BE463630A - - Google Patents

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BE463630A
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/045Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  "Installation pour le réglage continu du nombre de tours de moteurs à l'aide de transformateurs électriques de fréquence" 
Dans les exploitations industrielles, de nombreuses commandes exigent un réglage plus ou moins précis du nombre de tours et, en outre, en général encore une constance aussi parfaite que possible du nombre de tours, une fois que le réglage a été fait à celuici. Ces deux problèmes ont déjà été résolus par voie électrique, notamment à l'aide de régulateurs électriques de fréquence.

   Pour pouvoir l'utiliser dans le but indiqué, on couple la machine, dont le nombre de tours doit par exemple être maintenu constant, avec une petite génératrice à courant alternatif qui alimente un régulateur électrique de fréquence6 Celui-ci règle toujours le nombre de tours de la machine en correspondance avec la fréquence à laquelle il est accordé, par exemple par un circuit oscillatoire. 



  Pour réaliser le réglage à des nombres de tours différents, qui doivent chaque fois être maintenus constants par le régulateur de fréquence, on utilise un régulateur de fréquence réglable. Jusqu'à présent on n'est toutefois pas parvenu à réaliser d'une manière continue, par l'accord du circuit oscillatoire déterminant la fréquence, une portée de réglage plus grande que 1 : 5 environ. 



  Pour de plus grandes portées de réglage on devait effectuer le réglage par degrés et adjoindre un régulateur graduel ou continu à chaque degré grossier de réglage. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   L'invention a pour but de résoudre le problème consistant à régler d'une manière continue le nombre de tours d'une commande quelconque, sur une portée de réglage illimitée. Ce but est atteint grâce au'fait que deux fréquences de commande indépendantes, dont l'une au moins est réglable d'une manière continue, sont amenées au transformateur de fréquence, tandis qu'on enlève à celuici une troisième fréquence qui est la somme algébrique des deux fréquences amenées, une de ces trois fréquences correspondant au nombre de tours du moteur de travail, et grâce au fait que l'une des deux fréquences de commande indépendantes est amenée à un régulateur de fréquence qui fait varier le nombre de tours du moteur de travail. 



   Deux exemples d'exécution de l'invention sont illustrés au dessin annexé. Pour la simplicité, on a choisi un moteur electrique comme moteur de commande de la machine de travail devant   être   réglée d'une manière continue endéans de larges limites, notamment un moteur à courant continu a qui est alimenté, dans le cas de la Fig. 1, par un réseau de courant continu % et, dans le cas de la Fig. 2, en couplage Léonard par la dynamo de   commande .9¯.   Celle-ci est entraînée par le moteur   triphasé ±1   raccordé au réseau e. 



   Dans les deux exemples, l'arbre du moteur de travail a est couplé au rotor d'un transformateur de fréquence f, qui est   cons-   truit d'une manière semblable à un moteur asynchrone et aux bagues de frottement du rotor duquel est raccordé le régulateur de frequence g. Celui-ci est représenté, dans les exemples illustrés, sous la forme d'un régulateur à secteur roulant, dont la graduation est, de la   manière   connue en soi, faite tellement fine que le réglage s'opère pratiquement d'une façon continue. Son moment de rotation est, de la manière connue en soi, engendré par deux champs tournants dépendant de la fréquence, qui agissent en sens opposé l'un par rapport à ,l'autre et qui s'annulent exactement à la fréquence théorique.

   Le circuit de courant de l'un des bobinages excitateurs du régulateur de fréquence g comporte de la self-indue. tion, tandis que le circuit de courant de son autre bobinage comporte de la capacité, ce qui donne la dépendance de la fréquence. 



   Dans le cas de la Fig, 1, le régulateur g règle le champ Il du moteur de travail a, tandis que dans le cas de la Fig. 2 il règle le champ 1 de la dynamo de commande c. Selon la Fig. 1, le stator du transformateur de fréquence ± est connecté à une source de courant de fréquence variable, notamment à la génératrice synchrone k qui est   entraînée   par le moteur à courant continu m à un nombre de tours réglable, puisqu'aussi bien la résistance n montée en série dans le circuit d'induit, que la résistance de réglage o dans le circuit de champ, peuvent être réglés par degrés grossiers.

   Le réglage continu fin, simultanément avec le maintien à une valeur 

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 constante précise de la fréquence amenée au stator du transforma- teur f. s'opère à l'aide du régulateur de fréquence p qui est, dans l'exemple illustré, construit de la même manière que le régu- lateur g. à la seule différence près que la self-induction branchée en avant de l'un des bobinages du régulateur, dans ce cas une ré- actance rotative q, peut être réglée manuellement. La réactance q peut être couplée directement ou par l'intermédiaire d'un méca- nisme de transmission au régulateur o Pratiquement, la portée de réglage pour l'accord de fréquence au moyen d'un tel circuit oscillatoire est limitée au rapport de 1 :5 au maximum.

   Cette portée suffit toutefois pour varier   lafréquence   du nombre de tours du moteur de travail   A sur   une portée beaucoup plus grande, notamment de zéro au nombre de tours maximum admissible du moteur a. 



  Dans le transformateur de fréquence f, on forme en effet la somme algébrique des deux fréquences qui lui sont amenées, notamment de la fréquence réglable V1 fournie par la génératrice k. et de la   fréquence de nombre de tours No du moteur de travail a; on obtient ainsi la fréquence résultante N2 qui est amenée au régulateur   de fréquence g, 
 EMI3.1 
 N 1 "o' le signe + valant pour la marche en sens opposés et le signe - pour la marche dans le même sens du champ tournant du stator et de la rotation du rotor.

   Etant donné toutefois que le régulateur g opère le réglage à une fréquence nominale constante déterminée, il modifie le courant d'excitation et, avec lui, le nombre de tours du moteur a jusqu'à ce que 
 EMI3.2 
 ffo à* N2'" 7(il ou Nn = NI - v2 etest-à-dire jusqu'à ce que le nombre de tours de travail visé par la variation de la réactance de réglage q soit atteint. 



   Ceci sera illustré par un exemple numérique. Le nombre de tours du moteur a doit être réglé dans le rapport 1 : 30, le nombre de tours maximum correspondant à une fréquence Nomax 150   Hz   et le nombre de tours minimum correspondant donc à une fréquence
Vomin. = 5 Hzo Le régulateur de fréquence g maintient la fréquence
V2 = 50   Hz   constante. Si le transformateur de fréquence f fonctionne maintenant avec son champ tournant, il forme la différence 
 EMI3.3 
 entre les nombres de tours N 1 et "2' notamment V0 = J{ 1" IV 2. 



  En remplaçant par les valeurs numériques on obtient tV1ma.x:: IV2 + N Oma.x 1: 50 + 150 - 200 1min = -V,2 + 0nrin 50 + 5 = 55. 



   Le moteur m doit donc être varié, au moyen de la réactance de réglage q du régulateur p, dans le rapport 55 :200 = 1 3,64. 

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  Par l'ajustement du circuit oscillatoire du régulateur de fréquence p dans le rapport 1 : 3,64, on obtient donc dans ce cas une portée de réglage de 1 :30 du nombre de tours du moteur; la portee de réglage est donc 8,25 fois plus grande que la portée   d'ajustement.   



  Etant donné que chaque position de la réactance de réglage q correspond à un nombre de tours déterminé du moteur a, le mesureur de fréquence r., qui est raccordé au générateur de fréquence k, peut être pourvu d'une échelle qui indique directement le nombre de tours du moteur de travail a. 



   Au point de vue de la puissance, les machines auxiliaires 1, k et m sont très petites, puisqu'elles doivent seulement produire la puissance de réglage de l'excitation du moteur de travail. Si   la   tension du courant continu du   réseau   varie, les fluctuations sont compensées automatiquement, aussi bien par le régulateur g que par le régulateur p, de telle façon que le nombre de tours du moteur à reste néanmoins constant. Il en est de même pour les fluctuations du nombre de tours par suite de variations de température ou d'autres motifs. Il est connu qu'en pareil cas les regulateurs à secteur roulant travaillent avec la plus grande précision, de sorte que, pour chaque réglage, le nombre de tours du moteur de travail reste constant à une fraction d'un paurcent près. 



   Lorsqu'une aussi grande précision n'est pas requise, la fréquence constante, qui sert à former la   somme   algébrique dans le transformateur f, peut, comme montré en Fig. 2, être enlevée par la canalisation 8 au réseau triphasé e existant, tandis que la fréquence de commande est ajustée au moyen d'une réactance de réglage q au régulateur g. Etant donné toutefois que la fréquence d'un réseau ne varie en général que de quelques pourcent, ce genre de réglage du nombre de tours ne suffit que dans des exploitations où l'on ne pose pas d'exigences trop fortes au point de vue du maintien du nombre de tours.

   Si elle ne donne pas satisfaction au point de vue de ,la   précision,   une installation réalisée conformément au schéma   de/couplage   montré en traits pleins en Fig. 2 se laisse toujours compléter par la disposition montrée en traits interrompus, en déconnectant la canalisation s. Cette disposition correspond à celle selon Fig. 1, sauf que, dans le cas actuel, le régulateur p opère un réglage à fréquence constante. Puisqu'il s'agit d'un moteur de travail fonctionnant en couplage   Leonard   et qu'il n'existe qu'un réseau de courant triphasé e, le courant continu nécessaire pour les excitations et les moteurs auxiliaires est, dans ce cas, fourni aux conducteurs b par une machine   d'exci   tation spéciale t. 



   L'appareillage auxiliaire devient encore moins important si l'on règle, au moyen du régulateur g, le champ de la machine excitatrice t au lieu du   champ 3,   de la dynamo de commande c, cette 

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 machine pouvant alors seulement alimenter le bobinage i et aucun autre consommateur. Comme on le voit, il revient au même que la fréquence constante soit amenée au stator ou au rotor.

   Il est cependant aussi possible de rendre réglables les deux régulateurs de fréquence g et po De   plua,   il est possible d'utiliser des régulateurs de fréquence monophasés, ainsi que des régulateurs qui sont construits autrement ou qui sont basés sur uri autre principe, en particulier ceux basés sur le principe de résonarice, ainsi que ceux qui travaillent avec des tubes électroniques et   commande   de grille. 



   Par ailleurs, le   transformateur   de fréquence f ne doit pas forcément être couplé mécaniquement à l'arbre du moteur, mais il peut aussi être alimenté par une dynamo synchrone tachymétrique, mode de couplage que l'on a également appelé marbre   électrique"o   Dans ce cas également, le transformateur de fréquence f agit comme un "différentiel électrique" et, par son arbre entraîné, il actionne mécaniquement l'organe d'ajustement du régulateur, par exemple un secteur roulant. 



   Le transformateur de fréquence rotatif 1 peut toutefois être remplacé par un transformateur stationnaire. On peut notamment établir un tube électronique sous la forme d'un tube mélangeur et former la fréquence désirée selon le principe de   superhétérodynage,   à partir des deux fréquences données.   Ou   bien, on peut utiliser des modulateurs à cet   effets.   On peut également imaginer des transformateurs de fréquence qui se basent sur le principe de la multiplication de fréquence ou de la division de fréquence. 



   Il n'est pas non plus nécessaire que le moteur de travail soit un moteur à courant continu ; il pourrait être un moteur alternatif ou un moteur triphasé à collecteur, et dans certains cas aussi un moteur   -,.asynchrone.   Mais il ne doit même pas être un moteur électrique, car, selon l'invention, on peut également régler le nombre de tours d'une machine ou turbine à vapeur ou à gaz, un moteur Diesel, un moteur à benzine ou   un,   autre moteur à combustion, ainsi qu'une turbine à eau. Dans ce cas, la soupape de réglage de la machine motrice est déplacée par un servo-moteur influencé par le régulateur électrique de fréquence.. 



   Au lieu d'être établis sous la forme de régulateurs à secteur, les régulateurs de fréquence utilisés peuvent également être d'un autre type constructif, par exemple des régulateurs à vibration ou des régulateurs à impulsion. 



   Comme champ d'application de l'invention, toutes les   commandes,   dont le réglage continu sur une portée relativement large du nombre de tours est désiré, entrent en ligne de compte, tels que, par exemple, des ventilateurs, souffleries et compresseurs, en   particu-        

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 lier pour des tunnels à vent et autres stations d'essais aérodynamiques, ainsi que des pompes, machines-outils, machines d'extraction, installations transporteuses, laminoirs, calandres, machines à papier, etc... Finalement, elle convient à la commande de générateurs de fréquence pour l'industrie, la radiotechnique, ainsi que pour des laboratoires d'essais de tous genres. Il va de soi que l'on peut aussi utiliser un seul appareil de réglage pour régler simultanément plusieurs moteurs de travail. 



   REVENDICATIONS. 
 EMI6.1 
 



  ---.--.----.-.-.--.-¯¯¯¯.----------- 
1 - Installation pour le réglage continu du nombre de tours de moteurs, sur une portée de réglage illimitée, à l'aide de transformateurs électriques de fréquence, caractérisée en ce que deux fréquences de commande indépendantes, dont l'une au moins peut être réglée d'une manière continue, sont amenées au transformateur de fréquence, tandis qu'on enlève à celui-ci une troisième fréquence qui est la somme algébrique des deux fréquences amenées, une de ces trois fréquences correspondant au nombre de tours du moteur de travail, et en ce que l'une des deux fréquences de commande indépendantes est amenée à un régulateur de fréquence qui fait varier le nombre de tours du moteur de travail.

Claims (1)

  1. 2 - Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce que l'une des deux fréquences de commande est maintenue constante sur toute la portée du réglage.
    3 - Installation suivant revendication 2, caractérisée en ce que la fréquence constante est directement prise à un réseau de courant alternatif.
    4 - Installation suivant revendication 2, caractérisée en ce que, auxbornes du transformateur de fréquence, auxquelles doit exister la fréquence constante, est raccordé un régulateur de fréquence qui règle la source de cette fréquence à la valeur constante.
    5 - Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce que la source de l'une des deux fréquences de commande indépendantes est un groupe spécial.
    6 - Installation suivant revendication 5, caractérisée en ce que le groupe spécial est constitué par une génératrice synchrone et un moteur d'entraînement à nombre de tours réglable.
    7 - Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce que chacune des deux fréquences de commande indépendantes est associée avec un régulateur de fréquence spécial, la fréquence de réglage de l'un, au moins, de ces régulateurs pouvant être réglée à volonté.
    8 - Installation suivant revendications 6 et 7, caractérisée <Desc/Clms Page number 7> en ce que le moteur d'entraînement de la génératrice syncnrone est réglé, par un deuxième régulateur de fréquence, à la fréquence constante de la machine synchrone.
    9 - Installation suivant revendication 8, caractérisée en ce que la fréquence de la machine synchrone, qui est chaque fois maintenue constante par le régulateur de fréquence y associé, est réglable.
    10 - Installation suivant revendication 1,'caractérisée par un transformateur de fréquence rotatif.
    Il -'Installation suivant revendication 10 caractérisée en ce que le transformateur de fréquence est construit selon le principe d'un moteur asynchrone à double alimentation.
    12 Installation suivant revendication 11,,caractérisée en ce que le transformateur de fréquence est couplé mécaniquement au moteur de travail devant être réglé.
    13 - Installation suivant revendication 11, caractérisée en ce que le transformateur de fréquence est couplé électriquement au moteur de travail devant être réglé.
    14 - Installation suivant revendication 10, caractérisée en ce que le transformateur de fréquence est construit selon le principe d'un mécanisme différentiel électrique.
    15 - Installation suivant revendication 1, caractérisée par un transformateur de fréquence stationnaire qui subit, en plus de l'influence des deux fréquences de commande, encore l'influence d'une fréquence proportionnelle au nombre de tours du moteur de travail.
    16 - Installation suivant revendication 15, caractérisée en ce qu'un tube électronique est utilisé comme transformateur de fré- quenceo , 17 Installation suivant revendication 16, caractérisée en ce que la fréquence correspondant au nombre de tours du moteur de travail est obtenue, à partir des fréquences de commande, selon le principe de superhétérodynage.
    18 - Installation suivant revendication 15, caractérisée en ce que la fréquence correspondant au nombre de tours du moteur de travail est obtenue au moyen de modulateurs.
    19 - Installation suivant revendication 15, caractérisée en ce que le transformateur de fréquence est un multiplicateur ou un diviseur de fréquence.
    20 - Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce que les régulateurs de fréquence utilisés sont des régulateurs rapides électromécaniques. @ <Desc/Clms Page number 8> 21 - Installation suivant revendication 20, caractérisée en ce que les régulateurs rapides règlent la résistance d'un circuit électrique auxiliaire.
    22 - Installation suivant revendication 21, caractérisée en ce que les régulateurs rapides travaillent suivant le principe du contact roulant.
    23 - Installation suivant revendication 20, caractérisée en ce que les régulateurs rapides travaillent suivant le principe de vibration.
    24 - Installation suivant revendication 20, caractérisée en ce que les régulateurs rapides sont établis sous la forme de régulateurs à impulsion.
    25 - Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce que les régulateurs de fréquence utilisés sont des tubes électroniques à commande de grille.
    26 Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce que le moteur de travail est un moteur électrique.
    27 - Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce que le moteur de travail est un moteur thermique.
    28 - Installation suivant revendication 27, caractérisée en ce que le moteur thermique est une machine à pistons.
    29 - Installation suivant revendication 27, caractérisée en ce que le moteur thermique est une turbine.
    30 - Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce que le moteur de travail est une turbine à. eau.
    31 - Installation suivant revendication 1, caractérisée en ce qu'un mesureur de fréquence, qui est raccordé à la fréquence de commande réglable, est étalonné de telle façon qu'il indique directement le nombre''.de tours du moteur de travail. EMI8.1 i
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