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" Montage servant à produire une variation brusque d'un courant en dépendance faculta- tive de différents courants ".
Il arrive souvent, qu'on veut faire dépendre une opération électrique discontinue d'une façon facultative de deux ou plusieurs quantités de façon que ladite opération soit faite quand une ou plusieurs de ces quantités atteignent une valeur de limite déterminée d'avance. un exemple d'un tel mode d'operation se présente dans le démarrage automatique de moteurs é- leotriques.en écartant successivement des résistances.
Dans ce cas on veut, à titre d'exemple, faire dépendre l'opération d'écart non seulement du courant du moteur, de façon à prendre place quand ce courant ,tombe à une certaine valeur, mais aussi du temps, de façon à prendre place quand un certain temps a passé après l'éoart de la résistance précédente, même si le courent n'est pas encore tombé à la valeur proscrite pour une raison quelconque, par exemple une charge excessive. Dans le démarrage des masses très'lourdes, comme des trains de chemins de fer, il peut être désirable de faire dépendre la réduction des résistances ou l'augmentation de la tension soit du courant, soit'de la vitesse ou de l'accélération.
Dans le but de faire dépendre une opération électrique de deux ou plusieurs quantités dans la manière discontinue ainsi décrite, on emploie, d'après la présente invention, un montage qui a été déjà proposé pour un réglage continu de différentes quantités électriques dépendant l'une de l'autre, chacune entre ses limites ( "réglage à coude" ), à savoir une combinaison de deux ou plusieurs transducteurs actionnés par des quantités différentes. Pour le réglage continu, chacun de ces transducteurs a été influencé par une quantité qui doit être maintenue constante entre certaines limites. D'après la présente invention, les différents transducteurs sont influencés par les quantités en dépendance desquelles les opérations discontinues doivent âtre effectuées.
En employant une combinaison de transducteurs pour effeo- tuer des opérations discontinues du genre décrit, il s'est souvent prouvé approprié de relier ces transducteurs en la connex- ion dite en concaténation ou cascade, c'est-à-dire de façon que le courant alternatif rectifié provenant d'un transducteur pré- cédent aimante un transducteur suivant. De cette manière, on peut arriver à des avantages, par exemple si une des quantités déterminantes est dérivée d'une grande puissanoe et l'autre d' une petite.
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Deux exemples de réalisation de l'invention sont représentés d'une façon schématique dans les figures 1 et 2 du dessin annexé.
Dans la figure 1, 1 représente un moteur, dont un nombre de résistances sont destinées à être mises hors circuit - d'ans un moteur asynchrone en général - du circuit secondaire. Pour simplifier le dessin, une telle résistance 2 seulement a été représentée, laquelle peut être oourt-oirourtéo par un contaoteur 3. En général, on emploie plusieurs résistances, chacune avec un oontacteur.
Il est commun d'actionner ces contacteurs automatiquement par des relais dans une certaine succession de façon qu'un contacteur nouveau court-circuite sa résistance aussitôt que le oourant du moteur a été réduit à une certaine valeur après le court-circuitage précédent, ou bien, si ceci n'est pas le cas, aussitôt qu'un certain temps a passé depuis le court-circuitage de la résistance précédente par son oontacteur. Pour arriver à ce résultat au moyen de transducteurs, on emploie, dans la figure 1, le dispositif suivant.
Un contact 4, qui forme un contact auxiliaire dtun oon-, tacteur dont le reste n'est pas représenté, et qui a été récem- ment enclenché, relie entre les bornes de courant continu 5 deux circuits parallèles, dont l'un contient un enroulement 12 d'un transducteur et l'autre un condensateur 6 en série avec une résistance 7. Le transducteur possède, avec l'enroulement 10 à courant alternatif, deux autres enroulements 11, 13 à courant continu, dont l'un 11 est alimenté directement des bornes 5, éventuellement à travers une résistance d'ajustage non représentée, tandis que l'autre 13 est alimentée du circuit à courant alternatif du transducteur à travers un redresseur 14 et représente donc une auto-aimantation.
Un des enroulements à courant continu, de préférence l'enroulement d'auto-aimantation, peut être inoorporé dans l'enroulement à courant alternatif, d'une façon oonnue en soi. Les enroulements 12 et 13 agissent dans le même sens, l'enroulement 11 dans le sens contraire. Les enroulements 11 et 12 et le circuit de condensateur doivent ainsi être dimensionnés mutuellement, de manière que l'enroulement 11 est prédominant pendant la plupart du temps de charge du condensateur, mais que l'enroulement 12 devient prédominant vers la fin du temps de charge. A,un oertain instant vers la fin du temps de charge, l'enroulement 12, en coopération avec l'auto-aimantation, augmente l'aimentation totale suffisamment pour augmenter rapidement la valeur du courant alternatif.
L'auto-aimantation peut être dimensionnée de façon que le changement soit discontinu, mais ceci n'est pas nécessaire, si les enroulements sont ainsi dimensionnés qu'une pleine charge du oondensateur donne une haute valeur du courant alternatif.
Le courant provenant du redresseur 14 parcourt aussi un enroulement à courant continu 23 du grand transducteur ayant l'enroulement à courant alternatif 20 et encore trois enroulements à courant continu 21, 22, 24.L'enroulement 21 est alimenté des bornes 5 à courant continu mais agit sur ce transducteur, en contradistinction au transduoteur 10, dans le même sens que l'enroulement auto-aimantant 24 ( sens positif). L' enroulement 23 agit aussi dans le même sens. L'enroulement 22, qui agit dans le sens contraire, est alimenté par le courant du moteur ( ou par un courant proportionnel à ce dernier), éventuellement redressé, si le courant du moteur est un courant alternatif. Le courant redressé provenant du transducteur 20 parcourt enfin la bobine de commande du contacteur 3, qui oourt- circuite la résistance 2.
Dans l'exemple représenté, le même
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@ 'redresseur, 25 est employé dans ce but que pour l'auto-aimanta- tion, mais ceci est souvent impropre en pratique puisque, en enclenchant le contacteur, un à-coup de tension se présente à cause de la variation du circuit magnétique, et cet à-coup ne doit pas influencer l'auto-aimantation. Pour cette raison, on peut employer deux redresseurs reliés en série, dont ltun ali- mante l'auto-aimantation et l'autre le contacteur, le premier pouvant, dans une manière déjà décrite ( par exemple dans le brevet 447 518 ) être incorporé dans le transducteur.
Il est aussi possible d'alimenter le contacteur par un courant alter- natifsi l'on prend, d'une manière oonnue en soi, des précau- tions pour empêcher sa vibration.
Le dispositif décrit fonctionne de la manière suivante.
Après qutune résistance de série éventuellement précéden- te, non représentée, a'été court-circuitée par le contacteur, non représenté, dont un contact auxiliaire est représenté à 4, (le courant s'abaisse successivement, au fur et à mesure que la vitesse du moteur augmente. Si cette augmentation se'fait d'une façon normale, le transducteur 20 seul détermine 1'enclenche- ment du contacteur 3, cette opération prenant place dès que le nombre d'ampèretours de l'enroulement 22 diffère de celui de l'enroulement 21 par une petits¯quantité positive ou négative, dépendant de la-caractéristique du transducteur.
Il peut cepen- dant arriver que, à cause des difficultés de démarrage occasionel les, le courant du moteur ne s'abaisse pas dans un temps raisona- ble à la valeur donnant ladite relation entre les ampèretours des enroulements 21 et 22. Dans ce cas, le transducteur 10 en- tre en fonction et s'aimante après un certain temps, dépendant de la oapaoité du'condensateur 6 et de la résistance 7, suffi- samment pour envoyer un fort nombre d'ampère toursà travers l'enroulement 23, ce dernier coopérant avec les ampèretours de l'enroulement 21 à aimanter le transducteur 20 de façon à en- olenoher le contacteur 3. @
Le montage décrit peut être modifié en plusieurs respects.
En enclenchant successivement plusieurs contacteurs, il s'est prouvé utile d'employer deux groupes de transducteurs du genre décrit, lesquels sont alternativement mis en circuit et hors circuit au moyen de contacts auxiliaires, de façon qu'un groupe de transducteurs sert, à titre d'exemple, à court-cirouiter les résistances de nombre impair et un autre aux résistances de 'nombre pair. Pendant qutun groupe fonctionne, l'autre a donc le temps de revenir à ltétat d'origine. On peut dans ce cas choisir d'autres montages du condensateur, bien connus en soi, pour faciliter la décharge du condensateur pendant le temps de retour.
L'utilité du montage des transducteurs en concaténation d'après la figure 1 est surtout évidente dans le cas où, comme dans l'exemple décrit, on dispose d'une puissance essentielle- ment plus petite pour un des facteurs déterminants (le temps) que pour l'autre facteur (le courant du moteur). La puissanoe relativement petite dans le circuit de temps dépend du fait, quten employant une plus grande puissance et un temps raisonna- ble le condensateur deviendrait trop grand. Dans dtautres cas, ladite différence n'est pas aussi évidente, et on peut alors arriver à un effet similaire soit par le montage en série ou en parallèle de deux ou plusieurs transducteurs, soit par le montage en série de redresseurs commandés par des transducteurs.
La figure 2 représente un exemple d'un montage en série de deux transducteurs pour commander un moteur soit en dépendance du courant, soit de la vitesse. @
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Dans la figure 2, le uoteur est désigné par 30 et une génératrice-tachymètre, coiiiriand6 par lui, par 31. Le* moteur, qui est un moteur de locomotive, à-titre d'exemple, peut être relié entre différentes prises d'un transformateur 33 et une borne co:riune 35. Le moteur doit être automatiquement relié à une prise supérieure quand la vitesse a atteint une certaine valeur, pourvu aussi que le courant a été réduit à une certaine valeur, de façon à éviter une surcharge du moteur.
Dans ce but, deux transducteurs 40 et 50 sont reliés en série au contacteur 32, l'un de ces transducteurs 40 étant influencé dans le sens négatif par le courant du moteur, l'autre dans le sens positif par la tension de la génératrioe-taohymètre. Chaque transducteur a dans ce but trois enroulements à courant continu 41, 42, 43 et 51, 52, 53 respectiveme nt. Les enroulements 43 et -"3 sont ailto-aiimenF6s a travers des redresseurs 44, 54 respectivement et leur sens dtaimantation est donc désigné connue positif. ,L' enroulement 42 est alimenté par le courant du moteur à travers un redresseur-34 et agit dans le sens négatif, l'enroulement 52 par la tension de la génératrice 31 dans le sens positif.
Les enroulements 41 et 51 sont alimentas par une source de courant continu indépendanTe' 5, de préférence à travers des résistances d'ajustage 45, 55 respectivement et agissent, le premier en sens positif et-re dernier en sens négatif.
Vu que les transducteurs sont reliés en série, ils ne peuvent être traversés par un oourant fort que si l'aimantation positive dans tous les deux est prédominante. Tant qu'un d'eux possède une aimantation résultante négative, il agit comme une haute résistance induotive, qui limite le courant, même si l'inductance de l'autre serait extrêmement petite. Il est du reste impossible aussi d'obtenir une petite valeur de l'autre induotanoe, vu que l'auto-aimantation ne peut prévaloir dans le transducteur aimanté dans le sens positif tant que l'autre est aimanté dans le sens négatif. Dès que ltaimantation positive devient prédominante dans les deux transducteurs, ils prennent tous les deux une haute aimantation.
Ceci est le cas dans le transduoteur 40, quand le courant du moteur 30 s'est abaissé'sous une certaine valeur, et dans le transducteur 50, quand la tension de la génératrioe-tachymètre 31 a augmenté jusqu'à une certaine valeur, olest-à-dire quand la vitesse du moteur a atteint une certaine valeur. Toutes ces deux conditions sont donc néoessaires pour faire augmenter le courant du contacteur 52 suffisamment pour enclencher le contacteur qui relie le moTeur à ,la prochaine prise du transformateur.
Si on veut faire dépendre l'action d'un démarreur du type représenté dans la figure 2 de l'accélération du moteur au lieu de sa vitesse, on peut intercaler, entre la gênératrice-tachymètre 31 et l'enroulement de transduoteur alimenté par elle, un condensateur qui admet seulement un courant proportionnel à 1' accélération. Comme la puissance d'un tel courant est généralement petite, il peut dans ce cas être recommandable d'employer, comme dans la figure 1, un montage en concaténation, dans lequel le courant du condensateur aimante le transducteur inférieur.
Vu que l'enclenchement du contacteur doit dépendre du courant de condensateur ainsi que du courant de moteur, au lieu de l'un d'eux seulement comme dans la figure 1, il faut cependant aimanter les enroulements du transducteur supérieur d'une manière différente de la figure 1, de façon que ce transducteur ne puisse s'aimanter en haut avant que le courant dans'l'enroulement 2,3 n'ait rirontà à une certaine valeur et que le courant de
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l'enroulement 23 n'ait remonté à une certaine valeur et que le courant dans l'enroulement 22 ne soit aussi tombé à une oertaine valeur. Pour les mêmes valeurs de limite des ampèretours dans les enroulements 22 et 23, cela implique un nombre inférieur d'ampèretours dans l'enroulement 21.
REVENDICATIONS.
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"Circuitry used to produce an abrupt variation of a current in optional dependence on different currents".
It often happens that it is desired to make a discontinuous electrical operation optionally depend on two or more quantities so that said operation is carried out when one or more of these quantities reach a predetermined limit value. an example of such a mode of operation occurs in the automatic starting of electric motors by successively removing resistors.
In this case we want, by way of example, to make the deviation operation depend not only on the motor current, so as to take place when this current falls to a certain value, but also on time, so as to take place when some time has passed after the previous resistance step, even if the current has not yet fallen to the prohibited value for some reason, eg excessive load. In starting very heavy masses, such as railroad trains, it may be desirable to make the reduction in resistances or the increase in voltage depend on either current, speed or acceleration.
In order to make an electrical operation depend on two or more quantities in the discontinuous manner thus described, according to the present invention, an arrangement is employed which has already been proposed for a continuous adjustment of different electrical quantities depending on one another. on the other, each between its limits ("elbow adjustment"), namely a combination of two or more transducers actuated by different quantities. For stepless adjustment, each of these transducers has been influenced by an amount which must be kept constant within certain limits. According to the present invention, the various transducers are influenced by the quantities depending on which the batch operations are to be carried out.
In employing a combination of transducers to effect discontinuous operations of the kind described, it has often been found appropriate to link these transducers in the so-called concatenation or cascade connection, that is, so that the rectified alternating current from a preceding transducer magnetizes a succeeding transducer. In this way, advantages can be achieved, for example if one of the determining quantities is derived from a large power and the other from a small one.
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Two exemplary embodiments of the invention are shown schematically in Figures 1 and 2 of the accompanying drawing.
In FIG. 1, 1 represents a motor, a number of resistors of which are intended to be disconnected - in an asynchronous motor in general - from the secondary circuit. To simplify the drawing, only such a resistor 2 has been shown, which can be oourt-oirourtéo by a contactor 3. In general, several resistors are used, each with an oontactor.
It is common to actuate these contactors automatically by relays in a certain succession so that a new contactor short-circuits its resistance as soon as the motor current has been reduced to a certain value after the previous short-circuiting, or else , if this is not the case, as soon as a certain time has passed since the previous resistor was short-circuited by its contactor. To achieve this result by means of transducers, the following device is employed in FIG. 1.
A contact 4, which forms an auxiliary contact of an on-switch, the remainder of which is not shown, and which was recently switched on, connects between the direct current terminals 5 two parallel circuits, one of which contains a winding 12 of a transducer and the other a capacitor 6 in series with a resistor 7. The transducer has, together with the alternating current winding 10, two other direct current windings 11, 13, one of which 11 is powered directly from the terminals 5, possibly through an adjustment resistor not shown, while the other 13 is supplied from the alternating current circuit of the transducer through a rectifier 14 and therefore represents self-magnetization.
One of the DC windings, preferably the self-magnetizing winding, may be incorporated into the AC winding, in a manner known per se. The windings 12 and 13 act in the same direction, the winding 11 in the opposite direction. Windings 11 and 12 and the capacitor circuit must thus be mutually dimensioned, so that winding 11 is predominant during most of the capacitor charging time, but winding 12 becomes predominant towards the end of the charging time. . At some point near the end of the charging time, the winding 12, in cooperation with the self-magnetization, increases the total supply sufficiently to rapidly increase the value of the alternating current.
The self-magnetization can be sized so that the change is discontinuous, but this is not necessary, if the windings are so sized that a full load of the capacitor gives a high value of the alternating current.
Current from rectifier 14 also flows through a DC winding 23 of the large transducer having AC winding 20 and another three DC windings 21, 22, 24. Winding 21 is fed from terminals 5 with DC current. but acts on this transducer, in contradistinction to the transduotor 10, in the same direction as the self-magnetizing winding 24 (positive direction). Winding 23 also acts in the same direction. The winding 22, which acts in the opposite direction, is supplied by the motor current (or by a current proportional to the latter), possibly rectified, if the motor current is an alternating current. The rectified current coming from the transducer 20 finally passes through the control coil of the contactor 3, which short-circuits the resistor 2.
In the example shown, the same
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The rectifier, 25 is used for this purpose only for self-magnetization, but this is often improper in practice since, on switching on the contactor, a voltage surge occurs due to the variation of the magnetic circuit. , and this jerk must not influence the self-magnetization. For this reason, it is possible to employ two rectifiers connected in series, one of which supplies the self-magnetization and the other the contactor, the first being able, in a manner already described (for example in patent 447 518) to be incorporated. in the transducer.
It is also possible to supply the contactor with an alternating current if one takes, in a manner known per se, precautions to prevent its vibration.
The device described operates as follows.
After a possibly preceding series resistor, not shown, has been short-circuited by the contactor, not shown, an auxiliary contact of which is shown at 4, (the current decreases successively, as the If this increase occurs in a normal way, the transducer 20 alone determines the engagement of the contactor 3, this operation taking place as soon as the number of amperes of the winding 22 differs from that. of winding 21 by a small positive or negative amount, depending on the characteristic of the transducer.
However, it may happen that, because of the occasional starting difficulties, the motor current does not drop in a reasonable time to the value giving the said relation between the amps of the windings 21 and 22. In this case , transducer 10 turns on and magnetizes after some time, depending on the strength of capacitor 6 and resistor 7, enough to send a high number of amps through winding 23, the latter cooperating with the amps of the winding 21 to magnetize the transducer 20 so as to en- olenate the contactor 3. @
The described assembly can be modified in several respects.
By successively switching on several contactors, it has proved useful to employ two groups of transducers of the kind described, which are alternately switched on and off by means of auxiliary contacts, so that one group of transducers serves as a function. for example, to short the resistors of odd number and another to resistances of 'even number. While one group is functioning, the other therefore has time to return to the original state. In this case, it is possible to choose other arrangements of the capacitor, well known per se, to facilitate the discharge of the capacitor during the return time.
The usefulness of mounting the transducers in concatenation according to figure 1 is especially evident in the case where, as in the example described, an essentially lower power is available for one of the determining factors (time). than for the other factor (motor current). The relatively small power in the time circuit depends on the fact that when using more power and a reasonable time the capacitor would become too large. In other cases, said difference is not so obvious, and a similar effect can then be achieved either by the series or parallel connection of two or more transducers, or by the series connection of rectifiers controlled by transducers.
FIG. 2 represents an example of a series connection of two transducers for controlling a motor either in dependence on the current or on the speed. @
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In figure 2 the motor is designated by 30 and a generator-tachometer, coiiiriand6 by it, by 31. The motor, which is a locomotive motor, by way of example, can be connected between different sockets of a transformer 33 and a terminal co: riune 35. The motor must be automatically connected to a higher tap when the speed has reached a certain value, also provided that the current has been reduced to a certain value, in order to avoid an overload of the engine.
For this purpose, two transducers 40 and 50 are connected in series to contactor 32, one of these transducers 40 being influenced in the negative direction by the motor current, the other in the positive direction by the voltage of the generator. taohymeter. Each transducer has for this purpose three DC windings 41, 42, 43 and 51, 52, 53 respectively. Windings 43 and - "3 are fed through rectifiers 44, 54 respectively and their direction of magnetization is therefore designated known as positive., Winding 42 is supplied with motor current through a rectifier-34 and acts in the negative direction, the winding 52 by the voltage of the generator 31 in the positive direction.
The windings 41 and 51 are supplied by an independent direct current source 5, preferably through adjustment resistors 45, 55 respectively and act, the first in the positive direction and the last in the negative direction.
Since the transducers are connected in series, they can only be crossed by a strong current if the positive magnetization in both is predominant. As long as one of them has a resulting negative magnetization, it acts as a high inductive resistance, which limits the current, even though the inductance of the other would be extremely small. Moreover, it is also impossible to obtain a small value of the other induotanoe, since self-magnetization cannot prevail in the magnetized transducer in the positive direction as long as the other is magnetized in the negative direction. As soon as positive magnetization becomes predominant in both transducers, they both take on high magnetization.
This is the case in the transducer 40, when the current of the motor 30 has fallen below a certain value, and in the transducer 50, when the voltage of the generator-tachometer 31 has increased to a certain value, olest i.e. when the motor speed has reached a certain value. Both of these conditions are therefore necessary in order to increase the current of the contactor 52 sufficiently to engage the contactor which connects the motor to the next tap of the transformer.
If we want to make the action of a starter of the type shown in Figure 2 depend on the acceleration of the motor instead of its speed, we can insert, between the generator-tachometer 31 and the winding of the transducer fed by it , a capacitor which admits only a current proportional to the acceleration. As the power of such a current is generally small, in this case it may be advisable to employ, as in figure 1, a concatenation arrangement, in which the current of the capacitor magnetizes the lower transducer.
Since the engagement of the contactor must depend on the capacitor current as well as the motor current, instead of just one of them as in figure 1, however, the windings of the upper transducer must be magnetized in a different way. of figure 1, so that this transducer cannot magnetize at the top before the current in the winding 2, 3 has changed to a certain value and the current of
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winding 23 has not risen to a certain value and the current in winding 22 has also fallen to a certain value. For the same limit values of the amps in the windings 22 and 23, this implies a lower number of amps in the winding 21.
CLAIMS.