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Dispositif de commande électronique de moteur à vitesse variable
La présente invention a pour objet un dis- positif à l'aide duquel on peut commander un moteur électrique à vitesse variable, ce moteur pouvant être un moteur de type courant.
Dans le nouveau dispositif, pour un réglage déterminé de la vitesse, cette vitesse reste constante quelle que soit la charge demandée au moteur.
L'invention oonsiste en principe à commander le moteur au moyen de tubes électroniques permettant de l'ali- @
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menter par une série d'impulsions réglables, de $elle sorte que ce moteur soit astreint à garder une vitesse déterminée, les tubes électroniques étant combinés avec des moyens permettant de règler et contrôler d'une façon permanente la valeur de cette vitesse..
Dans le mode de réalisation adopté de préférence, le dispositif se compose d'un moteur à courant continu du type série, alimenté par l'intermédiaire de tubes électroniques formant redresseurs et le passage du courant à travers les tubes électroniques est commandé à l'aide d'une petite magnéto ou dynamo de contrôle entraînée par le moteur lui-même.
Les grilles de commande des tubes électroniques sont réunies à la magnéto ou à la dynamo de contrôle par l'intermédiaire d'un potentiomètre, ou de tout autre ap- pareil similaire, qui permet de faire correspondre à une tension déterminée de la grille de commande,*produisant l'amor- gage du tube, des différences de potentiel variables de la dynamo ou magnéto donc des vitesses variables de celle-ci et du moteur,
Les tubes électroniques étant alimentés en courant alternatif laissent passer une alternance sur deux, à condition que la grille de commande soit portée à une tension supérieure à une tension donnée. Cette condition est réalisée tant que la magnéto a une vitesse inférieure à une vitesse fixée.
Au-delà de cette vitesse, la tension des grilles des tubes est telle qu'ils ne peuvent plus s'amor- oer.
Si l'on fait varier la prise de tension sur le Potentiomètre on fera varier la vitesse de la magnéto @
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oorrespnddant à l'arrêt du passage du courant dans les tubes, et par suite la vitesse du moteur.
Le système se comporte donc en réalité com- me un système de régulation par tout ou rien, mais un avanta- ge caractéristique c'est la faible inertie du système. En effet, si le courant d'alimentation est un courant de fréquen- ce f, la durée minimum de chaque série d'impulsions de cou- rant est G1/2f second., ce qui permet pour des moteurs ordinai-
2f res, sens qu'il soit besoin d'augmenter l'inertie de la masse tournante, d'obtenir une régulation extrêmement -précise.
Bien entendu, les tubes sont montés de façons différentes selon que l'on dispose de oourant alter- natif monophasé ou polyphasé.
Une autre caractéristique de l'invention consiste à interposer un transformateur entre la ligne d'a- limentation et les tubes électroniques. Cette disposition permet d'une part, d'utiliser des moteurs à tension plus é- levée et par conséquent pour un même tube électronique d'é- lever la puissance. D'autre part, il est possible de faire jouer, notamment au démarrage, le phénomène de saturation dans le fer du transformateur pour obtenir une limitation du courant de démarrage traversant les tubes.
A titre non limitatif, la fig. 1 repré- sente schématiquement un exemple d'exécution,
Le moteur M à commander entraîne une petite magnéto m calée sur son arbre,' Les bornes de oette magnéto sont reliées aux extrémités A B d'une résistance potentiomètrique Rp, le point A étant, par les moyens con- nues à un potentiel plus élevé que B. Une prise 2 peut être déplacée le long d'un potentiomètre. Elle est reliée par @
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un conducteur f,e t des résistances de protection r1 r2 r3 aux grilles de trois tubes électroniques T1 Ta T3 montés en redresseur sur triphasé, Les anodes de ces tubes sont reliées aux trois fils p1 p2 p3 d'amenée de courant.
Les trois cathodes sont réunies par un fil g,, Un fil commun h alimente le moteur.
La magnéto m, ou appareil équivalent, débite à travers la résistance Rp un courant proportionnel à la vitesse de rotation du moteur, ce courant tendant à augmenter la valeur négative du potentiel c'est-à-dire à augmenter la différence de potentiel A B.
Lorsqu'on établit le courant, les thyratrons s'amorcent puis que la magnéto ne tourne pas, et que les grilles sont à un potentiel permettant l'amorçage, Le moteur se met à tourner, la magnéto débite et le potentiel des grilles diminue jusqu'à une certaine limite qui ne permet plus aux thyratrons de s'amorcer à chaque alternance.
Il se produit à partir de ce moment une série d'impulsions qui rendent uniforme la vitesse du moteur, la tension au point 2 étant uniquement fonction de la vitesse de rotation de la dynamo, Si le point y varie sur la résistance A B la vitesse de réglage varie proportionnellement.
Il est évident que la vitesse du moteur, quelle que soit sa charge ne pourra varier que dans des limites étroites. Le réglage peut donc être obtenu avec pré oision, La vitesse reste constante quelle que soit la charge.
La fig. 2 montre la même disposition avec adjonction d'un transformateur T. En variante, les grilles sont commandées par un dispositif rendant le rè-
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glage de la vitesse du moteur plus sensible.
Si V1 désigne la tension de la magnéto, V2 la tension prise sur le potentiomètre, V3 la tension constante du potentiomètre, la tension sur les grilles est égale à la somme algébrique de la tension V1 de la magnéto et de la tension variable V2 prise sur le potentiomètre P. Ainsi les variations de.tension de la magnéto se transmettent sans réduction, en grandeur et en signe, à la tension de grille.
Le dispositif peut être réglé par cellule photoélectrique, couple thermoélectrique ou tout autre instrument de mesure de contrôle, utilisé seul ou en conjugaison.
En outre des avantages déjà indiqués, on peut signaler les suivants ;
L'inertie extrêmement faible du système de réglage, permet d'obtenir une régulation très précise de la vitesse sans qu'il soit nécessaire d'augmenter spécialement la masse des organes en rotation. Cet avantage est particu- lièrement précieux dans le cas de commande de mouvement à 'vitesse variable devant s'inverser.
Le nouveau dispositif permet l'obtention du couple maximum du moteur quel que soit le réglage de sa vitesse.
La variation des vitesses est continue, la précision du réglage pouvant être augmentée dans de grandes proportions par l'adoption du dispositif additionnel spécial décrit en variante.
La commande de la variation de vitesse peut se faire à aussi grande distance qu'on le désire du moteur, aucun organe mécanique n'entrant en jeu et le courant
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étant sensiblement nul*
L'organe auxiliaire de règlage n'absorbe aucune puissance quelle que soit la puissance nominale du moteur.
Dans certains cas particuliers le système se prête à une variation de vitesse selon un cycle déterminé à l'avance. Il suffit de commander d'une façon déterminée l'organe de règlage.
L'amplitude des variations du moteur est limitée seulement par la vitesse maximum du moteur.
Le nouveau système se prête particulièrement bien à la commande de toute machine dont la vitesse doit être variable et notamment à la commende de machines-outils, aussi bien en ce qui concerne les mouvements d'avance quten ce qui concerne la commande des moteurs principaux.
Les dispositions ci-dessus décrites ne sont données qu'à titre d'exemple; tous les détails d'exécution pourront varier dans tous les cas sans changer le principe de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande de moteur électrique à vitesse variable, caractérisé par le fait que le moteur est alimenté par des impulsions de courant fournies par des tubes électroniques, ces impulsions étant émises ou arrêtées suivant les conditions où sont placés ces tubes par des organes auxiliaires sur lesquels agit le moteur suivant sa vitesse.
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Variable speed electronic motor control device
The present invention relates to a device with the aid of which it is possible to control an electric motor with variable speed, this motor possibly being a motor of standard type.
In the new device, for a determined speed adjustment, this speed remains constant whatever the load requested from the motor.
The invention oonsiste in principle to control the motor by means of electronic tubes allowing the power supply.
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lie by a series of adjustable pulses, so that this motor is forced to keep a determined speed, the electronic tubes being combined with means allowing the value of this speed to be regulated and permanently controlled.
In the preferred embodiment, the device consists of a series-type direct current motor, supplied via electronic tubes forming rectifiers and the flow of current through the electronic tubes is controlled using of a small magneto or control dynamo driven by the motor itself.
The control grids of the electronic tubes are joined to the magneto or the control dynamo by means of a potentiometer, or any other similar device, which makes it possible to match a determined voltage of the control grid. , * producing the ignition of the tube, variable potential differences of the dynamo or magneto therefore variable speeds of this one and of the motor,
As the electron tubes are supplied with alternating current, one in two alternations can pass, provided that the control grid is brought to a voltage greater than a given voltage. This condition is fulfilled as long as the magneto has a speed lower than a fixed speed.
Beyond this speed, the tension of the grids of the tubes is such that they can no longer dampen.
If we vary the voltage tap on the Potentiometer we will vary the speed of the magneto @
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oorrespnddant to the stopping of the passage of the current in the tubes, and consequently the speed of the motor.
The system therefore behaves in reality as an all-or-nothing regulation system, but a characteristic advantage is the low inertia of the system. Indeed, if the supply current is a current of frequency f, the minimum duration of each series of current pulses is G1 / 2f second., Which allows for ordinary motors.
2f res, sense that it is necessary to increase the inertia of the rotating mass, to obtain extremely precise regulation.
Of course, the tubes are mounted in different ways depending on whether a single-phase or polyphase alternating current is available.
Another characteristic of the invention consists in interposing a transformer between the supply line and the electronic tubes. This arrangement makes it possible, on the one hand, to use motors with higher voltage and consequently for the same electron tube to increase the power. On the other hand, it is possible to make play, in particular on starting, the phenomenon of saturation in the iron of the transformer in order to obtain a limitation of the starting current passing through the tubes.
By way of nonlimiting, FIG. 1 schematically represents an example of execution,
The motor M to be controlled drives a small magneto m wedged on its shaft. The terminals of this magneto are connected to the ends AB of a potentiometric resistor Rp, point A being, by known means, at a potential higher than B. A socket 2 can be moved along a potentiometer. It is connected by @
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a conductor f, and protective resistors r1 r2 r3 to the gates of three electronic tubes T1 Ta T3 mounted as a three-phase rectifier, The anodes of these tubes are connected to the three current supply wires p1 p2 p3.
The three cathodes are joined by a wire g ,, A common wire h supplies the motor.
The magneto m, or equivalent device, delivers through the resistor Rp a current proportional to the speed of rotation of the motor, this current tending to increase the negative value of the potential, that is to say to increase the potential difference A B .
When the current is established, the thyratrons are ignited then the magneto does not turn, and the gates are at a potential for starting, The motor starts to turn, the magneto delivers and the potential of the gates decreases to 'to a certain limit which no longer allows the thyratrons to initiate at each alternation.
From this moment a series of pulses are produced which make the speed of the motor uniform, the voltage at point 2 being only a function of the speed of rotation of the dynamo, If the point y varies on resistance AB the speed of setting varies proportionally.
It is obvious that the speed of the motor, whatever its load, can only vary within narrow limits. The adjustment can therefore be obtained with advance. The speed remains constant whatever the load.
Fig. 2 shows the same arrangement with the addition of a transformer T. As a variant, the grids are controlled by a device making the re-
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more sensitive engine speed adjustment.
If V1 designates the voltage of the magneto, V2 the voltage taken on the potentiometer, V3 the constant voltage of the potentiometer, the voltage on the gates is equal to the algebraic sum of the voltage V1 of the magneto and of the variable voltage V2 taken on the potentiometer P. Thus the variations in the magneto voltage are transmitted without reduction, in magnitude and in sign, to the gate voltage.
The device can be adjusted by photocell, thermoelectric couple or any other control measuring instrument, used alone or in combination.
In addition to the advantages already indicated, the following may be mentioned;
The extremely low inertia of the adjustment system makes it possible to obtain a very precise regulation of the speed without it being necessary to specially increase the mass of the rotating parts. This advantage is particularly valuable in the case of a variable speed motion control having to be reversed.
The new device allows the maximum torque to be obtained from the motor regardless of its speed setting.
The variation of the speeds is continuous, the precision of the adjustment being able to be increased in large proportions by adopting the special additional device described in a variant.
The speed variation control can be done as far away as desired from the motor, no mechanical component coming into play and the current
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being substantially zero *
The auxiliary regulator does not absorb any power whatever the nominal power of the engine.
In certain particular cases, the system lends itself to a speed variation according to a cycle determined in advance. It suffices to order the regulating member in a determined manner.
The amplitude of the engine variations is limited only by the maximum engine speed.
The new system lends itself particularly well to the control of any machine the speed of which must be variable, and in particular to the control of machine tools, both with regard to advance movements and with regard to the control of the main motors.
The arrangements described above are given only by way of example; all the details of execution may vary in all cases without changing the principle of the invention.
CLAIMS
1. Variable speed electric motor control device, characterized in that the motor is supplied by current pulses supplied by electronic tubes, these pulses being emitted or stopped according to the conditions in which these tubes are placed by auxiliary organs on which the motor acts according to its speed.