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SYSTEME DE CONTROLE DE VITESSE POUR MOTEURS ELECTRIQUES CONTINUS ALIMENTES PAR
UNE SOUROE ALTERNATIVE.
L'invention est relative à des systèmes de contrôle pour moteurs électri- ques et a pour objet de présenter un tel système de contrôle simple, sur et peu coût eux,
Plus spécialement, l'invention est relative à des systèmes de contrôle de moteurs à courant continu alimentés à travers des tubes à décharges,* par une source de courant alternatif$, et un objet de l'invention est de présenter un tel système de contrôle qui maintienne exactement la vitesse du moteur à la valeur désirée et ce, avec le minimum d'appareillage,
L'une des formes de l'invention utilise un redresseur à grille de
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contrôle, connecté entre l'armature du moteur à courant continu et la source de courant alternatif,
de telle manière que des impulsions d'une longueur égale à un demi-cycle soient fournies au moteur. L'intensité du courant fourni par ce tube à l'armature du moteur est régléepar le contrôle de la tension de grille du tube, Ce réseau comprend une capacité et deux tubes à décharges connecte inversement et en parallèle aux bornes de la source à courant alternatif. Des connexions établissent une liaison entre la capacité et la cathode et la grille du tube qui fournit le courant à l'armature. L'un des tubes connectes inversement est un tube à grille de contrôle, et une variation de la tension de grille fait varier, à son tour, la ten- sion de grille du tube du circuit d'armature.
Une tension de référence, fournie par une source variable et une tension dépendant de la vitesse du moteur, dérivée de l'armature. sont comparées et leur différence est appliquée à la grille du tube de contrôla connecté inversement;
ce tube fournit aiasi du courant au circuit d'ar- mature, fait ainsi fonctionner le moteur à une vitesse correspondant à l'amplitude de la tension de référençât Des connexions entre le tube à décharges du circuit d'armature et le tube de contrôle connecté Inversement font que ces deux tubes ne sont pas conducteurs en même lampes
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvelles de l'invention en se référant à la description suivante ainsi qu'aux dessins 4ui itac- eompaggantt donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels t
Le.
Fig.1 représente un aspect de l'invention et
Les Pige 2, 3, 4?et 6 en sont des modifications*
Se référant maintenant au dessin,, l'armature 10 du mateur à courant continu et connecta en série avec le tube à décharges 11, entre les conducteurs d'alimentation 12 et 13, connectés à l'enroulement secondaire 14 du transformateur d'alimentation; l'enroulement primaire (non indiqué) de ce transformateur est con- necté à une source convenable à courant alternatif (non Indiquée) .Les conducteurs d'alimentation 12 et 13 peuvent être connectés directement à une source de courant alternatif de tension convenable, par exemple 230 volts.
Le tube à décharges 11 peut être de n'importe quel type, mais il sera de préférence du type ayant une anode, une cathode et une grille de contrôle, et dont l'enveloppe contient une petite quantité 'd'un gaz inerte, comme de la vapeur de mercure ou de l'argent La présence de ce gaz dans l'enveloppe transforme la décharge électronique usuelle en un arc, de aorte que le tube devient un re-
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-4reaseur à arc, contrôlé par la grille.
La grille aontrdle seulement l'instant d'allumage toutefois, en faisant varier cet instant, pour lequel la tension de grille atteint la valeur critique nécessaire pour faire passer du courant dans le circuit anode-cathode, la valeur moyenne du courant qui traverse le circuit de dé- bit, peut être modifiée* Sé l'allumage a lieu au début ou près du début de l'onde
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positive de la tension d'anode,, le tube débitera le maximum de courante, 8i l'alltf mage a lieu au point 18G y orà d à la fin de l'onde positive de la tenB1o d*anode, le tube débitera le minimum de courant ou même ne* débitera aucun courante Pour des allumages Intermédiaires,
l'intensité du courant débite prendra des valeurs inter-
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mddiaireso Comme montré à la figels l'une des bornes de l'armature du moteur 10 est connectée au conducteur d'alimentation 18, et l'autre borne est connectée à l'anode
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Ila du tube 11, La cathode llb du tube est connectée au conducteur d'alimentation 1.5 L'enroulement de obamp lOa du moteur est excité séparément l'aide du tu- be redresseur à double diode 15 et l'enroulement secondaire 16 du transformateur an- quel il est connecté, pour le redressement des deux =den* L'enroulement primaire (non indiqué) du transformateur eat alimenta par une source à courant alternatif.
On fait varier l'instant d'allumage du tube 11 le long de chaque onde posi- tive de la tension d'anode, à l'aide du circuit comprenant les deux tubes à décharges 17 et 18 et la capacité 19; l'extrémité Inférieure 19a de cette capacité est connec-
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tée au conducteur d'alimentation 13; iï l'extrémité supérieure 19b est connectée à travers une résistance de protection 90, à la grille lle du tube il+ et à travers la résistance réglable 21, la résistance fixe 28 et le tube 17, au conducteur d'alimen- tation opposé 12. La capacité 19 est ainsi connectée entre la cathode 11b et la
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grille lle du tube llaa de aorte que toute tension aux bornes de la capacité sera appliquée entre la cathode llb et la grille 11c.
Le tube 17 est de préférence une diode ayant une anode 17a et une cathode
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17b* Le tube à décharge 18 est un tube de contrôle ayant une anode l6a4 une cathode 18b et une grille de contrôle 18c. Ce tube est connecté dans le circuit qui joint le
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conducteur d'alimentation 13 au conducteur d'alimentation opposé Us b, travers la ca- paolté 19 et l'armature 10 du moteurs 11 est donc connecté inversement et en parallèle avec la diode 17, c'est-à-dire que l'anode 18a est connectée à l'extrémité 19b de la capacité, à laquelle l'extrémité 17b de la diode est connectée et la cathode 18b est connectée à travers l'armature 10 au conducteur d'alimentation 12,
auquel l'a-
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-node 17a de la diode est connectée*
Par suite de la connexion inverse des deux tubes 17 et 18, les deux ondes de la tension de la source 12,13 sont appliquées à la capacité 19, celle-ci est dono chargée alternativement par des tensions de polarité opposée,, Donc, durant l'onde pour laquelle le tube 17 est conducteur, la tension de l'extrémité 19b est positive et, durant Inonde suivante pour laquelle le tube 18 est conducteur, la capacité est déchargée et rechargée avec une polarité inverse,
de sorte que l'extrémité 19b a un potentiel négatif* Si les tubes 17 et 18 conduisent des quantités égales de courant la tension apparaissant aux bornes de la capacité 19 est une tension alternative n'ayant pas de composante continue, Cette tension alternative va suivre la tension d'anode du tube 11 d'environ 90 degrés, si la réactance de la capacité 19 est petite par rapport à la résistance équivalente des tubes 17 et 18.
De même, si les intensi- tés du courant transmis par les deux tubes de contrôle connectés inversement, sont inégales. la tension alternative aux bornes de la capacité 19 aura une composante continue, dont la polarité dépend de celui des deux courants continus opposée qui est le plus grand et l'amplitude, de la différence des Intensités des deux courants* Dono, si le tube à décharges 17 conduit plus de courant que le tube 18, la polarité de la composante continue du courant à travers la capacité 19, sera telle que l'ex- trémité 19b est positive par rapport à l'extrémité 19a, Inversement, si le tube 18 conduit plus de courant que le tube 17, le potentiel de l'extrémité 19b est négatif par rapport à l'extrémité 19a, Comme la grille 11c du tube 11 est connectée à l'ex- trémité 19b,
une variation de la composante continue de la tension dans la capacité 19, amène une variation dans l'instant d'allumage du tube 11, Quand la composante continue du courant croît de manière à rendre plus positive l'extrémité 19b, l'ins- tant d'allumage du tube 11 est avancé et l'Intensité du courant fourni par le tube 11 à l'armature 10, est Morue, Inversement, si la composante continue du courant ra- rie de manière à rendre l'extrémité 19b plus négative, l'Instant d'allumage du tube 11 est retardé et l'intensité du courant fourni à l'armature 10, décroit.
L'Intensité du courant conduit par le tube 18 est contrôlée par la diffé- rance entre une tension de référence et une tension dépendant de la vitesse du moteur.
Four pouvoir régler à l'avance la vitesse du moteur à la valeur désirée, la tension de référence est réglable. La source de tension de référence est un potentiomètre 23 qui est connecté en parallèle avec l'enroulement de champ 10a du moteur. La ten- sion proportionnelle à la vitesse du moteur est dérivée de la force contre élec-
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-tromotrice de l'armature.
Pour que la différence de ces deux tensions soit appli- quée au circuit cathode-grille du tube de contrôle 18, l'extrémité positive du poten- tiomètre 23 est connectés à l'extrémité positive de l'armature 10, au moyen du con- ducteur 24, la grille 18c est connectée au curseur 23a et la cathode 18b est connectée à l'extrémité négative de l'armature 10. Dans le but de filtrer la partie ondulée de la tension de référence, une capacité 25 est connectée entre l'extrémité positive du potentiomètre 23 et le curseur 23a.
Un oadran 23b étalonné en vitesses du moteur est associé au curseur 23a.
Un interrupteur de démarrage 25a est inclus dans le circuit d'armature du moteur entre l'anode lla et le point où la connexion de la cathode 18b aboutit.
Cet interrupteur est, de préférence, un contacteur électromagnétique dont Inaction est contrôlée par des interrupteurs convenables, comme par exemple des interrupteurs de démarrage et d'arrêt, à boutons de contacta Dans un but de simplification, le contacteur est illustré simplement comme un interrupteur ordinaire,
Pour une plus grande cmmpréhension des éléments et de leur organisation, on se référera à la description détaillée suivante :
Le curseur 23a est placé au point du potentiomètre 23 qui correspond à la vitesse à laquelle on veut faire tourner le moteur, comme Indiqué par le cadran gradué* Quand le moteur est au repos et n'engendre pas de force eontre-électromotrice la tension de la cathode 18b est plus positive que la tension de grille, et l'intensi- té du courant enduit par le tube 18 est nulle ou minimum* La composante de courant continu à travers la capacité 19 estdmaximum dans la direction qui rend plus positive l'extrémité 19b et la grille 11c de la valve 11. Il en résulte un avancement du moment d'allumage de la valve 11.
Le moteur est démarré par la fermeture de l'interrupteur 25a pour former le circuit d'armature entre le balai négatif de l'armature et l'anode 11a de la valve 11, Quand le tube 11 est allumé au début de l'onde positive, le courant fourni à l'ar- mature du moteur 10 est maximum. De cette manière, le moteur accélère à une cadence qui dépend de la charge à l'arbre du moteur.
Quand la vitesse du moteur croît, la force contre-électromotrice engendrée dans l'armature croît proportionnellement, de sorte que le potentiel de la cathode 18b du tube 18 devient progressivement négative quand la vitesse du moteur crotte
Lorsque le potentiel de la cathode 18b devient négatif, le tube 18 de- vient conducteur pendant les ondes de tension pendant lesquelles le tube 11 n'est
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pas conducteur.
Le courant traversant le tube le réduit la composante continue du courant à travers la capacité 19, et peut mente renverser la polarité de cette compo- sante selon la position du curseur 23a du potentiomètre 23* La chute de la composante continue du courant à travers la capacité 19, à partir d'une valeur positive, ou l'ac- croissement de cette composante dans une direotion négative, rend plus négatif le po- tentiel de la grille 11c, par rapport à la cathode llb et il en résulte une chute du courant fourni par le tube 11 à l'armature 10.
Oette accélération du moteur 10 continue jusqu'à ce que des conditions d'équilibre soient atteintes, telles que tout accroissement ultérieur de la force contre électromotrice du moteur amène le tube 11 à diminuer l'intensité du courant fourni à l'armature 10, de façon telle que la vitesse du moteur commence à décroitre.
Par suite de la connexion de la cathode 18b du tube 18 à l'anode lla du tube 11, et de l'anode 18a du tube 18 à la grille llo du tube 11, le tube de contrôle 18 ne conduira pas une quantité appréciable de courant pendant la période conductrice du tube 11. Par conséquent, le tube 18 est responsable de la tension de l'armature 10 quand il n-y a pas de courant dans le circuit d'armature, c'est-à-dire quand la force contre électromttrice de l'armature est une véritable mesure de la vitesse du moteur. Le contrôle ntest donc pas influencé par la chuter 1 dans l'armature du moteur, et il maintient ainsi la vitesse du moteur à une valeur constante, Indépen- dante de la oharge.
Un certain degré de oompoundage est obtenu en maintenant le passage du courant dans le tube 11, pendant une partie de l'onde négative, par l'inductance de l'enroulement d'armature. Dans certains cas, le passage du courant peut être main- tenu pendant le premier quart de l'onde inverse; la partie de l'onde inverse de ten- sion pendant laquelle le passage du courant est maintenu par l'inductance de l'arma- ture, est proportionnelle à l'intensité du courant traversant le circuit d'armature rendant l'onde positive* Il en résulte que l'intervalle total de temps@ pendant le- quel le tube 18 est conducteur$ est réduit proportionnellement, ce qui produit une tendance d'inversion proportionnelle du tube 11.
Donc, le contrôle est légèrement surcompoundé ou compensé par la oharge. Ce résultat est obtenu à cause du maintien de la vitesse du moteur à une valeur constante entre les limites de charge*
Le système de la Fig.2 diffère du système de la fig.l par l'emploi d'une source différente de tension de référencer Dans ce cas, les conducteurs 26 et 27 constituent une source à courant alternatif correspondant aux conducteurs 12
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et 13 de la fig.l.
La capacité 98# la résistance variable 29, la résistance fixe 30, et la diode 31 correspondent à la capacité 19, la résistance réglable 21. la résistance fixe Z2 et la diode 17 de la figtl,respectivemente La borne 28a de la capacité 28 est connectée au conducteur 27 et la borne 38b est oonaeotée à la fois à la grille du tube fournissant du courant à l'armature du moteur et à l'anode de
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la triode, comme à la tlg.10 ceci n'est pas indique à la k'ig,8 mais expliqué par une légende appropriée*
Une capacité 32 est insérée entre l'anode de la diode 31 et le conducteur 26 de la source* Cette capacité 32 est chargée avec la polarité Indiquée et la ten- sion aux bornes de la capacité 32 est appliquée à travers une self de filtrage 33 et la résistance 34 aux extrémités du potentiomètre 35,
dont l'une des extrémités est connectée au conducteur dalimentation 26. Le curseur 35a de ce potentiomètre est connecté à la grille de la triode de contrôle (non Indiquée), qui correspond au tube à déchargea 18 de la fig.1, et qui est connectée dans le circuit de la même manière
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que le tube 18 de la Figélé Une diode à atmosphère gazeuse 36 connue soue le nom de lampe à Incandescence est connectée aux bornes du potentiomètre 35.
Un caractère important de cette lampe est que la tension entre l'anode et la cathode reste cons- tante, même lorsque la tension de la source varie et, par conséquent, le tube 36 sert de régulateur de la tension appliquée au potentiomètre 35. On. obtiendra la vitesse désirée du moteur, en plaçant le curseur 35a, au point convenable du potentiomètre, indiqué par le cadran graduée Le mécanisme de l'opération est le même que celui décrit au sujet de la Fig.1.
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Dans 1'aspect de la ig,3 la capacité 56a. la self 37. la résistance 38, le potentiomètre 39, et le tube régulateur de tension 40, QQrrespon4ent à la capacité 32$ la self 33, la résistance 34# le potentiomètre 36 et le tube régulateur de ten- alon 36 de la Figtt .respectivement,et possèdent des fonctions identiques. La seule différence entre les schémas des Fig.3 et % est que la capacité 36a n'est pas chargée par le sourant traversant la diode sonnectée au airauit de grille du tube qui fournit du courant à l'armature du moteur, mais est chargée par le courant conduit par une diode entièrement séparée 41, avec laquelle elle est connectée en série entre les deux conducteurs 42, 42a de ma source alternative.
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Dans le dispositif de la PIS*4 la capacité bzz l'Inductance 44, la résis- tance 45, le potentiomètre 46, le tube à incandescence 47 et la diode 48 correspon- dent à la capacité 36a la self37, la résistance 38, le potentiomètre 39, le tu- be à incandescence 40 et la diode 41, respectivement, de la Fig.3. La seule
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différence entre les acharnas des fig.4 et 3 est que la capacité 43, au lieu d'être chargée par un tube redresseur d'une seule onde. est chargée par un tube redresseur des deux ondes 48, qui est alimente par l'enroulement secondaire 49 d'un transfor-
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mateur aux erlmU4. duquel les anodes 18a et 48b sont connectées, corme indiqué à la figure.
L'enroulement primaire du transformateur est alimenté par une source à courant alternatif, comme représenté par les deux conducteurs 50 et 51, Le mé-
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onanisme de l'opération est le même que celui décrit au sujet de la fig.l.
Dans le dispositif de la ig.5, l'armature du moteur 5%, le tub' & dé- charges 53, et la triode de contrôle 54, correspondent à l'armature 10, le tube 11 et la triode de contrôle 18 de la figbl, respeotivement4 L'armature 52 est con- neotée en série avec le tube 53, entre les deux conducteurs 55, 56, d'une source à courant alternatif.
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La différence entre les schémas des tir,5 et 1, est que la tension de référence avec laquelle on compare la tension représentative de la vitesse, est fournie par une source située dans le circuit de cathode de la triode de contrôle, Cette source est Illustrée comme comprenant une batterie 57,, un potentiomètre ré- glable 88 connecta aux bornes de la batterie 57, La grille 54a de la triode de contrôle 54 est connectée à. n'avéra une résistance de protection 59 à la borne de
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la source z.
laquelle l'extrémité positive de l'armature du moteur est connectée4
On obtient la vitesse désirée du moteur, en déplaçant le curseur 58a du potentiomètre au point de celui-ci correspondant à cette vitesse, comme indiqué sur le cadran gradua 60, Le mécanisme de ce schéma, est le même que celui décrit au sujet de la Fig.1.
Le schéma de la Plg*6 ressemble fort à celui de la Fig.1. Il en dif- fère principalement par l'utilisation d'une triode dans le circuit déphaseur, au
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lieu de la diode 17 de la Figelo Donc. dans la Plg*6, le moteur 61 est connecta aux bornes de la source alternative 62, 63, en série avec le thyratron 11 de la
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Fig*1* La capacité 65$ la résistance 66 et la triode 67, correspondent à la aa pacité 19$ la résistance 80 et la triode 18 de la fig,,1,,respectivement# Le tube 68 qui correspond au tube 17 de la Flg*l$ est une triode dont là grille est oonneo- tée à travers la résistance 69 à l'anode du tube 67.
Une résistance 70 est connee- tée entre la grille et la cathode du tube,68 et est insérée dans le circuit d'anode du tube 67. de telle manière qu'elle provoque une chute de tension proportionnelle au courant d'anode du tube 67. Une capacité 71, connectée en parallèle avec la résistance 70 est chargée par cette chute de tension et appliqule une
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tension de polarisation à la grille du tube 68, qui rend la grille du tube 68 pro- gressivement négative, quand le courant transmis par le tube 67 croît.
La tension de référence est donnée par la batterie réglable 72 qui cor- respond au potentiomètre 23 de la Fig.1. La différence entre la tension de réfé- rence et la force contreélectromotrice du moteur 61, est appliquée entre la cathode et la grille du tube 67,
Le mécanisme de l'opération est Identique à celui expliqué au sujet de la Fig.1.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces tonnes particu- lières données simplement à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions Indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'inven- %ion.