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Réglage automatique d'un moteur triphasé à oommutateur,
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---------------------------------------------------¯ en dêr1vatlÓn, à alimentation du rotor, pour la oommande de oen- -------.------------- ----¯¯¯----------------trituges et d'appareils analogues.
------- - ---------- ------------- Certaines commandes, par exemple la commande de oentri- fuges, nécessitent alternativement le démarrage et le freina- ge de grandes masses en rotation. Pour le courant alterna- tif on a prévu. jusqutà présent des moteurs asynchrones à bagues ou à induit en cage. Ces moteurs ont toutefois cer- tains Inconvénients. Le démarrage et le freinage se font avantageusement avec un moment oonstant maximum admissible.
Le moteur asynchrone avec un induit à bagues répond à cette condition, lorsqu'on le fait démarrer au moyen d'une résis- tance de réglage dans le circuit du rotor. Comme on le sait lors du démarrage, la moitié de l'énergie amenée est alors détruite dans la résistance et la moitié seulement de l'é- nergie est consommée utilement. Un freinage est possible soit au moyen d'un frein mécanique, soit électriquement, avec le contre-courant. Dans les deux cas toute l'énergie
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des masses en rotation est détruite. La fourniture de l'é- nergie en retour nécessite au contraire des dispositifs oom- pliqués et coûteux.
Dans le moteur à induit en cage les conditions sont ana- logues. L'énergie est détruite dans la résistance de la cage du rotor. Ce moteur a en outre l'inconvénient que san moment de rotation lors du démarrage n'est pas constant et que le mo- ment d'accrochage se produit très violemment de sorte qu'un embrayage à friction est nécessaire pour empêcher la transmis- sion d'un moment trop grand inadmissible. Dans l'embrayage à friction, il y a toutefois des pertes dténergie. un carac- tère économique préférable est atteint par changement de pô- les ou par changement de fréquence du courant amené. Les moyens ne sont toutefois pas siatplsa et sont coûteux.
Un autre inconvénient de la commande de centrifuges et d'appareils analogues au moyen de moteurs asynchrones à cou- rant triphasé est la limitation du nombre de tours maximum, limitation qui est donnée par le nombre de p8les et la fré- quenoe du réseau. Si l'on juge nécessaire, pour des raisons déterminées, un nombre de tours maximum qui ne peut être atteint pour une fréquence donnée du réseau, on doit avoir recours à des dispositifs de multiplication mécaniques ou au changement de périodes, ce qui rend l'installation notable- ment plus coûteuse. Le changement de nombre de tours par un démarreur de réglage ne peut être obtenu dans le moteur à bagues qu'avec augmentation des pertes d'énergie si l'on n'emploie pas le réglage coûteux de fréquence.
Tous ces inconvénients des moteurs asynchrones à courant triphasé dans le cas de commande de centrifuges et d'appa- reils analogues peuvent être supprimés par l'emploi de mo- teurs à commutateur, notamment de moteurs en dérivation.
Le moteur en dérivation à courant triphasé, à alimentation du rotor, convient particulièrement à cet effet à cause du ré-
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glage simple du nombre de tours par décalage des balais.
Les moteurs en série sont bien employables également; ils nécessitent d'ailleurs des transformateurs et des dispositifs supplémentaires connus pour la limitation et le réglage du nombre de tours.
Le moteur normal en dérivation à courant triphasé a toutefois quelques propriétés défavorables pour de sembla- bles commandes. C'est seulement par le réglage automatique suivant la présente invention que ce moteur acquiert toutes les propriétés nécessaires, et qu'on obtient, à côté d'un service simple, un caractère économique élevé par suppression des pertes d'énergie superflues.
Le nombre de tours du moteur triphasé en dérivation, à ttlimentation du rotor est, comme on le sait, approximative- ment proportionnel à la fonction.1 - K sin dans laquel- le K est une constante et ss l'angle électrique réglable en- tre les balais déplaçables l'un par rapport à l'autred' une phase.
Comme on le sait, le moment de rotation du moteur varie en outre, pour un/-, constant, approximativement linéairement avec le nombre de tours. Il en résulte que pour une vites- @e constante du déplacement des balais, le moment ,de rota- tion produit varie approximativement comme sin t/T #, formule
T dans laquelle T est une constante (temps de démarrage), t est le temps courante Une semblable allure du moment est représentée à la fig. 1, où 1 et 2,représentent respeotive- ment l'allure de l'angle8 et du moment M sous la dépendan- ce du temps.
L'anglep varie de + # à - # avec une vitesse constante, de sorte que la oourbe de l'angle /3 sous la dé- pendanoe du temps est représentée par une ligne droite.
Le temps de démarrage est désigné par la lettre T. une sem- blable allure du moment de rotation est défavorable car pour un temps de démarrage donné, on doit développer un moment maximum plus grand pour obtenir le moment de rotation moyen
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nécessaire. En conséquence certaines parties de la machine doivent avoir des dimensions plus fortes qu'en cas de démar- rage aussi court avec moment de rotation constant. Les oou- ra-nts du rotor et du stator et par conséquent aussi les per- tes pour une allure sinusoldale du moment sont plus grands également. Les conditions les plus favorables sont obtenues lorsque le moteur développe pendant le démarrage un moment constant.
Ce résultat est obtenu, suivant la présente inven- tion, par le fait que les balais sont déplaoés aveo une vi- tesse non uniforme et plus rapidement au commencement et à la fin de la période de démarrage. Cette allure du moment est représentée à la fig. 2, où 1 et 2 représentent de nouveau l'allure de l'angle/3 et du moment M sous la dépendanoe du temps. L'angle,8 varie ici de + # à - # avec une vitesse non uniforme. La vitesse de la rotation des balais est donnée à chaque instant par la tangente à la courbe 1 au point oon- sidéré. Pour le même temps de démarrage T, c'est à dire pour le même travail de démarrage, on a besoin ioi d'un plus petit moment que dans le cas de la fig, 1.
On a représenté aux fig. 3 à 5 schématiquement un exem- ple de réalisation d'un réglage automatique qui correspond à l'allure suivant la fig, 2. La fig. 3 montre une coupe d'une partie du moteur. Dans l'enveloppe 1 peuvent se mou- voir deux anneaux 2 qui portent les supports de balais 3.
Les balais 4 fixés dans ceux-ci glissent le long de la sur- face du commutateur 5. La fig. 4 représente une vue de dessus et la fig. 5 une vue de côté. Aux anneaux 8, sont fixées au moyen des pivota 6 les tiges de traction 7 portant les ga- lets 8. Les galets 8 sont maintenus au moyen des ressorts 9 en contact aveo les oames 10. Le moteur 11 fait tourner les oames 10 à une vitesse uniforme, en suite de quoi le dispo- sitif de déplacement des balais 2 à 4 est mis en mouvement.
Les oames ont une forme telle que leur rotation à une
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vitesse uniforme provoque un mouvement des balais suivant la courbe 2 à la fig. 2. La commande de la centrifuge s'ef- fectue de la manière suivante : Le dispositif de déplacement des balais se trouve dans la position de départ au repos, (ss = 180 ), le moteur 11 est détaché du réseau.
Lorsque le moteur principal est mis en circuit, le moteur auxiliaire 11 est en même temps raccordé au réseau, les balais commencent leur mouvement, ,le moteur principal démené avec la centrifuge de sorte qu'un moment de rotation est développé qui corres- pond Ûla vitesse de la rotation des balais ou à la forme des cames 10. Après un tour complet de la came, la centrifuge atteint la vitesse maximum et le moteur auxiliaire 11 est mis hors circuit. En réalité le moteur auxiliaire 11 est un moteur à marche rapide et il faut intercaler entre lui et l'arbre à. cames une démultiplication appropriée à roues den- tées.
Pour le freinage de la centrifuge, le moteur auxiliai- re 11 est mis en circuit pour le sens de rotation inverse, les balais se meuvent alors en sens opposé, le moteur prin- cipal fonctionne alors comme génératrice, de sorte que la centrifuge est freinée et qu'en même temps l'énergie du frei- nage est récupérée dans le réseau. Le temps de freinage est ici le même que le temps de démarrage. Dans le cas où il est nécessaire de faire varier le temps de démarrage, on doit modifier la vitesse du moteur 11 ou bien la multiplica- tion à roues dentées entre ce moteur et l'arbre à cames.
De la même manière, le temps de freinage peut également être modifié par rapport au temps de démarrage par le fait que pour la marche en arrière du moteur auxiliaire, on modifie sa vitesse ou la multiplication. une variante du dispositif suivant les fig. 3 à 5 con- siste en ce que le moteur auxiliaire n'est pas renversé et que les cames ont une forme telle qu'une came correspond au démarrage et l'autre came au freinage. Après une rotation
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partielle de la came, cette rotation correspondant au démar- rage, le moteur auxiliaire est mis à l'arrêt.
Lors du frei- nage, le moteur auxiliaire est mis en marche dans le même sens et la seconde partie de la oame, qui correspond au frei- nage, entre alors en action, après quoi le moteur auxiliaire arrive de nouveau à l'arrêt. Pour le démarrage suivant, le moteur auxiliaire est de nouveau mis en circuit dans le même sens, eto. On a ici la possibilité de choisir à volonté et indépendamment le temps et 1'allure du démarrage et du freina- ge. Comme on l'a déjà indiqué plus haut, le nombre de tours du moteur est donné par l'équation suivante :
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n - Un /1-ksin j ns est le nombre de tours synchrone.
La vitesse du mouvement d ss des balais sur le commutateur est v
En outre comme on le sait, le moment nécessaire pour le démarrage d'une masse de moment d'inertie J est égal à M - J 2#/60. dn/dt. Lorsque le moment est constant on a, pour le
60 dt temps de démarrage donné, Inéquation : M = J 2#/60. n max - n min ,
60 T
Il ressort de ces équations que la vitesse du mouvement des balais doit être égale à n max - n min 2 1 = -------------. -------- = @ ----K ns T cosss/2 cosss/2 pour que le moment de démarrage reste constant pendant le démarrage.
De la dernière équation il ressort que la vitesse du mouvement des balais pendant le démarrage doit varier propor- tionnellement à la fonction 1/cos ss/2, vu que les autres cos 2 termes de l'équation sont constants pour chaque cas donné et que seul/5 varie pendant la rotation des balais. Il en résulte en outre que pour la commando de la vitesse du mou- vement des balais on peut employer les balais eux-mêmes.
Les même considérations sont valables évidemment pour le
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freinage électrique également, la commande des balais se produisant en sens inverse et la moteur développant un moment de génératrice et récupérant de l'énergie dans le réseau.
De ce fait, le caractère économique de l'exploitation stélè- ve considérablement. Suivant la présente invention la com- mande de la vitesse des balais est réalisée automatiquement de telle manière que la vitesse du moteur auxiliaire qui commande les balais d tune manière connue, est commandée auto- matiquement par l'appareil des balais de telle sorte que l'appareil des balais agit sur le régulateur de vitesse du moteur auxiliaire. Ainsi par exemple, l'appareil des balais commande lors de son mouvement le régulateur à résistance du moteur auxiliaire ou bien il met lui-même en circuit ou hors circuit les résistances correspondantes. Un des nombreux dispositifs possibles 'est représenté à titre d'exemple aux fig. 6 à 8.
Comme aux fig. 3 à 5, on a désigné par 1 l'enveloppe du moteur, par!. l'anneau de support de l'appareil des ba- lais, qui est mobile à l'enveloppe 1. 3 sont les porte-ba- lais, 4 les balais en charbon et 5 le commutateur. Le mo- teur auxiliaire 11 actionne d'une manière connue l'appareil de balais au moyen des roues dentées 12 de telle manière que les deux systèmes des balais se meuvent en sens inverses.
Sur l'anneau 2 est fixé un autre balai 13 qui glisse sur les contacts 14 prévus sur le disque 16, lequel est fixé à l'en- veloppe du moteur, le balai 13 étant relié de façon conduc- trice du courant à un p8le du moteur auxiliaire 11. Les contacts 14 sont reliés à des éléments de résistance 15, comme on l'a représenté à la tige 8. Les contacts forment avec les résistances 15 un régulateur en dérivation du moteur à courant continu 11 qui est relié à un réseau de tension constante.
Dans le cas où les résistances 15 sont en gra- dation suivant la fonction cosss/2, le ohamp varie, de même
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que le nombre de tours du moteur non saturé 11, suivant la fonction 1/cos ss/2, c'est à dire que les balais se meuvent de cos 2 telle manière que le moment de rotation du moteur principal reste approximativement constant pendant le démarrage.
Le dispositif suivant la fig. 8 est en outre pourvu d'une résistance d'adaptation 17 et d'une résistance réglable le pour le réglage du nombre de tours fondamental du moteur 11, de sorte que le temps de démarrage ou le temps de freinage peuvent être réglés à volonté.
Le but de l'inverseur 19 est de produire une mise hors circuit ou le renversement du moteur 11. Il va de soi que l'appareil des balais ne doit pas desservir directement le régulateur de vitesse 14, 15. Le balai 13 peut être commandé d'un endroit quelconque du mécanisme qui est relié mécanique- ment à un autre. Dans le cas où l'on utilise du courant al- ternatif pour la commande du moteur 11, au lieu de courant continu, le même dispositif peut être employé avec cette dif- férence que le régulateur de vitesse est alors intercalé dans le circuit du rotor du moteur 11. On peut employer de même d'autres genres de moteurs, par exemple des moteurs à commu- tateur pour le courant alternatif.
On peut employer finale- ment un moteur à modification de pôles dans lequel dans une position déterminée des balais du moteur principal, le nom- bre de pôles du moteur auxiliaire est codifié, de sorte que son nombre de tours varie. Ce genre de moteur ne permet toutefois qu'approximativement une gradation de la vitesse du mouvement des balais suivant la fonction -1- ss/2.
Les propriétés de fonctionnement du moteur en dériva- tion à commutateur sont, comme on le sait, pour de grands an- gles, notablement différentes pour un fonctionnement comme moteur et un fonctionnement comme génératrice. Pour que les conditions lors du freinage soient exactement aussi bonnes que lors du démarrage, on fait varier pendant le temps de fret-
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nage, ltangle de l'axe magnétique de l'enroulement de oommu- tat,eur par rapport à l'axe magnétique de l'enroulement du sta- tor par un déplacement brusque de tous les balais d'un angle électrique approprié.
Un semblable dispositif est néoessai- re pour les raisons suivantes :
Le moteur en dérivation à commutateur a, oomme on le sait, lors de la marche en moteur, un meilleur faoteur de puissance et une plus grande capacité de surcharge dans la z8ne hypersynohrone. Par oontre comme génératrice (pendant le freinage), la machine possède un meilleur facteur de puis- sanae et une plus grande oapaoité de suroharge dans la z8ne hyposynohrone. Les conditions opposées existeht pour le mo- teur dans la marche hyposynohrone et pour la génératrice dans la marche hypersynohrone.
Pour que ces différences dans la vitesse hypersynohrone et hyposynohrone soient compensées, les balais sont placés de telle façon, comme c'est connu, que les axes magnétiques de l'enroulement de commutateur et de l'enroulement de stator forment un angle déterminé.
Comme les propriétés mentionnées du moteur en dérivation à commutateur pour la marche comme moteur et pour la marche comme génératrice sont opposées, l'angle des axes sera diffé- rent pour le moteur et pour la génératrice. On doit pour cette raison transformer brusquement, lors du freinage, l'an- gle approprié réglé pour le moteur en un angle qui convient la mieux pour le fonctionnement comme génératrice. Après l'achèvement du freinage, l'angle est, suivant la présente / invention, rétabli en sa position originelle pour le démar- rage.
La variation de l'axe magnétique de l'enroulement de commutateur peut être réalisée de différentes manières. Par exemple dans le cas des fig. 3 à 5, le mouvement des balais dépend seulement de la forme des cames, de sorte que cette forme des cames peut d'une manière simple être établie de
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telle façon que pour ce qui concerne l'angle de l'axe magné- tique, on conserve les conditions les plus farovables. Dans la commande suivant les rig. 6 à 8 il y a différentes possi- bilités de variation de l'angle de l'axe magnétique. Une des roues dentées 12 peut par exemple être établie suivant les fig. 9 et 10. La roue dentée 12 est montée librement sur un arbre 20 et possède une tige 21 qui dépasse des deux côtés de la roue dentée. Sur l'arbre 20 sont fixés au moyen des vis 22 des anneaux de réglage 23 et 24.
Ces anneaux de réglage possèdent des doigts 25 et 26 et sont mis en position de telle manière que l'angle entre les doigts 25 et 26 cor- respond à la différence angulaire exigée des axes magnéti- ques pour le démarrage et pour le freinage. Pour le démarra- ge, l'arbre 20 tourne par exemple dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, le doigt ![ presse sur la tige 21 et fait tourner la roue 12. Après le renversement du moteur 11, l'arbre 20 tourne en sens inverse et vient en pri- se avec la roue 12 seulement lorsque le doigt 26 a rencon- tré la tige 21.
Pendant ce temps la moitié des balais tour- ne seulement qui est actionnée par les roues dentées fixes, par exemple les balais situés à gauche suivant la fig. 7, tandis que les balais situés à droite et dont la roue dentée est réalisée suivant les fig. 9 et 10, restent immobiles pendant un temps déterminé. De ce fait l'axe magnétique du commutateur se modifie. Il y a évidemment d'autres solutions possibles, par exemple le soulèvement de l'une ou l'autre des deux moitiés de l'appareil des balais au moyen d'un le- vier à main ou d'un dispositif d'aimant ou analogue.
Le dispositif décrit peut en principe être employé éga- lement pour des moteurs en série, à commutateur, aussi bien triphasés que monophasés, par le fait que le dispositif est approprié aux propriétés caractéristiques de semblables ma- chines tandis que l'emballement de ces moteurs est empêché
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par des moyens connus.
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Automatic adjustment of a three-phase motor with a switch,
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-------------------------------------------------- -¯ in der1vatlÓn, with rotor feed, for oen- -------.------------- ---- ¯¯¯ ------ ---------- trituges and similar devices.
------- - ---------- ------------- Some controls, for example the control of fire retardants, alternately require starting and braking - age of large rotating masses. Provision has been made for the alternating current. until now asynchronous slip-ring or cage-armature motors. However, these motors have certain drawbacks. Starting and braking are advantageously carried out with a maximum permissible constant moment.
The asynchronous motor with a slip ring armature meets this condition, when it is started by means of a regulating resistor in the rotor circuit. As we know during start-up, half of the energy supplied is then destroyed in the resistance and only half of the energy is usefully consumed. Braking is possible either by means of a mechanical brake, or electrically, with counter current. In both cases all the energy
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of rotating masses is destroyed. On the contrary, the supply of energy in return requires complicated and expensive devices.
In the cage armature motor the conditions are analogous. Energy is destroyed in the resistance of the rotor cage. This engine has the further disadvantage that its torque when starting is not constant and the hooking moment occurs very violently so that a friction clutch is required to prevent transmission. of too great an inadmissible moment. In the friction clutch, however, there is energy loss. a preferable economic character is achieved by changing the poles or changing the frequency of the current supplied. The means are however not siatplsa and are expensive.
Another drawback of controlling centrifuges and similar apparatus by means of three-phase asynchronous motors is the limitation of the maximum number of revolutions, which limitation is given by the number of poles and the frequency of the network. If a maximum number of revolutions which cannot be reached for a given network frequency is deemed necessary for specific reasons, one must resort to mechanical multiplication devices or to the change of periods, which makes the significantly more expensive installation. The change of number of revolutions by a regulating starter can only be obtained in the slip-ring motor with increased energy losses if the expensive frequency regulation is not employed.
All these drawbacks of three-phase asynchronous motors in the case of controlling centrifuges and the like can be eliminated by the use of commutator motors, in particular bypass motors.
The three-phase, rotor-powered shunt motor is particularly suitable for this purpose because of the re-
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simple adjustment of the number of revolutions by shifting the brushes.
The engines in series are also well employable; they also require transformers and additional known devices for limiting and adjusting the number of turns.
The normal three-phase shunt motor, however, has some unfavorable properties for similar controls. It is only by the automatic adjustment according to the present invention that this motor acquires all the necessary properties, and that, besides simple service, a high economic character is obtained by eliminating unnecessary energy losses.
The number of revolutions of the three-phase bypass motor, with the rotor being fed, is, as is known, approximately proportional to the function. 1 - K sin in which K is a constant and the electric angle adjustable in - the brushes can be moved relative to one another in one phase.
As is known, the torque of the engine also varies, for a / -, constant, approximately linearly with the number of revolutions. It follows that for a constant speed @e of the displacement of the brushes, the moment of rotation produced varies approximately as sin t / T #, formula
T where T is a constant (starting time), t is the current time. A similar momentum is shown in fig. 1, where 1 and 2, respectively represent the shape of the angle8 and of the moment M under the dependence of time.
The anglep varies from + # to - # with a constant speed, so that the curve of the angle / 3 as a function of time is represented by a straight line.
The starting time is denoted by the letter T. a similar shape of the torque is unfavorable because for a given starting time, a larger maximum moment must be developed to obtain the average torque.
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necessary. As a result, some parts of the machine must have larger dimensions than in the event of such a short start with constant torque. The openings of the rotor and the stator and therefore also the losses for a sinusoidal momentum are also greater. The most favorable conditions are obtained when the engine develops a constant moment during starting.
This result is obtained, according to the present invention, by the fact that the brushes are moved at a non-uniform speed and more rapidly at the beginning and at the end of the starting period. This current pace is shown in FIG. 2, where 1 and 2 represent again the shape of the angle / 3 and of the moment M under the dependence of time. The angle, 8 varies here from + # to - # with a non-uniform speed. The speed of rotation of the brushes is given at each instant by the tangent to curve 1 at the point considered. For the same starting time T, i.e. for the same starting work, a smaller time is needed than in the case of fig, 1.
There is shown in FIGS. 3 to 5 schematically an exemplary embodiment of an automatic adjustment which corresponds to the rate according to FIG, 2. FIG. 3 shows a section of part of the engine. In the casing 1 can move two rings 2 which carry the brush supports 3.
The brushes 4 fixed in them slide along the surface of the switch 5. FIG. 4 is a top view and FIG. 5 a side view. To the rings 8, are fixed by means of the pivots 6 the traction rods 7 carrying the rollers 8. The rollers 8 are held by means of the springs 9 in contact with the oames 10. The motor 11 rotates the oames 10 at a uniform speed, following which the device for moving the brushes 2 to 4 is set in motion.
The oames have a shape such that their rotation at a
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uniform speed causes a movement of the brushes along curve 2 in fig. 2. The centrifuge is controlled as follows: The brush movement device is in the starting position at rest (ss = 180), the motor 11 is disconnected from the network.
When the main motor is switched on, the auxiliary motor 11 is at the same time connected to the mains, the brushes start their movement,, the main motor driven with the centrifuge so that a torque is developed which corresponds to the speed of the rotation of the brushes or the shape of the cams 10. After a complete revolution of the cam, the centrifuge reaches maximum speed and the auxiliary motor 11 is switched off. In reality, the auxiliary motor 11 is a fast running motor and must be inserted between it and the shaft. cams suitable gear reduction with cogwheels.
For the braking of the centrifuge, the auxiliary motor 11 is switched on for the opposite direction of rotation, the brushes then move in the opposite direction, the main motor then operates as a generator, so that the centrifuge is braked. and that at the same time the braking energy is recovered in the network. The braking time here is the same as the starting time. In the event that it is necessary to vary the starting time, the speed of the engine 11 or the gear ratio between this engine and the camshaft must be modified.
In the same way, the braking time can also be modified in relation to the starting time by the fact that for the reverse gear of the auxiliary motor, its speed or the multiplication is modified. a variant of the device according to FIGS. 3 to 5 consists in that the auxiliary motor is not overturned and that the cams have a shape such that one cam corresponds to starting and the other cam to braking. After a rotation
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partial cam, this rotation corresponding to starting, the auxiliary motor is stopped.
When braking, the auxiliary motor is started in the same direction and the second part of the blade, which corresponds to the braking, then comes into action, after which the auxiliary motor comes to a standstill again. For the next start, the auxiliary motor is switched on again in the same direction, eto. Here you have the possibility of choosing at will and independently the time and pace of starting and braking. As already indicated above, the number of engine revolutions is given by the following equation:
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n - Un / 1-ksin j ns is the number of synchronous turns.
The speed of movement of the brushes on the commutator is v
Also as is known, the moment necessary for the start of a mass of moment of inertia J is equal to M - J 2 # / 60. dn / dt. When the moment is constant we have, for the
60 dt given starting time, Inequality: M = J 2 # / 60. n max - n min,
60 T
It emerges from these equations that the speed of the brush movement must be equal to n max - n min 2 1 = -------------. -------- = @ ---- K ns T cosss / 2 cosss / 2 so that the starting moment remains constant during starting.
From the last equation it emerges that the speed of the movement of the brushes during the starting must vary proportionally to the function 1 / cos ss / 2, given that the other cos 2 terms of the equation are constant for each given case and that only / 5 varies during brush rotation. It also follows that for controlling the speed of the movement of the brushes, the brushes themselves can be used.
The same considerations are obviously valid for the
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electric braking also, the control of the brushes occurring in the opposite direction and the motor developing a generator moment and recovering energy in the network.
As a result, the economic character of the operation is considerably improved. According to the present invention the control of the brush speed is carried out automatically so that the speed of the auxiliary motor which controls the brushes in a known manner is automatically controlled by the brush apparatus so that The brush apparatus acts on the speed regulator of the auxiliary motor. Thus, for example, the brush apparatus controls the resistance regulator of the auxiliary motor during its movement or else it itself switches the corresponding resistors on or off. One of the many possible devices' is shown by way of example in FIGS. 6 to 8.
As in fig. 3 to 5, the motor casing is designated by 1, by !. the baling apparatus support ring, which is movable to the casing 1. 3 are the balustrades, 4 the carbon brushes and 5 the switch. The auxiliary motor 11 actuates the brush apparatus in a known manner by means of the toothed wheels 12 such that the two brush systems move in opposite directions.
On the ring 2 is fixed another brush 13 which slides on the contacts 14 provided on the disc 16, which is fixed to the casing of the motor, the brush 13 being connected in a conductive manner of the current to a pole. of the auxiliary motor 11. The contacts 14 are connected to resistance elements 15, as shown at the rod 8. The contacts form with the resistors 15 a bypass regulator of the direct current motor 11 which is connected to a constant voltage network.
In the case where the resistors 15 are in gradation according to the cosss / 2 function, the ofield varies, likewise
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that the number of revolutions of the unsaturated motor 11, according to the function 1 / cos ss / 2, that is to say that the brushes move by cos 2 so that the torque of the main motor remains approximately constant during starting .
The device according to FIG. 8 is further provided with a matching resistor 17 and an adjustable resistor le for adjusting the fundamental number of revolutions of the motor 11, so that the starting time or the braking time can be adjusted as desired.
The purpose of the inverter 19 is to produce a switch-off or reversal of the motor 11. It goes without saying that the brush apparatus must not directly serve the speed regulator 14, 15. The brush 13 can be controlled. from any point of the mechanism which is mechanically connected to another. In the case where alternating current is used for the control of the motor 11, instead of direct current, the same device can be used with the difference that the speed regulator is then interposed in the circuit of the rotor. motor 11. Likewise, other kinds of motors can be employed, for example switch motors for the alternating current.
Finally, it is possible to use a poles modification motor in which in a determined position of the brushes of the main motor, the number of poles of the auxiliary motor is coded, so that its number of revolutions varies. However, this type of motor only allows approximately a gradation of the speed of the movement of the brushes according to the function -1- ss / 2.
The operating properties of the commutator shunt motor are, as is known, for large angles, markedly different for operation as a motor and operation as a generator. So that the conditions during braking are exactly as good as when starting, we vary during the freight time-
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swimming, the angle of the magnetic axis of the switch winding relative to the magnetic axis of the stator winding by a sudden displacement of all the brushes by an appropriate electrical angle.
A similar device is neo-test for the following reasons:
The switch bypass motor has, as is known, when running as a motor, better power output and greater overload capacity in the hypersynohrone zone. On the other hand, as a generator (during braking), the machine has a better power factor and a greater overload capacity in the hyposynohrone zone. The opposite conditions exist for the motor in hyposynohrone gait and for the generator in hypersynohrone gait.
In order for these differences in hypersynohrone and hyposynohrone speed to be compensated, the brushes are placed in such a way, as is known, that the magnetic axes of the switch winding and the stator winding form a fixed angle.
Since the stated properties of the switch bypass motor for run as motor and run as generator are opposite, the angle of the axes will be different for the motor and for the generator. For this reason, when braking, the appropriate angle set for the motor must be changed suddenly to an angle which is most suitable for operation as a generator. After the braking has been completed, the angle is, according to the present invention, restored to its original position for starting.
The variation of the magnetic axis of the switch winding can be achieved in various ways. For example in the case of FIGS. 3 to 5, the movement of the brushes depends only on the shape of the cams, so that this shape of the cams can in a simple way be established from
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such that as regards the angle of the magnetic axis, the most farovable conditions are retained. In the order according to the rig. 6 to 8 there are different possibilities of varying the angle of the magnetic axis. One of the toothed wheels 12 can for example be established according to FIGS. 9 and 10. The toothed wheel 12 is freely mounted on a shaft 20 and has a rod 21 which protrudes from both sides of the toothed wheel. On the shaft 20 are fixed by means of the screws 22 of the adjustment rings 23 and 24.
These adjusting rings have fingers 25 and 26 and are positioned such that the angle between fingers 25 and 26 corresponds to the required angular difference of the magnetic axes for starting and for braking. For starting, the shaft 20 rotates for example in the direction of clockwise movement, the finger! [Presses on the rod 21 and turns the wheel 12. After the motor 11 has overturned, the shaft 20 rotates in the opposite direction and engages wheel 12 only when finger 26 has met rod 21.
During this time only half of the brushes turn which is actuated by the fixed toothed wheels, for example the brushes located on the left according to fig. 7, while the brushes located on the right and the toothed wheel of which is produced according to FIGS. 9 and 10, remain motionless for a determined time. As a result, the magnetic axis of the switch changes. There are of course other possible solutions, for example lifting one or other of the two halves of the brush apparatus by means of a hand lever or a magnet device or similar.
The device described can in principle also be used for series, commutator motors, both three-phase and single-phase, due to the fact that the device is suitable for the characteristic properties of such machines while the runaway of these motors. is prevented
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by known means.