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''Régulateur de marche ou appareil de sûreté ou, machines d'extraction et analogues."
L'invention concerne les régulateurs de marche cu les appareils de sûreté pour les machines d'extraction et analo- gues, dans lesquelles une grandeur électrique proportionnelle à la vitesse réelle ou qui peut varier de valeurs proportion- nelles à celle-ci, par exemple la tension d'un générateur de courant actionné par le moteur de la machine, et une grandeur électrique variant avec la vitesse théorique, par exemple une résistance qui varie sous l'action de l'indicateur de profon- deur, agissent sur le circuit d'un dispositif régulateur, in- dicateur ou de sûreté.
Dans de tels régulateurs ou appareils de sûreté, il peut se présenter cet inconvénient que, quand les tensions ou les intensités du circuit du courant de ré- @
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gulstion sont faibles, leDispositif régulateur, idicateur ou de sûreté qui doit âtre influencé ne fonctionne pas cu ne fonctionne pas correctement ou, encore, qu'à uns variation dé- jà inadmissible de la vitesse réelle qui doit être contrôlée, ne répondent que des variations insuffisantes du courant de régulation, ce qui a également pour corollaire un fonction- nement incorrect ou le refus de fonctionnement du dispositif qui doit être influencé. L'invention porte remède à cet in- convénient.
Elle réside dans le fait que l'on fait agir sur le circuit de régulation ou sur un champ magnétique de ré- gulation excité par celui-ci, une autre grandeur électrique qui accroît la sensibilité de la régula Lion, par exemple une tension auxiliaire provenant du réseau cu d'un générateur de courant auxiliaire.
Le dessin illustre des exemples de réalisation de l'in- vention sous une forme simplifiée.
Dans la fig.l, la référence 1 désigna l'arbre d'une ma- chino d'extraction ou un arbre auxiliaire en relation avec lui par une transmission mécanique ou électrique invariable, la référence 2 un générateur de courent auxiliaire à excita - tion invariable actionné par l'arbre 1 qui traduit la vitesse réelle que l'on doit surveiller, la référence 3 le circuit de régulation, la référence 4 la bobine de régulation d'un moteur auxiliaire hydraulique 5 à commande électrique par exemple, qui agit sur la vitesse de la machine d'extraction et la référence 6 une résistance montée dans le circuit du courant de régulation qui varie en fonction de la vitesse théorique.
On règle la résistance 6, par exemple en se servant d'un écrou volant 7 de l'indicateur de profondeur ou d'une came de ce dernier, de manière que quand la marche est correcte le courant de régulation reste au-dessous de la limite de fonctionnement du moteur auxiliaire 5. Si la vitesse de rotatio: de l'arbre 1 dépasse la valeur autorisée, la tension du géné- rateur de courant 2 devient suffisamment élevée pour que le
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corant du circuit de régulation dépasse la limite de fcnction- nement en dépit de la présence de la résistance 6.
Le moteur auxiliaire 5 provoque alors, grèce au déplacement d'organes ré- gulateurs de la machine d'extraction cu râce au serrage du frein, une diminution de la vitesse ou l'arrêt de la comamde Dals cette disposition de régulation connue -pour autant, on introduit, par l'intermédiaire d'un potentiomètre ou d'un trans- formateur de réglage 8 et d'un dispositif redresseur de courant 9, une tension auxiliaire prélevée au réseau 10 et agissant dans le même sens que la tension du générateur de tension auxi- liaire 2 Celle-ci crée une terrien de base dans le circuit du courant de régulation,
ensuite de quoi la tensien de la crachins qui 2 est fonction de la vitesse de l'arbre 1 et la chute de ten- sion de la résistance 6 qui est fonction de la position de 1' Indicateur de profondeur, se superposent. Un type courant de moteurs hydrauliques auxiliaires régulatien électrique exige, par exemple, pour un fonctionnement correct, une tension mini- mum de 15 volts. Cettetension ne serait pas atteinte en pré- sence de vitesses de rotation réelles très petites, de sorte que clans le voisinage des points d'arrêt de la commande, préoi- sément le contrôle de la vitesse serait peu sur ou encore même ne se ferait pas.
La tension de base indiquée qui, dans le pré- sent cas, est de 15 volts au moins, mais est opportunément plus élevée- 40 volte par exemple- permet un fonctionnement précis et une entrée en jeu sure du moteur auxiliaire 5, même pour de petites vitesses de rotation méelles de la machine d'extraction.
Le générateur de courant auxiliaire ; est un générateur à con- rant continu et le circuit de oourant derégulation 3 est un circuit continu, afin que la régulation ne soit pas troublée par la dépendance des fréquences dans laquelle se trouverait la résistance du circuit de régulation. La tension prélevée au réseau 10 doit donc être redressée dans le redresseur de cou- rant 9.
Fréquemment, on peut, au lieu de faire agir la tension
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de base ou analogue sur le circuit de régulation, la faire agir directement sur un champ magnétique de régulation excité par ce dernier, l'électro-aimant de contrôle du moteur auxiliaire est pourvu, cette fin, d'ur.e seconde @obine d'excitation 11, sui- vant la Fig.2 qui agit dans le même eens que la bobine 4 et qui crée le champ de base nécessaire pour assurer le fonctionnement impeccable de la régulation.
Quand la résistance 6 modifiée par l'indicateur de nrofon- deur est exempte d'induction, elle peut être placée également, suivant la fig.2 du cote courant alternatif du redresseur de courant 9.
Dans lee exemples de réalisation actuels, la tension agis- sant sur le système de régulation est invariable ou elle peut être réglée sur des valeurs invariables. On pert cependant ac- croître la sensibilité de la régulation, dans certains cas, en se servant d'une tension additionnelle variable dans le circuit du courant de régulation. On connaît des régulateurs électri- ques de marche dans lesquels le générateur de courant auxiliaire qui traduit la vitesse réelle tourne à une vitesse qui est com- posée de la vitesse de rotation de base indépendante de la vi- tesse réelle et d'un écart de vitesse de rotation proportion- nellement égal à la vitesse réelle.
Ici donc, la vitesse de ro- tation du générateur de courant elle mêmen'est doua pas propor- tionnelle la vitesse de rotation réelle, mais tel est seule- ment le cas pour la différence qui existe entre elle et la vi- tesse de rotation de base. Il en résulte qu'une variation de la vitesse de rotation réelle de l'ordre d'une centaine déterminée a pour corollaire une tension proportionnelle beaucoup plus pe- tite du générateur de courant auxiliaire, pour obtenir la sensi- bilité désirée et des variations de tension absolues du généra- teur de courant suffisamment grandes, on pourrait actionner ce dernier, par exemple, avec une transmission plus ;
raide, ce qui augmenterait sa vitesse de rotation de base de même que son éoart de vitesse de rotation, !Lais il en résulterait une augmen-
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tation ie l'usure des twlais e'; ri es ommutateurs et d'at'+;res iLV:0ilVénients. On peut toutefois, en l'occurrence, aussi aug- :::.enter la sensibilité, en Introduisant une tension supplémen-
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taire, sans recourir l'emploi d'une grande tr&LSmis"-'1on.
On adoptera, t. cet effet, non pas une tension suorléaeltaire invariable, mais une tension supplémentaire exactemeLt propor- tionraelie à la vitesse réelle. Il se superpose donc à la ten- sion de base correspondant à la vitesse de rotation de base deux des grandeurs proportionnellea la vites;,e réelle, t savoir d'une part la tension supplémentaire correspondant aux écarts de la vitesse de rotation du générateur de courant au- xiliaire et,d'autre part, la tension supplémentaire.
Un exemple de réalisation de l'espèce est illustré par
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la fig.4 de la demande de brevet. Avec la cocmar.de que l'on doit surveiller sot acoounlés, par 1'4ntermédiaire de l'arbre 1, en même tempe deux générateurs de courait agissant sur le circuit du courant de régulation 3. 'un des générateurs de courant 1 est en relation avec l'arbre 1 par un mécanisme dif- férentiel électrique 12 qui tourne à la vitesse de rotation
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de base. jelui-ul se compose d'un moteur asynchrone à induo- tion stator donté à rotation et à rotor. Le stator est ac- tionnx par l'arbre 1 à la vitesse de rotation réelle et le rotor qui est accouplé avec le générateur de courent 2 impri- me un mouvement d'accélération ou de retard, suivant la vites- se de rotation synchrone diminuée du glissement.
Cette der- nière vitesse est la vitesse de rotation de base qui s'ajoute algébriquement la vitesse de rotation réelle de l'arbre 1.
La vitesse de rotation effective du générateur de courant 2 se compose donc de la somme de la vitesse de rotation de base et d'un écart de vitesse de rotation ooncordant aveo la vites-
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se de rotation réelle de l'arbre 1. Aveg l'arbre 1 est aooouplè directement le deuxième générateur de courant 13 dont la ten- sion est purement proportionnelle à la vitesse de rotation de l'arbre 1. Le générateur de courant 13 est donc en relation
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par une transmission fixe avec la commande que l'on. deit con= trôler
La courue caractéristique de jettedisposition est illus- trée par la fig.5.
On a porté en abseisses la vitesse derotation et en or- données la tension. La référencen désigne la. vitesse de rota- tion de tesse du mécanisme différentiel 12, la référence n1la vitessede rotation de l'arbre 1, donc la vitesse de rotation réelle que l'on doit contrôler, la référence E2 la tension du générateur de courant 2 la référence E13 la tension du géné- rateur de courant 13. la référence E la tersion totale effec- tive du circuit du courant de régulation.
A une variation de n de la vitesse de rotation réelle correspond une variation de tension insuffisante E2 du générateur de courant 2 et une va- riation suffisante E de la teuton totale, Au lieu de se servir du mécanisme différentiel électrique 1-., on peut aussi employ- er un mécanisme différentiel mécanique dans lequel on doit Sa- lement reporter la vitesse de rotation réelle ou une vitesse de rotation proportionnelle et une vitesse de base dont la som- me ou la différence est transmise au générateur de courant 2
En plus de la source de tension 13, on peut également faire agir sur le circuit du courant de régulation 3 une source de tension de base à tension constante correspondant à peu près à la disposition prévue dans les exemples de réalisation des fig.l à 3.
Toutes deux sont Opportunément réglables.
Dans la forme de réalisation suivant la fig.6, le généra- teur de courant 13 qui fournit la tension supplémentaire est un générateur de courant alternatif sans collecteur ni bagues de frottement. celui-ci agit sur le circuit du courant de régula- tion 3 par l'intermédiaire d'un système redresseur de courant 14. Les autres caractéristiques de ce montage sont analogues à celles de l'exemple de réalisation précédent. Les générateurs de courant sans collecteur et sans bagues de frottement ont déjà été utilisée pour les opérations de mesure dans une forme
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convenant pour 1'o;,je,:tir9e l'invention. e scnt de pr3 éren- ,ce fies appareils mcno!,,!1a9é8 dont le rotor ne porte ras d'en- roulement excitateur, qui cnt une excitation magnétique
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permanente.
L'emploi 'l'un .;néra.t6ur de courant alternatif sans collecteur ni bagues de frottement est :;.va.t.ta;;eux du point de 7ce de la simplicité de ces engins; mais fréquement déjà, l'emploi d'un générateur de courant alternatif crdinai-
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re, peu près du genre d'un générateur synchrone, bzz, partie excitatrice alimentée par des 'o.:a11es de frolfleoeent facilite considérablement la r.1&r.::l\e et la surveillance du régulateur de la marche ou de l'appareil de sûreté.
Dans les exemples de réalisation dont il a été question jusqu'à présent, la source de courait de base ou de courut
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tension d'appoint est-conieaée d.irectea.ent dans le circuit du courant de ré -ulat4-on. -ais elle peut ansi se trouver dans le système d'excitation d'un générateur de courant agis- sant sur le circuit du courant de régulation. Dans l'exemple de réalisation suivant la fig.7 qui correspond, pour le sur- plus, à celui de la fig.3, le générateur de courant auxiliaire
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13 est compris dans le circuit d'excitation 811 unt de la machi- ne 2 par l'intermédiaire d'un système redresseur de courant 14. Le système redresseur de courant 14 est monté en série avec le bobir.age d'excitation 15 et son régulateur de champ 16.
Le générateur de courant 2 qui traduit la vitesse réelle et qui est accouplé par le mécanisme différentiel 12 avec la commande que l'on doit contrôler possède donc ici aussi un organe à excitation ou à excitation auxiliaire 13 à transmis- s ion fixe de la vitesse de rotation qui est également accouplé
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avec la commande. Cet organe 1Z peut naturellement être égale- ment un moteur à courant continu qui est monté dans le circuit d'excitation du moteur @ sans l'intermédiaire d'un redresseur de courant.
On réalise une certaine simplification en suppri- mant les inverseurs de courant car la tension qui traduit la, vitesse réelle dans le circuit du courant de régulation de
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même que la tension additionnelle introduite dans le eirecnit sont des tensions alternatives de même sens.
Dans l'exemple de réalisation suivait la fig.8, le généra- teur est conçu de m'être que le générateur 13 de la fig.6 ou de la fig.7 aous forme de moteur à courant alternatif sans collec- teurs ni bagues de frottement et il est monté dans le circuit du courant de régulation 3 par l'intermédiaire d'un redresseur de courant 17. Le circuit du courant de régulation reçoit en outre une tension de base 10 grâce au montage déjà illustré par la fig.l.
Dans les montages suivant les fig.2 à 4 et 6, également le générateur à. courant continu * peut être également remplacé par un générateur à courant alternatif sans collecteur ni ba- gues de frottement. four codifier en conséquence le montage suivant la fig.?, on doit employer un généretreu à courant al- ternatif äbagues de frottement dont le système d'excitation permette la mise en circuit de la source de lésion supplémen- taire 13,14 .
La fig.9 donne, a titre d'exemple, une variante du montage suivant la fig.6 dans laquelle la tension qui traduit la vites- se réelle dans le circuit du courant de régulation de même que la tension additionnelle introduite dans ce circuit sont obte- nues à l'aidede générateurs de courant alternatif 2 et 13 qui tous deux sont ici des générateurs sans collecteur ni bagues de frottement et sont en relation avec le circuit du courant de régulation par des redresseurs 17 et 14.
On peut, des façons les plus diverses, interchanger et modifier les détails des exemples de réalisation qui ont été décrits. c'est ainsi, parexemple, que l'on peut faire agir une tension de base ou une tension supplémentaire prélevée à un générateur de courant auxiliaire propre 13, sur un champ de régulation excité par le circuit du courant de régulation au lieu de la faire agir sur ce dernier, ainsi que l'illustre la
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4 pour une tension ae éses prevemant du réseau.
Ensuite, la. résistance 8 qui est influencée par l'indica- teurde profondeur peut setrouver dans le circuit d'ue bobine de régulation spéciale 11 du moteur auxiliaire 5 ou du côté cou- rant alternatif du redresseur de courait 14 ou 17. l'indicateur de profondeur neuf également agir en même temps sur plusieurs résistances intercalées dans différents circuits dumontage.
Au lieu de la résistance variable 6, on peut utiliser une source de tension réglable automatiquement et fonction de la position de l'indicateur de profondeur ou analogue et montée en opposition au générateur de courant 2 qui peut être également un générateur de courant alternatif connecté au circuit du courant de régulation par l'intermédiaire d'un redresseur de courant.
Ainsi qu'on l'a déjà dit, on peut faire agir sur le cir- cuit du courant de régulation en plus de la teision qui tra- duit essentiellement la vitesse réelle, en même temps plus ieurs tensions additionnelles, notamment une tension additionnelle Indépendante de la vitesse réelle, par exemple une tension additionnelle prélevée à la tension du réseau et en même temps proportionnelle à la vitesse réelle qui est fournie,par exem- ple, par une source de courant additionnel accouplée à demeure avec la commande que l'on doit contrôler.
La résistance 6 ou le dispositif de régulation d'une autre grandeur électrique variant avec la vitesse théorique peut être en relation avec le levier de régulation de la com- mande à contrôler au lieu de l'être avec l'indicateur de pro- fondeur,pour assurer une collaboration impeccable entre la po- sition du levier de régulation et l'état de marche de la com- mande.
A l'aide des tensions additionnelles qui agissent sur le système de régulation, on peut également tenir compte d'
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autres grandeurs e marche, elles are 1';kr exem-cle le sers et la grandeurde la charge, pourle réglage de la circula- tion. ce qui a été exposé à propos des régulateurs de la marche s'applique également aux appareils de sûreté qui ne déclenchent qu' en cas dedanger.
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REVDICAIOS.
1. grlateur de marche ou aprarei de sîreté pour ma- chinée '5'extraction et analogues dans lequel une grandeur électrique rropot1;ionnelle à la vitesse réelle ou variant les de valeurs orooortionnel/G celle-ci, par exemple la tension d'un générateur de courant actionné par le moteur de la machi- ne et une grandeur électrique variant avec la vitesse théo-
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rique, par exemple une résistance qui varie l'interveraion de l'indi '8teur de :
.rofor.1eur, azissent sur le i rcrit d u cou- rant de régulation d'un dispositif régulateur, indicateur ou de sûreté, caractérisé par le fait que sur le circuit du cou-
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rant de régulation ou sur un champ le régulation excité par .celui-ci agit une autre grandeur électrique qui accroît la la sensibilité de la régulation, par exemple une ter.sion auxi- liaire prélevée au réseau ou ä un générateur de courant auxi- liaire.