire passer les commutateurs tripolaires à leur position indiquée en traits pointillés. L'enroulement d'excitation 48 de la génératrice à collecteur se trouve alors connecté aux conduc- teurs d'alimentation à courant continu 44 et produit une excitation à courant continu pour la génératrice à collecteur.
Celle-ci produit alors un courant continu qui est envoyé aux balais à courant continu 56 du moteur-récepteur. Aussitôt que l'alignement est approximativement atteint, les commuta- teurs tripolaires sont ramenés à leur position initiale et le moteur-récepteur accroche.
Une disposition comme celle décrite avec référence à la Fig. 3 des dessins annexés serait sujette à des oscilla- tions et à d'autres influences indésirables. Par suite, un pareil système ne produit pas de bon résultat quand la trans- mission sert à orienter une arme à feu comme celle indiquée schématiquement en 64a, car le moteur-récepteur ferait oscil-
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1er l'arme à feu par rapport à sa position d'alignement avec le transmetteur.
Sur la Fig. 4 des dessins est représentée une dis- position qui ressemble beaucoup à celle représentée sur la Fig. 3, mais dans laquelle un enroulement auxiliaire à cou- rant continu 65 est connectée en série à l'enroulement 66 qui actionne les commutateurs tripolaires, l'enroulement 65 ser- vant à fournir au rotor de la génératrice à collecteur une excitation à courant continu quand le système monopériodique fonctionne. Comme précédemment, l'enroulement d'exitation pour la génératrice à collecteur, quand celle-ci fonctionne pour engendrer du courant alternatif, est l'enroulement d'ex- citation 67 connecté en étoile. L'enroulement 67 est connecté au moyen de conducteurs 68 à des contacts 69 d'un des commuta- teurs tripolaires dont les contacts 70 sont connectés aux conducteurs partant du transmetteur.
Les contacts 71 du com- mutateur tripolaire sont dans ce cas connectés aux contacts 72 de l'autre commutateur tripolaire et sont aussi connectés aux balais à courant continu 73 du moteur-récepteur.
Si, dans la disposition qui vient d'être décrite, le moteur-récepteur sort d'alignement avec le transmetteur, les enregistreurs de déplacement fonctionnent de manière à faire passer un courant continu par l'enroulement d'excitation 65 et la bobine 66. Les commutateurs.tripolaires sont ainsi amenés à leurs positions indiquées en traits pointillés, l'ex- citation à courant alternatif due à l'enroulement 67 n'est plus fournie à la génératrice à collecteur, et l'enroulement d'excitation 65 influe sur la génératrice à collecteur de manière que celle-ci débite un courant continu au moteur- récepteur.
En même temps, l'enroulement 67 se trouve connecté aux balais 73 du moteur-récepteur et la force magnétomotrice
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développée par l'enroulement 67 est proportionnelle à la force contre-électromotrice du moteur-récepteur, de sorte que dans l'excitation de la génératrice à collecteur se trouve introduite une composante proportionnelle à la vitesse du moteur-récepteur. Quand ce système fonctionne comme un système monopériodique, il tend à osciller, mais les oscil- lations ne sont pas aussi prononcées que dans le cas du sys- tème représenté sur la Fig. 3, étant donné qu'on a introduit une composante proportionnelle à la vitesse du moteur-récep- teur. Toutefois l'introduction désirable d'une composante proportionnelle à la différence des vitesses du transmetteur et du récepteur n'est pas réalisée.
Sur la Fig. 5 des dessins est représenté un système qui introduit la composante voulue proportionnelle à la différence des vitesses du transmetteur et du récepteur. A cet effet le survolteur rectificateur 74, qui normalement envoie du courant aux balais rectificateurs 75 du transmetteur, comprend dans son circuit extérieur un enroulement d'excitation auxiliaire 76 agencé pour influencer la force magnétomotrice totale appliquée à la génératrice à collecteur pour exciter celle-ci. Comme dans le cas de la Fig. 4, l'enroulement d'excitation 77, quand il ne fonctionne pas comme un enroulement à courant alternatif en étoile, dé- veloppe une force magnétomotrice proportionnelle à la vites- se du moteur-récepteur.
La force magnétomotrice développée par l'enroulement 76 est proportionnelle à la vitesse du transmetteur, étant donné que le survolteur 74 est agencé pour fournir un courant proportionnel à la vitesse du transmetteur.
De ce fait, on peut choisir l'effet combiné des enroulements d'excitation 77 et 76 de manière que la différence de leurs forces magnétomotrices influe sur la génératrice à courant alternatif à collecteur qui a son tour influe sur le moteur- récepteur. Sur la Fig. 5 est représenté un autre enroulement n
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auxiliaire 78, cet enroulement étant connecté aux enregistreurs de déplacement et servant aussi à influencer la génératrice à collecteur en vue de disposer correctement le transmetteur par rapport au récepteur.
La Fig. 6 des dessins annexés montre un moyen de commander conformément à l'invention deux moteurs-récepteurs qu'on suppose pouvoir se décrocher indépendamment du trans- metteur. 79 est le survolteur rectificateur, correspondant à celui indiqué en 74 sur la Fig. 5, et 80 est l'enroulement d'excitation de la génératrice à collecteur dont le rotor est indiqué en 81. Les conducteurs de sortie de la génératri- ce à collecteur sont connectés en parallèle à deux interrup- teurs tripolaires 82 et 83. Pour la position des interrupteurs représentée en traits pleins, un courant alternatif triphasé est débité par les conducteurs 82a et 83a aux rotors 84 et 85 du moteur récepteur.
Les conducteurs à courant alternatif 82a et 83a sont connectés aux bagues de frottement des ro- tors 84 et 85 qui sont tous deux du type à collecteur à dou- ble courant, décrit précédemment avec référence aux Figs. 3, 4 et 5.Toutefois, dans l'exemple représenté, les rotors 84 et 85 n'ont que deux balais à courant continu 86, 87, 86a, 87a. Les balais à courant continu des rotors des moteurs- récepteurs sont connectés par des paires de conducteurs indé- pendantes 88 et 89 à des génératrices auxiliaires à courant continu comportant des rotors 90 et 91. Les rotors 90 et 91 sont influencés par des enroulements 92 et 93, par des enrou- lements 94 et 95, et enfin par des enroulements 96 et 97.
Chacun des deux moteurs-récepteurs possède son propre enre- gistreur de déplacement 98 ou 99; les conducteurs 100 et 101 de ces enregistreurs sont branchés sur le conducteur commun 102 partant de l'enregistreur de déplacement 103 du trans- metteur. Le conducteur 100 est connecté en série à une bobine
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104 qui actionne l'interrupteur tripolaire 82, et est en outre connecté à une extrémité de l'enroulement 92. Le conducteur 101 est de même connecté par une bobine 105 de l'interrupteur tripolaire 83 à une extrémité de l'enroulement 93. Le conduc- teur 102 relie entre elles les autres extrémités des deux en- roulements 92 et 93. Les conducteurs 106, en circuit avec le survolteur 79, ont en série avec eux les bobines 95, 94.
Les conducteurs 88 et 89 sont connectés aux deux extrémités des rotors 90 et 91, les enroulements 97 et 96 étant montés en parallèle avec les rotors 90 et 91.
Si on suppose que dans la disposition qui vient d'être décrite les moteurs-récepteurs fonctionnent en cadence avec le transmetteur, les interrupteurs tripolaires 82 et 83 occupent leurs positions représentées en traits pleins, et par conséquent la génératrice à collecteur fournit un courant triphasé par les conducteurs 82a, 83a aux moteurs-récepteurs qui fonctionnent alors comme moteurs synchrones. Si, par exemple, le rotor 84 d'un des moteurs-récepteurs se décroche du transmetteur, l'enregistreur de déplacement 98 est influencé et fait passer un courant par les conducteurs 102 et 101, à la suite de quoi la bobine 105 s'excite et l'interrupteur tripolaire 83 est amené à la.position représentée en traits pointillés.
Par suite, l'alimentation du rotor 84 par les conducteurs 83a est coupée et,il passe un courant à l'enrou- lement 93 du rotor 91 pour exciter cet enroulement et envoyer un courant continu aux balais 86, 87. L'enroulement 97 shuntant le rotor 91 est monté par rapport à celui-ci de manière à présenter une caractéristique non auto-excitatrice, et la force magnétomotrice développée par 1'enroulement 97 est ainsi proportionnelle à la foece contre-électromotrice à courant continu produite par le rotor 84.
L'enroulement 95 est alimenté d'un courant dont l'intensité est proportionnelle
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à la vitesse d'actionnement du transmetteur, de sorte que les forces magnétomotrices combinées de l'enroulement 95 et de l'enroulement 97 peuvent être agencées pour être propor- tionnelles à la différence des vitesses du transmetteur et du moteur-récepteur considérés. Ainsi, le moteur-récepteur est actionné monopériodiquement pour être amené en cadence avec le transmetteur, cet actionnement monopériodique étant exempt d'oscillations du fait qu'on a introduit une composante de force magnétomotrice proportionnelle à la différence des vites- ses du moteur-récepteur et du transmetteur.
Aussitôt que le transmetteur et le moteur-récepteur sont accrochés ou en caden- ce et qu'il n'y a plus de différence de potentiel entre les enregistreurs de déplacement 98 et 103, l'interrupteur tri- polaire est ramené à sa position indiquée en traits pleins et le fonctionnement normal continue.
A l'aide de ce qui précède on observe que dans l'appareil qui vient d'être décrit la commande des moteurs- récepteurs est entièrement indépendante du fait qu'une gé- nératrice auxiliaire à courant continu distincte est prévue pour chaque moteur-récepteur. Il est clair qu'on peut com- mander sans interférence tout nombre voulu de moteurs-ré- cepteurs par le moyen qui vient d'être indiqué.
Sur la Fig. 7 des dessins annexés est représen- tée une variante du système conforme à l'invention. Comme precédement, le transmetteur comporte un induit 107 pourvu de balais 108 et 109. Des conducteurs de sortie 110 ali- mentent l'enroulement d'excitation 111 de la génératrice à courant alternatif à collecteur. Le courant sortant de celle-ci est envoyé par des conducteurs 112 à l'enroulement d'excitation 113 du moteur-récepteur qui dans ce cas est
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pourvu d'un rotor 114 agencé pour permettre au moteur- récepteur de fonctionner comme moteur à induction auto- synchroniseur. Des enregistreurs de déplacement 115 et 116 sont montés pour être commandés respectivement par le trans- metteur et le moteur-récepteur.
Les balais du transmetteur tournent dans ce cas par l'entremise d'un engrenage différentiel 117 dont un élément est en liaison mécanique avec ces balais, un autre élément étant en liaison mécanique avec des pignons d'en- traînement 118 et le troisième élément réglable de l'engre- nage différentiel étant relié à une roue dentée 119. Le train d'engrenages 118 est relié à la manette de commande 120 de l'enregistreur de déplacement, tandis que la roue dentée 119 est reliée au rotor 121 d'un moteur à courant continu. Celui-ci comporte une paire de bagues de frotte- ment 122 qui sont connectées à l'enroulement du rotor de manière que lorsque du courant est envoyé aux bagues de frottement, le rotor soit bloqué en position. Le cou- rant est envoyé aux bagues de frottement par des conducteurs 123 dont un comporte une paire de contacts 124.
Une traver- se 125 est agencée pour être commandée par un solénoide 126, de telle manière que lorsqu'un courant circule dans le so- lénoide, les contacts 124 s'ouvrent, mais qu'autrement ils soient normalement fermés. Le courant est envoyé au solé- noide 126 par des conducteurs 127 dont l'un est connecté au bras de commande de l'enregistreur de déplacement 116, tandis que l'autre est connecté à l'enregistreur de dépla- cement 115. Le conducteur connectant l'enregistreur de déplacement 115 comporte un enroulement 128 disposé en série avec lui.
Quand les enregistreurs de déplacement 116 et 115
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occupent des positions telles qu'il n'y a pas de différence de potentiel entre leurs bras de contact, la bobine 126 n'est pas excitée et de ce fait les contacts 124 et 125 sont fermés, de sorte qu'un courant est envoyé par les li- gnes à courant continu 129 au circuit comprenant les bagues de frottement 122. Par suite, le rotor 121 est bloqué en position et maintient la roue dentée 119 bloquée, assurant ainsi une transmission directe de mouvement mécanique du train d'engrenages 118 aux balais de l'induit du transmet- teur.
Les balais 108 de l'induit du transmetteur sont alimentés, en fonctionnement normal, par un survolteur à courant constant 130 et les balais 109 sont alimentés par le survolteur de rectification 131 qui est connecté au grou- pe survolteur de champ comprenant le rotor à courant conti- nu 132 et une excitation à champ constant à courant conti- nu 133, ainsi que le moteur à induction auto-synchroniseur 134. Celui-ci est connecté aux conducteurs d'alimentation triphasés 112 de la génératrice à collecteur. Le survolteur de rectification 131, le rotor de la génératrice à collec- teur et le survolteur à courant constant 130 sont tous en- traînés par un moteur d'entraînement commun 135.
En plus des bagues de frottement 122, le moteur à courant continu à rotor 121 comporte les balais de collec- teur 136 connectés à des conducteurs 137 qui sont branchés sur les balais d'un rotor 138 produisant du courant continu.
Un enroulement 139 est monté en dérivation sur le rotor 138 et est proportionné par rapport à celui-ci de manière que la machine comprenant le rotor 138 et l'enroulement d'exci- tation 139 ne soit pas auto-excitatrice. Toutefois, l'en- roulement d'excitation 128 est aussi agencé pour pouvoir influencer le rotor 138 de manière que lorsqu'un courant
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circule par l'enroulement 128 en raison d'un déplacement relatif entre les enregistreurs de déplacement 115 et 116, l'effet combiné des enroulements d'excitation 128 et 129 oblige le rotor 138 de produire et de débiter du courant continu aux balais 136 de l'induit du rotor 121.
Le courant débité au rotor 121 dépend de la force magnétomotrice déve- loppée dans l'enroulement 128 et dépend en outre de la for-; ce magnétomotrice développée dans l'enroulement 139. Grâce au montage de la génératrice à courant continu comprenant l'enroulement 139 et le rotor 138, la force contre-électro- motrice produite par le rotor 121 peut être considérée comme déterminant la force magnétomotrice dans l'enroulement 139.
De cette façon, l'enroulement 139 est excité en conformité avec la vitesse du rotor 121, étant donné que celui-ci a une excitation à courant continu due à un enroulement 140 connecté aux conducteurs d'alimentation à courant continu 129.
Quand le système fonctionne normalement et que le moteur-récepteur est en cadence avec le transmetteur, il y a transmission polypériodique telle qu'on l'entend habi- tuellement. Si pour une raison quelconque le synchronisme du moteur-récepteur est dérangé de façon que celui-ci dé- croche, les courants de Foucault développés dans le rotor amènent le rotor à raccrocher comme un moteur à induction.
Le moteur-récepteur raccroche ainsi, mais dans une posi- tion différente par rapport aux balais du transmetteur. Ce changement de position ou d'alignement avec le transmetteur fait fonctionner les enregistreurs de déplacement de manière que les contacts 124 s'ouvrent et que le rotor 121 ne soit plus bloqué en position. En même temps, un courant est en- voyé par l'enroulement d'excitation 128, de sorte que le
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rotor 138 est excité. Le moteur à induction auto-synchroni- seur agissant comme le moteur-récepteur tourne de nouveau à la vitesse synchrone, ou revient rapidement à la vitesse synchrone, de sorte que sa vitesse est représentée appro- ximativement par l'entraînement à vitesse constante imprimé par le moteur d'entraînement 135 au rotor 138.
Par suite, il peut être dit que le débit du rotor 138 est influencé par trois facteurs. Le premier dû au déplacement relatif du moteur-récepteur et du transmetteur sous l'effet de la force magnétomotrice développée dans l'enroulement 128, le deuxième proportionnel à la vitesse du rotor 121, et le troisième proportionnel à la vitesse du rotor 138. Dans ces conditions, on peut dire que le courant débité au rotor 121 comprend une composante qui est sensiblement proportion- nelle à la différence des vitesses du récepteur et du trans- metteur.
Quand le rotor 121 tourne pendant que le moteur- récepteur sort d'alignement avec le transmetteur et fait tourner les balais du transmetteur, l'enregistreur de dé- placement n'est pas affecté par le déplacement communiqué aux balais par l'intermédiaire de la roue dentée 119. Tou- tefois, l'enregistreur de déplacement 115 continue à fonc- tionner et à enregistrer le déplacement du moteur-récepteur.
Quand l'enregistreur de déplacement 115 atteint la position correspondant à celle pour laquelle l'enregistreur de dépla- cement 116 est retenu, et que par conséquent il n'y a plus de différence de potentiel entre les enregistreurs de dé- placement, la bobine 126, ni l'enroulement 128, ne sont plus excités de sorte que le rotor 138 ne fait plus tourner le rotor 121, celui-ci étant retenu positivement par suite de l'action du courant fourni par les bagues de frottement
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122.
Il est à observer que, dans le système qui vient d'être décrit, pendant que s'opère l'alignement du moteur- récepteur et du transmetteur, le fonctionnement est monopé- riodique, bien qu'en fait le système transmette du courant triphasé. En outre, on évite les oscillations du fait que la force qui entraîne le moteur à courant continu engrenant avec l'organe médian du mécanisme différentiel a une compo- sante proportionnelle à sa vitesse, tandis que, d'autre part, le moteur-récepteur est un moteur synchrone apte à l'auto- démarrage et au retour à la position synchrone.
Le système décrit en dernier lieu présente vis-à-vis des systèmes pré- cédents l'avantage que la commande employée n'agit pas du côté force motrice de la transmission et qu'ainsi le moteur à auto-alignement, comportant l'enroulement d'excitation 140 et le rotor 121, ne doit pas fournir une composante de grande puissance, vu qu'il n'est requis que pour actionner l'engrenage différentiel 117.
Dans l'équation différentielle citée ci-dessus comme représentant le fonctionnement quand on introduit une composante proportionnelle à la différence des vites- ses du récepteur et du transmetteur, on a employé certaines constantes dont il ,a été dit que leur valeur dépend des particularités des machines considérées. Afin qu'on puisse voir clairement comment on peut déterminer ces constantes dans la pratique, on considérera ci-après sous son aspect quantitatif le système représenté sur la Fig. 5 des dessins.
Soit K1 le coefficient de proportionnalité entre la vitesse x1 du transmetteur et la force magnétomotrice M1 engendrée par l'enroulement d'excitation 76 et soit K2 le coefficient de proportionnalité entre la vitesse x2 du moteur-récepteur
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et la force magnétomotrice M2 de l'enroulement d'excitation normale 77 de la génératrice à collecteur quand il est connecté en dérivation au rotor de la génératrice à collec- teur et reçoit du courant d'excitation continu. Soit f le coefficient de proportionnalité entre la force magnétomotrice résultante à courant continu et la force électromotrice pro- duite par la génératrice (Eg) quand elle fonctionne en gé- nératrice à courant continu.
Soit L le coefficient de pro- portionnalité entre la vitesse x2 du moteur récepteur et sa force contre-électromotrice Em, et soit le coefficient de proportionnalité entre la différence de position x du transmetteur et du moteur-récepteur et la force magnétomo- trice Mo développée par l'enroulement 78. Soit Ig le cou- rant de la génératrice à collecteur, Im le courant du mo- teur-récepteur, et R la résistance de l'induit 30.
On peut alors écrire les expressions suivantes relatives aux intensi- tés de courant., en négligeant le courant de dérivation:
Ig = Im = I
Il en résulte que l'équation suivante relative aux forces électromotrices est vraie:
Eg - Em = RI
De ce fait
Eg = (K1 x1 + K2 x2 + e x) f et
Em=L x2 d'où
I = 1/R (K1 f x1 + (K2 f-L)x2 + c x f)
Soit encore le coefficient de proportionnalité entre le couple du moteur-récepteur et son courant d'induit Im . (Il est à observer qu'un coefficient de proportionnalité
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existe effectivement entre Im et le couple du moteur-récepteur, étant donné que lorsqu'il fonctionne en moteur à courant con- tinu il a une excitation constante et que par conséquent le couple est proportionnel au courant d'armature).
Soit J le moment d'inertie du rotor du moteur-récepteur et du mécanisme tournant avec lui.
Si on suppose qu'il existe dans le moteur-récepteur, le frottement mis à part, un couple proportionnel à sa vites- se, couple qu'on peut ainsi considérer comme étant égal à m x2 où m est le coefficient de proportionnalité, on peut construire la machine de manière à satisfaire à la condition:
K1 f = - (K2 f - L) R g m
En examinant les constantes introduites primitive- ment dans l'équation différentielle, on se rend compte que a est représenté par g f c /JR et que 2b est représenté par JR g K1 f/JR
REVENDICATIONS ---------------------------
1.
Système de transmission du genre spécifié, ca- ractérisé en ce que le transmetteur actionne le ou les ré- cepteurs polypériodiquement alors que le transmetteur et le ou les récepteurs marchent en coïncidence de position, et des dispositifs sont prévus pour amener le récepteur ou les ré- cepteurs à être actionnés monopériodiquement quand leurs positions ne coïncident plus avec celles du transmetteur, l'actionnement monopériodique continuant jusqu'à ce que la coïncidence puisse être atteinte, après quoi la transmission redevient polypériodique.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements to electrical remote control systems.
This invention relates to electrical remote control systems, that is to say to electrical transmission systems in which the transmitter is arranged to control the movement of one or more remote receivers, so that when prints a predetermined movement to the transmitter, the receiver (s) reproduce this movement. Generally speaking, systems of this kind are divided into two main classes. A distinction is made between single-period systems and polyperiodic systems.
A single-period system is a system where the transmitter and
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the receiver are electrically hooked up, i.e. in a stable position with respect to each other, for only one reciprocal adjustment position, and this adjustment position can in this case be considered as the position of coincidence between transmitter and receiver.
On the other hand, the polyperiodic systems have the particular feature that the receiver has a certain number of positions for which it is electrically stabilized with respect to the transmitter, so that when they occupy one or the other of these positions, transmitter and receiver work properly together.
It is immediately observed that with a single-period system, when the machines constituting the transmitter and the receiver are running stably, they must be in definite position coincidence, whereas polyperiodic systems can have more than one stable position of. Coincidence In this way, when employing a polyperiodic transmission system, there is the inherent disadvantage of uncertainty as to the relative position of transmitter and receiver. On the other hand, single-period systems have a great drawback owing to the fact that they tend to oscillate, as will be shown more explicitly below.
Polyperiodic systems have the well-known advantage of greater precision, and furthermore, it is understood that the synchronizing effort is greater in a polyperiodic system if we consider the entire cycle of the variation d energy, given that in general, in a given range of positions, the synchronizing force of a system is all the greater as the number of periods included in this range is large, for an energy maximum system data.
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In the improved transmission system according to the invention, the transmitter operates the receiver (s) polyperiodically as long as the transmitter and the receiver (s) are in positional coincidence, and devices are provided to cause each of the receivers to be. actuated single-periodically when its position no longer coincides with that of the transmitter, the single-periodic actuation persisting until the moment when the coincidence can be reached, the polyperiodic transmission then being resumed.
According to another characteristic of the invention, the tendency to oscillate of the system, when the latter operates single-periodically, is reduced by adjusting the component tending to produce the oscillation so as to exert on this component an influence whose efficiency will vary depending on the speed difference between the transmitter and the receiver (s) which tend to oscillate.
In order for the invention to be clearly understood and easily implemented, it will be described more explicitly below with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 schematically shows the electrical connections for a single-period transmission system, in which devices are provided to prevent oscillations,
Fig. 2 is a schematic view similar to FIG. 1, which shows a variant of the device used to prevent oscillations,
Fig.
Z shows schematically the complete arrangement of a driving force transmission system and the devices to compensate for a phase delay between the transmitter and the receiver, the system being suitable for mono- and polyperiodic operation,
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Fig. 4 is analogous to FIG. 3, but shows a different system to produce mono- and polyreriodic operation,
Fig. 5 is analogous to FIG. 4, but also shows devices to prevent oscillations, interposed between the transmitter and the receiver,
Fig. 6 is in turn analogous to FIG. 5, but shows how the transmission system can be accommodated to be used to control two independent receivers, and
Fig.
7 shows a variant of the transmission system, comprising devices of a different character to prevent oscillations between the transmitter and the receiver.
In Fig. 1 of the drawings, the transmitter 1 is shown schematically by an actuating handle connected to a displacement recorder. The movement recorder consists of a guide screw 2 which, when it is rotated, moves a nut 3 carrying a contact arm 4.
The arm 4 slides on a divided resistance wire 5, the ends of which are directly connected between the main line conductors 6 and 7, and the arm 4 of the displacement recorder has a connection 8 going to an excitation winding 9. The winding 9 is arranged to influence the field of the armature 10 of a direct current generator, the latter being driven by a suitable rotary motor 11.
An excitation winding 12 shunts the armature 10 via the conductors 13, 14. The armature 10 and the winding 12 are set relative to each other in such a manner. that when the armature rotates at its usual speed, the generator thus formed is not self-exciting. In this way, the conductors 13, 14 connected to the armature 15
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of a direct current motor having a constant excitation through a winding 16 connected to the line conductors 6 and 7 does not supply current to the inductor 15 in sufficient quantity to rotate this armature .
Besides being connected by conductor 8, winding 9 has another connection 17 going to a contact arm 18 of another displacement recorder. This arm is intended to move on a divided resistance wire 19, and as in the case of the first mentioned displacement recorder, a guide screw 20 is arranged to move the contact arm. The guide screw 20 is actuated by the rotation of the armature 15.
It is observed that, in the apparatus described so far, when the transmitter 1 is actuated, the contact arm 4 moves along the length of the resistor 5 and the potential difference between the arm 4 and the arm 18. exchange. Normally, the two resistors, 19 and 5 have points of equal potential, since they are similarly divided resistors and they are both connected between lines 6 and 7. Therefore, the arms 4 and 18 have positions for which the potential difference between them is zero, and any displacement of the arm 4, due to the actuation of the transmitter 1, has the effect of creating a potential difference between the two arms of the first and second recorder.
The creation of such a potential difference causes current to flow through the winding 9, which produces a magnetomotive force acting in conjunction with that due to the winding 12, as a result of which the armature 10 is sufficient. strongly excited to cause the armature to rotate 15.
This tends to rotate and bring the contact arm motion recorder 18 to a position such that the different
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this potential between the arms 4 and 18 is zero. However, one realizes that the position for which the potential difference between the arms 4 and 18 is zero is not directly reached, because the armature 15 of the receiver begins to oscillate. This oscillation can be roughly represented by a simple harmonic oscillation of the receiver armature relative to the transmitter. By way of illustration, let X1 be the position of the transmitter with respect to any fixed reference line, and let X2 be the position of the lead of the receiver with respect to the same fixed reference line.
The general differential equation corresponding to the movement of the armature 15 is then the following: (X1 - X2) = - a2 (X1 - x2) ¯ F where a is a constant and F is proportional to the effect of friction: In the equation above and in the equations below the Newtonian system of symbols is used to denote differential coefficients with respect to time.
We can show that the general integral of the equation cited above is: (X1 - X2) = A1 e (i a t) + A2 e - (i a t) + tt (+ F) dt2
00
To determine the arbitrary constants A1 and A2, we will assume for example that at the beginning of the process t is equal to zero and that at this instant the relative speed of the receiver with respect to the transmitter is xo, and we will suppose that the position relative of these two elements, that is to say (x1 - x2), is represented by xo, By substituting these values in the general equation cited above, we have: ai (A1 - A2) xo
A1 + A2 = xo. hence A1 = 1/2 (xo-i xo / a) and A2 = (x + i xo / a)
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By substituting the values of A1 and A2 in the general integral, we obtain:
(xl - x2) = 1/2 xo (ei a t + e - iat) -1/2 i xo / a (eiat-e -iat) tt + # (: tF) dt2 oo or., xo tt (x1 - x2) = xo cos at-xo / a Sin at + # (+ F) dt2
00
It is recognized that the final solution thus found is the usual periodic solution resulting from a harmonic equation. In this solution there is no damping factor, so that the oscillation is not affected other than by friction. It could easily be shown by a more detailed study that friction does not always decrease oscillations and that in some cases it even increases the effect of oscillation.
Returning to FIG. 1 of the accompanying drawings, it can be seen that an additional excitation winding 20 is shown to act on the armature 10 of the intermediate direct current generator. The winding 20 is connected by conductors 21 and 22 to the armature 23 of a direct current generator having a constant field excitation produced by a winding 24 connected between the line conductors 6, 7. L The armature 23 is mechanically connected to the transmitter 1 so that when the latter rotates the armature 23 supplies current to the winding 20. The magnetomotive force developed by the winding 20 is therefore proportional to the speed. transmitter activation 1.
The back electromotive force of armature 15 is proportional to the speed of rotation of armature 15 because constant excitation is provided by winding 16. As a result
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By virtue of the construction of the excitation winding 12 and the armature 10, carried out as already specified so that the DC generator taken as a whole is not self-exciting, the counter-electromotive force of the armature 15 actually controls the magnetomotive force developed in the excitation winding 12; it is thus possible to arrange the windings 12 and 20 so that their magnetomotive forces act in opposition.
As a result, a regulating component is introduced into the armature 10 and this component depends on the difference in the magnetomotive forces of the windings 12 and 20 and hence on the difference in the speeds of the transmitter and the armature 15.
The effect resulting from the introduction of a component proportional to the difference in armature and transmitter speeds appears in the equation which represents the oscillation of the armature of the receiver. The equation no longer has the simple harmonic character specified previously, but is written as follows: x = - 2 b x- a2x
We observe that in the primitive equation we introduced the expression -2bx which is the component representing the difference in speed of the transmitter and the receiver. For simplicity, we denote in the equation by x the relative acceleration of the armature and the transmitter, by x the relative displacement between them and by the relative speed.
The constant b is a constant which depends on the construction of the intermediate direct current generator and other factors which will be specified hereinafter. A term representing friction has been omitted from the above equation, since in the solution its effect is exactly the same as for the original equation.
In this case, the integral is: x = e -bt (Al e tÚb2-a2 + A2e -tÚb2-a2)
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If we assume as before that in the initial position, when ± is equal to zero, xo represents the relative displacement, ± the relative speed and the relative acceleration, we obtain for the determination of the arbitrary constants A1 and A2 the following expressions:
A1 + A2 = xo -b (A1 + A2) + Úb2-a2 (A1 - A2) = xo Úb2-a2 (A1 - A2) = xo + bxo and by-substitution in the solution for xx = e-bt (xoCos tÚa2-b2 - xobxo / Úb2-a2 Sint Úb2-a2
Using the solution for x, given above, we observe that if a is equal to b no oscillation occurs and that in any case the presence, thanks to the presence of the de- e-bt crement, any oscillation is damped.
In Fig. 2 of the drawings is shown another means of involving the component proportional to the difference in the speeds of the transmitter and the receiver. As previously, there is shown a direct current system comprising a transmitter 25, a receiver armature 26 and displacement recorders 27 and 28. An intermediate direct current generator is also provided which comprises an armature 29 driven by a motor. appropriate rotary 30, and another DC generator 31 is operated by the transmitter. The armature of the DC generator 31 is arranged so as to be in series with a winding 32 and the input of the armature 29. Connections 33, 34 from the armature 26 also go to the output of the armature. 'induced 29.
A winding 35 is connected, as before, to the two displacement registers 27 and 28.
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In this construction, the component proportional to the difference in the speeds of the transmitter and the receiver is introduced as follows. An electromotive force is developed across the armature 29 of the generator and is sufficient to overcome the back electromotive force of the armature 26 of the motor. This, which has a constant field excitation, in turn develops a counter-electromotive force which is directly proportional to its speed, so that the electro-motive force of the armature 29 is also proportional to the speed of the receiver. . The armature 31 likewise produces an electro-motive force proportional to its speed, since it also has a constant field excitation.
The electromotive forces due to the two armatures 26 and 31 are in opposition, so that the magnetomotive force developed by the winding 32 depends on the difference in speed of the transmitter and the receiver.
The apparatus described above is only suitable for mono-periodic transmission, since only actuation by means of direct current is in view. Fig. 3 of the drawings shows a system suitable for use both as a single-period system and as a polyperiodic system. The transmitter is shown schematically in the form of the armature winding 36 comprising a collector (not shown) and two pairs of brushes 37 and 38. The brushes 37 are supplied with current by conductors 39 which are connected to a Booster delivering a current whose intensity is proportional to the speed of the transmitter. The brushes 38 are connected to conductors 30 which are supplied by a booster giving a constant current.
The layout of the transmitter with regard to the brush system and 1
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the booster is the subject of an earlier English patent application by the applicant, N 31,870 of 1934. Thanks to the additional brushes 37, compensation for the delay between the transmitter and the receiver is ensured. The armature of the transmitter has external by-passes at three points so as to achieve a three-phase flow through the connections 41.
These go to a three-pole changeover switch and are connected to contacts 42 of that switch. The contacts 43 of the switch are connected to direct current power lines 44 by means of connecting conductors 45 and 46, the conductor 46 being connected so as to unite two of the contacts 43. The contacts 57 of the switch-permuta - three-pole tor are connected to a three-phase star winding 48. This is the excitation winding of an alternating current generator with collector whose rotor is indicated at 49; three effective windings 50 of the stator of the collector generator are connected to the contacts 51 of another three-pole change-over switch.
The contacts 52 of the switch are connected by brushes 53 to friction rings which in turn are connected to a rotor winding of the rotor 54 of the receiving motor.
The contacts 55 of the three-pole change-over switch are connected to brushes 56 which cooperate with a collector integral with the rotor 54 of the receiver, the collector being connected to the rotor winding so that the motor can be actuated by direct current while supplying power. of such a current the brushes 56. A direct current excitation winding 57 is provided for the direct current operation of the motor-receiver. The brushes 56 are spaced between them by 120 electrical degrees and the connections leaving the friction rings cooperating with the brushes 53 are also
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connected at 120 electrical degrees to each other at the rotor winding.
The construction and arrangement of the rotor assembly 54 is such that when three-phase current is supplied to the friction rings it operates as a synchronous motor, while when direct current is supplied to the brushes 56 it operates as a synchronous motor. operates as a DC motor with three brushes and constant field excitation.
A displacement recorder 58 is actuated by the transmitter, and a similar displacement recorder 59 is mechanically connected to the motor-receiver for actuation thereof. The contact arm 60 of the displacement recorder 58 is connected in series to a coil 61 through the contact arm 62 of the other displacement recorder 59. The coil is arranged to act. , directly or through a relay, on a switch rod 63 which is connected to all the switch arms of the two three-pole change-over switches.
A spring or other return member 64 is mounted to maintain the two three-pole switches in the position indicated. In practice it may be found preferable that the switches be actuated by a high power relay, when it is desired to employ motive force switches.
If it is assumed that the transmitter and the motor-receiver operate in position coincidence, there is, as before, no difference in potential between the contact arms 62 and 60 so that the coil 61 does not exert any 'action. The three-pole switches are in the position shown in solid lines in the drawing and three-phase current is drawn from the transmitter, through the conduits.
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teurs 41, to the excitation winding of the collector alternating current generator. The rotor of the collector generator is driven at a constant speed or supplies three-phase current to the brushes 53 and hence to the friction rings and the rotor winding of the motor-receiver.
The AC collector generator works as a power amplifier, but does not affect the transmission between transmitter and receiver in any other way.
Thanks to the presence of the rectifying current brushes 37 in the transmitter, the compensation of the phase delay between transmitter and receiver in the absence of load is carried out automatically.
If then it is assumed that, for some reason, the motor-receiver ceases to be aligned with the transmitter, that is to say stalls, the displacement recorders operate and the coil 61 is energized so as to pass. the three-pole switches in their position shown in dotted lines. The excitation winding 48 of the collector generator is then connected to the DC supply conductors 44 and produces a DC excitation for the collector generator.
This then produces a direct current which is sent to the direct current brushes 56 of the motor-receiver. As soon as alignment is approximately reached, the three-pole switches are returned to their initial position and the motor-receiver hangs.
An arrangement like that described with reference to FIG. 3 of the accompanying drawings would be subject to oscillation and other undesirable influences. Consequently, such a system does not produce a good result when the transmission is used to aim a firearm like that shown schematically at 64a, because the motor-receiver would oscillate.
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1st the firearm in relation to its position of alignment with the transmitter.
In Fig. 4 of the drawings is shown an arrangement which closely resembles that shown in FIG. 3, but in which an auxiliary direct current winding 65 is connected in series with the winding 66 which operates the three-pole switches, the winding 65 serving to provide the rotor of the collector generator with a direct current excitation. when the single-period system is operating. As before, the excitation winding for the collector generator, when this is operating to generate alternating current, is the excitation winding 67 connected in star. Winding 67 is connected by means of conductors 68 to contacts 69 of one of the three-pole switches, the contacts of which 70 are connected to conductors leading from the transmitter.
The contacts 71 of the three-pole switch are in this case connected to the contacts 72 of the other three-pole switch and are also connected to the direct current brushes 73 of the motor-receiver.
If, in the arrangement just described, the motor-receiver goes out of alignment with the transmitter, the displacement recorders operate so as to pass a direct current through the excitation winding 65 and the coil 66. The three-pole switches are thus brought to their positions shown in dotted lines, the alternating current excitation due to the winding 67 is no longer supplied to the collector generator, and the excitation winding 65 influences. the collector generator so that it delivers a direct current to the motor-receiver.
At the same time, the winding 67 is connected to the brushes 73 of the motor-receiver and the magnetomotive force
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developed by the winding 67 is proportional to the back-electromotive force of the motor-receiver, so that in the excitation of the generator with collector is introduced a component proportional to the speed of the motor-receiver. When this system operates as a single-period system, it tends to oscillate, but the oscillations are not as pronounced as in the case of the system shown in FIG. 3, given that a component proportional to the speed of the motor-receiver has been introduced. However, the desirable introduction of a component proportional to the difference in the speeds of the transmitter and receiver is not achieved.
In Fig. 5 of the drawings is shown a system which introduces the desired component proportional to the difference in the speeds of the transmitter and receiver. For this purpose the rectifying booster 74, which normally sends current to the rectifying brushes 75 of the transmitter, comprises in its external circuit an auxiliary excitation winding 76 arranged to influence the total magnetomotive force applied to the collector generator to excite the latter. . As in the case of FIG. 4, the excitation winding 77, when not functioning as an AC star winding, develops a magnetomotive force proportional to the speed of the motor-receiver.
The magnetomotive force developed by winding 76 is proportional to the speed of the transmitter, since the booster 74 is arranged to provide a current proportional to the speed of the transmitter.
Therefore, the combined effect of the excitation windings 77 and 76 can be chosen such that the difference in their magnetomotive forces influences the collector AC generator which in turn influences the motor-receiver. In Fig. 5 is shown another winding n
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auxiliary 78, this winding being connected to the displacement recorders and also serving to influence the generator with collector in order to correctly position the transmitter with respect to the receiver.
Fig. 6 of the accompanying drawings shows a means of controlling, in accordance with the invention, two motor-receivers which it is assumed can be detached independently of the transmitter. 79 is the rectifying booster, corresponding to that indicated at 74 in FIG. 5, and 80 is the field winding of the collector generator, the rotor of which is indicated at 81. The output conductors of the collector generator are connected in parallel to two three-pole switches 82 and 83. For the position of the switches shown in solid lines, a three-phase alternating current is supplied by the conductors 82a and 83a to the rotors 84 and 85 of the receiving motor.
The AC conductors 82a and 83a are connected to the friction rings of the rotors 84 and 85 which are both of the double current collector type, previously described with reference to Figs. 3, 4 and 5. However, in the example shown, the rotors 84 and 85 have only two DC brushes 86, 87, 86a, 87a. The DC brushes of the motor-receivers rotors are connected by pairs of independent conductors 88 and 89 to auxiliary DC generators comprising rotors 90 and 91. The rotors 90 and 91 are influenced by windings 92 and 93, by windings 94 and 95, and finally by windings 96 and 97.
Each of the two motor-receivers has its own displacement recorder 98 or 99; the conductors 100 and 101 of these recorders are connected to the common conductor 102 starting from the displacement recorder 103 of the transmitter. Conductor 100 is connected in series to a coil
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104 which operates the three-pole switch 82, and is further connected to one end of the winding 92. The conductor 101 is likewise connected by a coil 105 of the three-pole switch 83 to one end of the winding 93. The conductor 101 is likewise connected by a coil 105 of the three-pole switch 83 to one end of the winding 93. The The conductor 102 interconnects the other ends of the two windings 92 and 93. The conductors 106, in circuit with the booster 79, have the coils 95, 94 in series with them.
The conductors 88 and 89 are connected to both ends of the rotors 90 and 91, the windings 97 and 96 being mounted in parallel with the rotors 90 and 91.
If it is assumed that in the arrangement which has just been described the motor-receivers operate in sync with the transmitter, the three-pole switches 82 and 83 occupy their positions shown in solid lines, and consequently the collector generator supplies a three-phase current by the conductors 82a, 83a to the motor-receivers which then function as synchronous motors. If, for example, the rotor 84 of one of the motor-receivers comes off the transmitter, the displacement recorder 98 is influenced and causes a current to flow through the conductors 102 and 101, as a result of which the coil 105 s' energizes and the three-pole switch 83 is brought to the position shown in dotted lines.
As a result, the supply of the rotor 84 by the conductors 83a is cut off and a current flows to the winding 93 of the rotor 91 to energize this winding and send a direct current to the brushes 86, 87. The winding 97 shunt rotor 91 is mounted relative thereto so as to exhibit a non-self-exciting characteristic, and the magnetomotive force developed by winding 97 is thus proportional to the DC back electromotive force produced by rotor 84 .
The winding 95 is supplied with a current whose intensity is proportional
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to the actuating speed of the transmitter, so that the combined magnetomotive forces of winding 95 and winding 97 can be arranged to be proportional to the difference in speeds of the transmitter and motor-receiver under consideration. Thus, the motor-receiver is actuated single-period in order to be brought in rhythm with the transmitter, this single-period actuation being free from oscillations because a component of magnetomotive force proportional to the difference in the speeds of the motor-receiver has been introduced. and the transmitter.
As soon as the transmitter and the motor-receiver are hooked up or in cadence and there is no longer a potential difference between the displacement recorders 98 and 103, the three-pole switch is returned to its indicated position. in solid lines and normal operation continues.
With the aid of the foregoing, it can be observed that in the apparatus which has just been described the control of the motor-receivers is entirely independent from the fact that a separate DC auxiliary generator is provided for each motor-receiver. . It is clear that any desired number of motor-receivers can be controlled without interference by the means which have just been indicated.
In Fig. 7 of the accompanying drawings is shown a variant of the system according to the invention. As before, the transmitter comprises an armature 107 provided with brushes 108 and 109. Output conductors 110 supply the excitation winding 111 of the collector alternating current generator. The current coming out of it is sent through conductors 112 to the excitation winding 113 of the motor-receiver which in this case is
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provided with a rotor 114 arranged to allow the motor-receiver to function as a self-synchronizing induction motor. Displacement recorders 115 and 116 are mounted to be controlled by the transmitter and the motor-receiver, respectively.
The brushes of the transmitter turn in this case by means of a differential gear 117, one element of which is in mechanical connection with these brushes, another element being in mechanical connection with the drive pinions 118 and the third adjustable element. of the differential gear being connected to a toothed wheel 119. The gear train 118 is connected to the control handle 120 of the displacement recorder, while the toothed wheel 119 is connected to the rotor 121 of a DC motor. This has a pair of friction rings 122 which are connected to the rotor winding so that when current is supplied to the friction rings the rotor is locked in position. Current is sent to the friction rings via conductors 123, one of which has a pair of contacts 124.
A transom 125 is arranged to be controlled by a solenoid 126, such that when a current flows through the solenoid, the contacts 124 open, but otherwise they are normally closed. Current is sent to solenoid 126 through leads 127, one of which is connected to the control arm of displacement recorder 116, while the other is connected to displacement recorder 115. The driver connecting the displacement recorder 115 has a winding 128 arranged in series with it.
When the displacement recorders 116 and 115
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occupy positions such that there is no potential difference between their contact arms, the coil 126 is not energized and therefore the contacts 124 and 125 are closed, so that a current is sent by the direct current lines 129 to the circuit comprising the friction rings 122. As a result, the rotor 121 is locked in position and keeps the toothed wheel 119 locked, thus ensuring a direct transmission of mechanical movement of the gear train 118 to the brushes of the transmitter armature.
The brushes 108 of the transmitter armature are powered, in normal operation, by a constant current booster 130 and the brushes 109 are powered by the rectifying booster 131 which is connected to the field booster group comprising the current rotor. DC 132 and DC constant field excitation 133, as well as the self-synchronizing induction motor 134. This is connected to the three-phase supply conductors 112 of the collector generator. The rectification booster 131, the rotor of the collector generator and the constant current booster 130 are all driven by a common drive motor 135.
In addition to the friction rings 122, the rotor DC motor 121 has the commutator brushes 136 connected to conductors 137 which are connected to the brushes of a DC generating rotor 138.
A winding 139 is shunted on the rotor 138 and is proportioned therewith so that the machine comprising the rotor 138 and the excitation winding 139 is not self-exciting. However, the excitation winding 128 is also arranged to be able to influence the rotor 138 so that when a current
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circulates through winding 128 due to relative displacement between displacement recorders 115 and 116, the combined effect of excitation windings 128 and 129 causes rotor 138 to produce and deliver direct current to brushes 136 of rotor armature 121.
The current delivered to the rotor 121 depends on the magnetomotive force developed in the winding 128 and also depends on the force; This magnetomotor developed in the winding 139. By means of the arrangement of the DC generator comprising the winding 139 and the rotor 138, the counter-electro-motive force produced by the rotor 121 can be regarded as determining the magnetomotive force in the winding 139.
In this way, the winding 139 is energized in accordance with the speed of the rotor 121, since the latter has a DC excitation due to a winding 140 connected to the DC power conductors 129.
When the system is operating normally and the motor-receiver is in tune with the transmitter, there is polyperiodic transmission as it is usually understood. If for some reason the synchronism of the motor-receiver is disturbed so that it stalls, the eddy currents developed in the rotor cause the rotor to hang up like an induction motor.
The motor-receiver hangs up like this, but in a different position relative to the sender brushes. This change in position or alignment with the transmitter causes the displacement recorders to operate so that the contacts 124 open and the rotor 121 is no longer locked in position. At the same time, a current is sent through the excitation winding 128, so that the
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rotor 138 is energized. The self-synchronizing induction motor acting as the motor-receiver revolves at synchronous speed, or quickly returns to synchronous speed, so that its speed is approximated by the constant speed drive imprinted by drive motor 135 to rotor 138.
Hence, it can be said that the flow rate of the rotor 138 is influenced by three factors. The first due to the relative displacement of the motor-receiver and the transmitter under the effect of the magnetomotive force developed in the winding 128, the second proportional to the speed of the rotor 121, and the third proportional to the speed of the rotor 138. In Under these conditions, it can be said that the current delivered to the rotor 121 comprises a component which is substantially proportional to the difference in the speeds of the receiver and of the transmitter.
When rotor 121 rotates as the motor-receiver moves out of alignment with the transmitter and rotates the transmitter brushes, the displacement recorder is unaffected by the displacement imparted to the brushes through the transmitter. toothed wheel 119. However, the displacement recorder 115 continues to operate and to record the displacement of the motor-receiver.
When the displacement recorder 115 reaches the position corresponding to that for which the displacement recorder 116 is retained, and consequently there is no longer a potential difference between the displacement recorders, the coil 126, nor the winding 128, are no longer excited so that the rotor 138 no longer turns the rotor 121, the latter being positively retained as a result of the action of the current supplied by the friction rings
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122.
It should be observed that, in the system which has just been described, while the alignment of the motor-receiver and the transmitter is taking place, the operation is single-period, although in fact the system transmits three-phase current. . In addition, oscillations are avoided because the force which drives the DC motor meshing with the middle member of the differential mechanism has a component proportional to its speed, while, on the other hand, the motor-receiver is a synchronous motor suitable for self-starting and return to the synchronous position.
The system described last has the advantage over the previous systems that the control used does not act on the driving force side of the transmission and thus the self-aligning motor, comprising the winding excitation 140 and rotor 121, should not provide a high power component, since it is only required to actuate differential gear 117.
In the differential equation quoted above as representing the operation when we introduce a component proportional to the difference of the speeds of the receiver and the transmitter, we have employed certain constants of which it has been said that their value depends on the peculiarities of the machines considered. In order to see clearly how these constants can be determined in practice, the system shown in FIG. 1 will be considered below in its quantitative aspect. 5 of the drawings.
Let K1 be the coefficient of proportionality between the speed x1 of the transmitter and the magnetomotive force M1 generated by the excitation winding 76 and let K2 be the coefficient of proportionality between the speed x2 of the motor-receiver
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and the magnetomotive force M2 of the normal excitation winding 77 of the collector generator when it is shunted to the rotor of the collector generator and receives continuous excitation current. Let f be the coefficient of proportionality between the resulting magnetomotive force at direct current and the electromotive force produced by the generator (Eg) when it operates as a direct current generator.
Let L be the coefficient of proportionality between the speed x2 of the receiving motor and its back-electromotive force Em, and let the coefficient of proportionality between the difference in position x of the transmitter and the motor-receiver and the developed magnetomotive force Mo by winding 78. Let Ig be the current of the collector generator, Im the current of the motor-receiver, and R the resistance of the armature 30.
We can then write the following expressions relating to the current intensities, neglecting the shunt current:
Ig = Im = I
It follows that the following equation relating to the electromotive forces is true:
Eg - Em = RI
Thereby
Eg = (K1 x1 + K2 x2 + e x) f and
Em = L x2 hence
I = 1 / R (K1 f x1 + (K2 f-L) x2 + c x f)
Let again be the coefficient of proportionality between the torque of the motor-receiver and its armature current Im. (It should be observed that a coefficient of proportionality
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effectively exists between Im and the torque of the motor-receiver, given that when it operates as a direct current motor it has a constant excitation and therefore the torque is proportional to the armature current).
Let J be the moment of inertia of the rotor of the motor-receiver and of the mechanism rotating with it.
If we suppose that there exists in the motor-receiver, apart from friction, a torque proportional to its speed, which can thus be considered to be equal to m x2 where m is the coefficient of proportionality, we may construct the machine so as to satisfy the condition:
K1 f = - (K2 f - L) R g m
By examining the constants originally introduced into the differential equation, we realize that a is represented by g f c / JR and that 2b is represented by JR g K1 f / JR
CLAIMS ---------------------------
1.
A transmission system of the kind specified, characterized in that the transmitter actuates the receiver (s) polyperiodically while the transmitter and the receiver (s) are in position coincident, and devices are provided for bringing the receiver or receivers back - receivers to be actuated single-period when their positions no longer coincide with those of the transmitter, the single-period actuation continuing until coincidence can be reached, after which the transmission becomes polyperiodic again.
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