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Système de commande des machines opératrices à grande inertie au moyen de moteurs à courant continu ali- mentés par des convertisseurs statiques commandés.
Dans lescommandes des laminoirs fonctionnant avec de grandes masses d'inertie, par exemple dans la com- mande des laminoirs à pas de pélerin, il est nécessaire de pouvoir abaisser aussi rapidement que possible durant le service la vitesse de rotation de la commande. Cette réduction de la vitesse est possible sans aucune difficul- té avec les convertisseurs Leonard. Car en ramenant en arrière le levier de commande, le moteur du laminoir frei- ne sur le réseau, de telle sorte que même lorsqu'il existe/
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de grands volants, on peut réduire relativement vite la vitesse de rotation.
Quand les moteurs de laminoir sont alimentés par l'intermédiaire de convertisseurs statiques, lorsque par conséquent ce sont des trajets de décharge par arc commandés qui servent à la transformation, les conditions sont sensiblement différentes si on n'utilise pas deux cuves dans le montage dit croisé. Si pour tenir compte des dépenses, on n'utilise dans ces commandes qu'une seule cuve, le convertisseur de courant cesse d'être parcouru par le courant quand on ramène en arrière le levier de commande, et il ne se produit pas de freinage, étant donné que le convertisseur n'est pas à même de ren- voyer de l'énergie en retour s'il n'a pas été pris des précautions correspondantes.
Par conséquent, lorsque les commandes comportent de grands volants, la réduction de la vitesse de rotation demande un temps très long, parce qu'il faut que les grandes masses d'inertie ralentissent natu rellement. Comme le plus souvent, dans ces commandes, on part d'une vitesse de rotation de base qu'on obtient par une commande des grilles, et qu'on atteint la vitesse de rotation de service normal momentanée par diminution de l'excitation, en ramenant en arrière le levier de commande dans la région de.diminution de l'excitation, on renforcerait le champ ou l'excitation, la vitesse de rotation du moteur restant pratiquement constante, et il pourrait en même temps se produire dans l'armature des ten- sions très élevées correspondant à la mesure dans laquelle l'excitation est augmentée,
ces tensions très élevées cons- tituant un danger pour le bobinage de'l'armature.
L'objet de la présente invention consiste en un dispositif de commande qui permet un freinage par récupération, exactement c'omme dans les commandes Léonard, pour les commandes comportant des volants ou masses d'iner- tie qui sont alimentées par l'intermédiaire de convertis- seurs commandés, et de préférence de convertisseurs à arc.
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à grilles de commande et à partir d'un réseau alternatif, cette commande de la présente invention pouvant également être utilisée pour les commandes réversibles.
Une carac- téristique essentielle de la présente invention consiste en ce que, dans le circuit de commande du convertisseur alimentant le moteur à courant continu de la commande à partir du réseau alternatif, il est prévu deux disposi- tifs séparés de commande, dont l'un est destiné au fonc- tionnement en redresseur et l'autre au fonctionnement en onduleur. Le convertisseur même peut être commuté, du côté continu, de façon à passer du fonctionnement en redresseur au fonctionnement en onduleur, ou inversement.
Les deux dispositifs de commande sont actionnés simultané- ment par le levier de commande qui sert à régler la vites- se de rotation de la commande. Toutefois, suivant le sens de rotation désiré pour la commande d'entraînement, on n'enclanche que l'un des deux dispositifs de commande, c'est-à-dire que l'un des deux dispositifs de commande seulement est en communication avec le circuit de grille du convertisseur. L'autre dispositif de commande est mis hors service pendant ce temps.
Cette disposition du,, dispositif de commande du convertisseur a pour effet qu'il ne faut qu'une seule cuve à décharge, mais que le dispositif de commande d'entraînement conserve néan- moins une partie essentielle des propriétés avantageuses du montage dit croisé fonctionnant avec deux cuves, Car, par le fait que pour chacun des deux modes de fonction- nement, donc pour le fonctionnement en onduleur et le fonctionnement en redresseur, il a été prévu un disposi- tif spécial de commande, et par le fait que ces deux dispositifs de commande sont manoeuvrés d'une façon constante, directement ou indirectement, par le levier de réglage, on obtient que, lors de la commutation du convertisseur statique du côté continu,
on dispose immédiatement et surtout dans le réglage correct du
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dispositif de commande considéré. Ceci est particulièrement important lorsqu'il s'agit de freiner aussi rapidement que possible des commandes d'entraînement lourdes.
Une autre caractéristique essentielle de la présente invention, qui est d'une importance considérable pour les machines opératrices à grandes masses d'inertie et qui peut par conséquent être utilisée avec avantage par exemple pour les laminoirs à pas de pélerin, consiste en ce qu'il est prévu des dispositifs de verrouillage qui empêchent le passage au fonctionnement en redresseur tant qu'il existe un mouvement de réglage dans le sens de l'aug- mentation de l'excitation. Ce dispositif de verrouillage est important pour toutes les commandes d'entraînement dans lesquelles, pour le réglege de la vitesse, on modifie la tension d'armature du moteur et en outre le courant d'exci- tation.
Le plus souvent, les dispositifs de réglage corres- pondant sont constitués de telle sorte qu'en partant de l'état arrêté, on élève d'abord jusqu'à sa pleine valeur la tension d'armature et on affaiblit ensuite l'excitation du moteur. Si on munit ces commandes d'entraînement du disposi- tif de verrouillage précité, il ne peut pas se produire, même dans l'alimentation des moteurs à courant continu par l'intermédiaire de convertisseurs de courant, des tensions élevées inacceptables dans le moteur lorsque le régulateur effectue des mouvements rétrogrades, c'est-à-dire augmen- tant le champ du moteur. Pour le verrouillage, on peut utiliser les organes de commande ou de manoeuvre connus les plus divers de la technique pour la solution de problè- mes analogues.
En tous cas, il s'agit de ne permettre qu'un fonctionnement en onduleur et d'interdire par contre un fonctionnement en redresseur du convertisseur statique lorsque le levier de commande effectue un mouvement rétrograde, c'est-à-dire lorsqu'on augmente l'excitation du moteur. Il faut empêcher pendant ce temps l'ordre de commutation faisant passer le convertisseur du fonctionne;,(
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ment en onduleur au fonctionnement en redresseur.
Une forme d'exécution particulièrement avantageuse pour un verrouil- lage de ce genre peut être combinée avec un dispositif d'entraînement dans lequel le levier de réglage qui sert à régler la vitesse de la commande d'entraînement n'agit pas directement sur le circuit de grille ou sur l'excitation, mais est relié par l'intermédiaire d'une commande élec- trique à mouvement de suite à un régulateur à vitesse de réglage limitée. Dans le circuit de cette commande à mou- vement de suite, on peut monter un relais de surveillance ou de contrôle qui ne permet le passage au fonctionnement en redresseur que lorsque le levier de réglage et le régu- lateur du circuit de grille se trouvent dans la même posi- tion.
Une autre caractéristique essentielle consiste dans le fait qu'on dispose un relais d'intensité qui in- terrompt le mouvement de réglage lorsqu'on augmente la vitesse de rotation ou que l'on freine et lorsque le cou- rant du moteur ou le courant de freinage dépasse une valeur déterminée réglable.
La présente invention va être décrite en détail ci-après à l'aide d'un exemple d'exécution.
Le convertisseur V est alimenté par le réseau triphasé au moyen d'un transformateur correspondant et il débite par l'intermédiaire d'un interrupteur rapide S et du commutateur U sur le moteur M à courant continu. Le réglage de la tension et par conséquent de la vitesse du moteur M s'effectue par la commande de la grille à l'aide du dispositif de commande G. Dans le fonctionnement en redresseur, le dispositif G est actionné par le régula- teur Ra, et dans le fonctionnement en onduleur, c'est-à- dire dans le freinage, par le régulateur Rb. Les deux régulateurs sont accouplés et déplacés en commun de telle sorte que pour chaque tension d'armature du moteur M à courant continu la tension correcte existe aussi bien
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lorsque le convertisseur V fonctionne en onduleur que lorsqu'il fonctionne en redresseur.
Les deux régulateurs sont réglés de façon que lorsqu'on les fait tourner les grilles sont influencées en sens opposé d'une manière analogue à ce qui se passe dans le montage croisé. Que le relais GR soit armé ou non, ce n'est jamais que l'un des deux régulateurs qui peut exercer son action.
La commande et le réglage de la vitesse s'effec- tuent à l'aide du moteur au moyen du levier de commande H.
Comme du fait des grandes masses d'inertie il faut augmen- ter la vitesse ou freiner lentement, en manoeuvrant le levier de commande H on actionne la commande des gril- les non pas directement, mais par l'intermédiaire d'un servo-moteur Th dont le temps de fonctionnement est réglagle. Ce servo-moteur peut être constitué par exemple par un régulateur à pression d'huile suivant le principe' du régulateur Thoma. Ce régulateur devrait comporter deux bobines, une bobine de réglage ES qui fasse équi- libre à la force de fraction d'un ressort, de telle sorte que le régulateur soit au repos lorsqu'il ne passe pas de courant dans la bobine de fonctionnement BS, et la bobine de fonctionnement BS montée dans la branche du milieu d'un pont de Wheatstone constitué par les résistances WZ.
La résistance W est modifiée par le levier H et est appliquée sur la tension auxiliaire continue, la résistance Z est appliquée sur une ten- sion auxiliaire et est réglée par le servo-moteur Th.
Lorsque le levier H occupe une position différente de celle de la manette de la résistance Z, il se produit dans la bobine BS un courant, l'équilibre entre le ressort et la force de traction est rompu et le régula- teur se déplace jusqutà ce que l'intensité se soit annulée dans la bobine BS, donc jusqutà ce que la posi- tion de la manette de la résistance Z corresponde à la position du levier H.
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Le servo-motour Th déplace simultanément les régulateurs de grille Ra et Rb. Lorsqu'on atteint, à fond de course du réglage du convertisseur V, la vitesse de rotation de base du moteur M, il, ne se produit pas de nouveau déplacement du régulateur de grille. Car, ainsi que le'représente la figure, le secteur denté dépla- cé par le servo-moteur sort de prise d'avec la roue den- tée correspondante du régulateur de grille, et lorsqu'on continue de déplacer le levier H on continue de faire tourner le secteur denté par le servo-moteur et ce secteur denté entre en prise avec une seconde roue den- tée qui déplace le régulateur ER du courant d'excita- tion. En faisant tourner ce régulateur d'excitation, on affaiblit l'excitation et on augmente encore davantage la vitesse du moteur.
S'il faut alors réduire la vitesse de rotation, il se ferme lors du retour du levier de commande, et sur le levier de commande H, un contact b par l'intermé- diaire duquel on donne un ordre au dispositif de commuta- tion. On-peut réaliser ceci par exemple par le fait que le levier de commande comporte une articulation comme sur la figure. Lorsqu'on fait avancer le levier de com- mande, le contact a se ferme, et lorsqu'on le ramène en arrière, c'est le contact b qui se ferme. Par le contact b, et le dispositif B de commutation, on bloque d'abord le rèdresseur par l'intermédiaire du dispositif de commande de grille G et on déclanche par le relais GR le régulateur Ra et on enclanche le régulateur de freinage Rb pour le fonctionnement en onduleur.
A l'instant du blocage de la grille, le courant du redresseur disparait et on transmet l'ordre de commutation au commutateur U lorsque le relais de surveillance UR1 est tombé, donc lorsqu'il n'existe vraiment plus aucun courant. Ce contrôle supplémentaire est avantageux parce qu'il ne faut jamais manoeuvrer le @
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commutateur U que lorsque le courant y est nul. Lorsque le commutateur U a passé dans la position de freinage, on déclanche par l'intermédiaire d'un contact dépendant le dispositif de commutation B et on supprime par ce moyen le blocage de grille.
Si le levier de commande H s'est trouvé dans la région d'affaiblissement de l'excitation lors du passage au freinage, auprès la commutation, le convertisseur fonctionne en onduleur par l'intermédiaire du dispositif de commande G avec un réglage à fond de course, parce que le régulateur Rb se trouve dans sa position extrême. En ramenant devantage en arrière le levier H, le régulateur ER est ramené en arrière dans le sens du ren- forcement de l'excitation par le servo-moteur, et par con- séquent on augmente la tension sur le moteur jusqu'à ce qu'elle soit supérieure à la tension de l'onduleur. De l'énergie de freinage est alors renvoyée dans le réseau, triphasé. Sous l'influence du freinage, la vitesse du mo- teur diminue et par conséquent également le courant de frei- nage.
En faisant tourner davantage le levier H, on augmente davantage l'excitation, jusqu'à ce que finalement l'excita- tion atteigne sa pleine valeur lorsqu'on atteint la vitesse de rotation de base. S'il faut freiner encore davantage, le secteur denté entre en prise avec la roue dentée pour le déplacement du régulateur Rb de commande des grilles et il réduit le réglage de l'onduleur..,La suite du freinage s'effectue à excitation constante (et complète). Si le freinage doit être interrompu, on actionne le levier de commande de façon à le faire avancer, et par ce moyen on ferme le contact e qui donne l'ordre de commutation au dispositif de commutation A.
Cet ordre de commutation n'ar- rive toutefois à destination que si le relais auxiliaire UR2 n'est pas attiré, ce qui a lieu lorsque la position du levier de commande et celle de la manette du régulateur Z coïncident de telle sorte qu'il ne passe pas de courant dans la bobine BS. Par l'intermédiaire du dispositif de commu-
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tation A, on bloque le dispositif G de commande des gril- les, le relais auxiliaire GR fait de nouveau passer le dispositif de commande sur le fonctionnement en redresseur et transmet sur le commutateur U l'ordre de commutation lorsque le courant a cessé dans le convertisseur statique.
Lorsque le commutation a été accomplie, la commande des grilles est de nouveau libérée par l'intermédiaire d'un contact dépendant, et la machine M continue de fonc- tionner en moteur.
Pour éviter dans les commandes comportant de très grandes masses d'inertie qu'il se produise un à-coup de courant trop fort lorsqu'on actionne trop rapidement le levier de commande H, tant lorsqu'on augmente la vitesse du moteur de laminoir que lorsqu'on freine, il a été prévu un relais auxiliaire TR qui court-circuite la bobine BS du servo-moteur lorsque le courant du convertisseur dépasse une valeur maximum réglable. En court-circuitant la bobine BS, on établit instantanément l'équilibre entre la force du ressort et la bobine de réglage ES et par conséquent on em- pêche le régulateur de continuer son mouvement de réglage.
Quand l'intensité s'est réduite jusqu'à une certaine valeur, le relais auxiliaire TR retombe, la bobine BS est de nou- veau parcourue par le courant, le régulateur -continue de tourner, et si le courant atteignait de nouveau la valeur maximum, le relais TR attirerait de nouveau son armature.
Le jeu se renouvelle jusqu'à ce que la manette Z et le levier H occupent la même position. L'avantage de ce , dispositif consiste en ce qu'il ne fonctionne que lorsqu?il se produit une manoeuvre incorrecte du levier de commande.