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Commande de moteur.
L'invention concerne les systèmes de commande de moteurs à courant alternatif et plus particulièrement le type de svstème de commande qui donne au moteur une caractéristique "couple en fonction de vitesse" voulue, en désécuilibrant l'alimentation polyphasée du primaire du moteur d'une quantité contrôlée. Les systèmes de ce genre sont bien connus.
L'invention a. principalement pour but de crer des svstèmes de commande pour moteurs polyphasés à courant alternatif qui, tout en ayant des performances comparables à celles obtenues avec les systèmes connus, sont capables de fonctionner avec une constante de temps plus courte et/ou ont des caractéristiques couple-vitesse particulières qui n'ont pu être facilement réalisées jusqu'ici a.vec les systèmes de commande du même genre proposés jusqu'ici.
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L'invention ressortira clairement de la description suivante de plusieurs forces d.'ex<$c1Jtion pr^fres9 re1)rrsentres titre dexemple, d.ans les dessins -nnexs.
La figure 1 donne le schéma d'un système de commande conforme à l'in1Tention, d'lm moteur triphasé du type à rotor
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bobina;
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La figure 2 est un diagra.Tv;e "vîtesse-cou1Jl.e moteur!! donnant un jeu de car2,ctéristiC1ues du moteur propres à iaoe système de commande tel que celui représente à, la figure 1
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La figure 3 donne le schéma des circuits de commande d'une autre forme d'exécution de l'invention fonctionnement
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gênerai semblable à celui de le forme d'eXPC1Jtion pl'fcÁd9nte;
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Les figures 4, 7 et 8 sont des schémas de circuits de
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formes d'exr5cution plus cO."lpliou:<es, capables de 'oror'inira lm renversement du couple moteur à une vitesse choisie nuelconnue du moteur sous commande La figure 5 représente le ,SC11'7?T'p du circuit /ovÍ. 1r""1nt ôv 1)rim."iro du moteur intervemnt dans le système dp la figure 4; La figure 6 donne une C2.r?CtrlStiC9t0 "vitesse-couple moteur" correspondant su fonctionhe"'ent d 'l1D système du genre
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des figures 4 et 5;
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La figure 9 donne un diagramme "vitesse-couple moteur!!
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pouva.nt être obtenu. avec des systèmes du genre des figures 7 et 8.
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En se reportant à la figure 7¯a les bornes du primaire Ti, Tua et TG d'un moteur triphasé ?'i du tvpe î rotor 1"'o'f;Ünf sont alimentées pnr les extifl4;-iitls de ligne respectives 11' L2, 1Z' par 1-'interr?,,dipir-- d3un interrupteur rrîncin7¯ 1. Le secondaire du moteur M comprend des rsisl.^nces 2, 3 et 4 dont la valeur peut être réglée d.e Ip manière habituelle. Par raison de s5-.T=nl¯5-cit;, cette variation de résistance est reY1r/ scnt6G z, 1r figure 1 par trois balais connectas entre eux, qll0i011'il est d'l1'1.bitucle nr±1±reb'Le d'avoir une com,11Rl1de principale avec des relais correspondants court-circuitant différentes sections des rnsis-
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tances, 2, 3 et 4 suivant la position ou condition choisie de la commande principale.
Le moteur M représenté commande un treuil de levage 5 et ses caractéristiques seront étudiées en se référant aux opé- rations de montée et de descente d'une grue ou d'un engin de levage, mais il est évident que l'invention n'est pas limitée à ce cas d'application particulier.
Un interrupteur'6 est inséré entre le bout de la ligne L2 et la borne T2 du moteur. Lorsque, l'interrupteur 1 et le poussoir 6 sont fermés, par exemple, pendant les opérations de levage, le moteur M est alimenté au moyen d'une tension tri- phasée équilibrée et a donc une caractéristique "vitesse-couple moteur" triphasée. La commande du couple moteur en fonction de la vitesse peut se faire alors en réglant la résistance du cir- cuit secondaire du moteur.
Deux tubes électroniques à décharge V1 et V2 sont con- nectés aux bornes de l'interrupteur 6. Ces tubes sont mis en pa- rallèle et inversés l'un par rapport à l'autre, et leur ensemble est mis en série entre l'extrémité de ligne L2 et la borne T2 du moteur. Les plaques des tubes V1 et V2 sont polarisées par la chute de tension entre l'extrémité de ligne et la borne du moteur, de sorte que ces tubes fonctionnent pratiquement, en ordre prin- cipal, comme une impédance réglable. On remarquera que, lorsque les deux tubes ont une résistance infinie et lorsque l'interrup- teur 6 est ouvert, il n'y aura effectivement aucun courant qui passera de l'extrémité de ligne L2 à la borne T2 du moteur, de sorte que le moteur M est ainsi alimenté en monophasé.
Il s'en- suit que le moteur aura une caractéristioue monophasée bahi- tuelle avec un couple nul à vitesse nulle. Lorsque les tubes Vl et V2 sont conducteurs au maximum et présentent donc une impé- dance minimum, le moteur M est alimenté suivant des conditions triphasées pratiquement équilibrées et a donc un couple élevé à vitesse nulle.
Lorsque l'impédance résultante des tubes V1 et V2
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a une valeur intermédiaire entre les conditions Unités pr'cit,es, par exemple, lorsque les tubes sont conducteurs seulement pendan un intervalle li?rit^ de chaque période de 1<1 tension, le moteur est alilent en triphasée mais a.vec une rr'.-o-2rtition de pli,?se dissymétrique ou déséquilibrée du fait nue l'enroulement inducteur du moteur connecta entre les bornes T1 et T3 est parcouru par le courant d'excitation total, tandis que le courant d'excitation des deux autres enroulements inducteurs une valeur moindre à cause de l'impédance des doux tubes.
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Les tubes Vl et Vagi sont de prfr.ence des di3positifs à décharge du type à gaz, tels que ceux connus sous les nons de thyratron ou ignitron. Les tubes représentas sur les dessins sont supposés être des thyratrons.
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Le circuit de COTm8nde du tube Vi connecte 8 12 grille 7 comprend un enroulement secondaire 8 d'un tr"1ns forO'''.t0ur T mis en série avec une partie d'un rhéostat 9 d.:'tei;..in6e par une prise intermédiaire. De 1110111e la grille 10 du tube i13 est relire 1 un circuit de CO!1l{'18ncle conpr8n8n t vn enroulement secondaire Il du transformateur T mis en s01'ie avec une partie réglable d'un rhéostat 13. L'enroulement prinaire la du tra2sf.or?ni;esr T est relie aux extr4>rit,'s des lignes Li et L3 par l'interiT'"diaire de l'interrupteur principal 1 précité. Le transformateur T possède encore trois autres enroulements secondaires 14, 15 et 16 dont
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les rôles et les connexions de circuit seront ex-1î,u-s plus tard.
Le rhéostat 9 est connecta aux bornes de sortie d'un re-
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dresseur 17 ponte par un condensp te1Jr de filtrage 18. Ce redresseur est alimente par le secondaire d'un tré1n sfor",lo t81.1r 19. Le rhéostat t 1-',, en parallole avec un condensateur de filtrage 20, est connecta aux bornes de sortie d'un redresseur 21 (Üi1"1.ent par le secondaire d'un transformateur 22.
Les primaires des
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transformateurs 19 et 22 sont relias à l'enroulement secondafir'Ù' 14 susmentionné du transformateur T, en série avec les enroulements à courant alternatif 23 d'une self à saturation' 24. Cette
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self peut être du type à trois branches, comme le montre la figure, et comprend un enroulement d.e réglage à courant continu 25 qui permet de magnétiser le noyau de la self de manière régla- ble. Le degré de magnétisation détermine la réactance réelle des enroulements à courant alternatif 23.
Le noyau de la self reste, pendant la période normale de commande du système, magné- tisée en-dessous de la saturation de manière que la réactance des enroulements 23 est pratiquement proportionnelle à la ten- sion continue appliquée à l'enroulement de réglage 25. Par con- séquent, le courant alternatif qui traverse les enroulements primaires des transformateurs 19 et 22 dépend également de l'ex- citation de l'enroulement de commande 25 avec le résultat que les tensions redressées appliquées respectivement aux rhéostats 9 et 12 dépendent aussi de l'excitation de l'enroulement 25. Le. fonc- tionnement de la self et de ses circuits associés est celui d'un amplificateur.
C'est-à-dire que de petites variations d.e la ten- sion aux bornes de l'enroulement de commande 25 se traduisent par de grandes variations proportionnelles des tensions a.ppli= quées aux rhéostats 9 et 12.
Le circuit d'excitation de l'enroulement de commande 25 de la self à saturation est relié une génératrice-tachymètre G dont l'induit 26 est réuni mécaniquement à l'arbre du moteur'M, de sorte que la tension créée, pour une excitation donnée quel- conque de l'enroulement inducteur 27 de la. génératrice associée, est pratiquement proportionnelle à la vitesse du moteur L'en- roulement inducteur 27 est relié au secondaire 16 du transforma- teur à travers un redresseur 28 et un rhéostat 29 pourvu, de préférence, d'un condensateur de filtrage 30. Un changement au réglage du rhéostat 29 a pour effet de changer la valeur de la tension de commande créée par la génératrice G, une vitesse donnée quelconque du moteur M.
Comme on le verra ci-après, un tel changement entraîne une variation correspondante de la ca- ractéristique de fonctionnement du moteur.
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Le circuit de l' enron1e'>11en t '5 co"'prC-'no un CO'r1111JtD tenr 51 qui, dans la position montrée sur la figure, -,,et -un redresseur 32 en série avec Ilindiiît 36 de la g/n(r::tri.c8-t'1cl1Y'nètre.
Le redresseur S3 est e1inent0 p8r le seconél'1ira 15 du tr21'lsfornateur T et ses bornes de sortie sont de pr"f/rC-'l'lce C011rt-circ,ait.es par un condensateur 55. Si le commutateur est p''11enr. en contact avec une borne 34, le circuit de sortie du redresseur 32 estouvert et la génératrice pilote G est alors la seulesource
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d'excitation de l'enroulec8nt 25.
L'interrvpteur principal 1, le poussoir 6, le conl1''luté'teur 31 et les prises variables des résistances 8, 3, 4 du rhostt '9 forcent les '14..Gents de cO'0F<mde [ 11'pn091.1Vrer pour régler et faire varier les conditions de cOAne 013 système. La 1*pnoe1J.vre de tous ces clients se fait, de nr"f'<rence, per 1'inter8diire d'une con8nde prJncipa7¯e (non représentée) de sorte que l'oiJérateur ne doit pr"s s'occuper de le suite des r'::>i!oe1.1VreS faire.
En se reportant eux circuits de grille des tubes impé-
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daces Vl et V, il faut remarquer que C11E1,Cl111 de ces circuits comprend deux sources co!"'plér'entires de tension grille. Par c7,e,ple, la tension grille du tube Vl est la résultante d'une composante alternative créée dans le secondaire 8 du. transforma- teur T et d'une composante unidirectionnelle qui correspond, à la différence de potentiel existant entre les points Pl et P2 d.u. rhéostat 9.
La composante alternative une amplitude constante
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et se trouve dans un rapport de phase dpterl"inr avec la. tension aux bornes du circuit plaque du tube V1- La composante aux bornes de la partie du rhéostat 9 est variable et dépend de l'exci-
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station de 1'enroule::ent de cQ11ho28.nde bzz de lr' self. Personne D'ignore que, dans un circui.t grille de ce type, les Tf10r'lents d' ;:.rorç8.ge du tube durant la période de la tension plaque 1' s¯o%t fonction de la valeur de la. composante unidirectionnelle de la- tension grille. Le circuit de 'grille du tube V2 se comporte de
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façon identique, sauf que ce tube-ci est conducteur pendant les de i périodes où l'autre tube ne l'est pas.
Lorsque le commutateur 31 se trouve dans la position indiquée à la figure, la tension redressée aux bornes du re- dresseur 32 est en opposition avec la tension créée dans l'in- duit 26. Par conséquent, l'excitation résultante de l'enroulement 25 correspond alors à la; différence entre les deux tensions continues appliquées à l'enroulement. Lorsque le commutateur 31 est.en contact avec la borne 34, la tension créée par la généra- trice G est seule appliquée' à l'enroulement.
Lorsque l'interrupteur principal 1 et le poussoir 6 sont fermés et.lorsque le moteur M est à l'arrêt et que donc la ten- sion de la génératrice G est nulle, le commutateur 31 se trouvant dans la position indiquée à la figure, l'enroulement de commande
25 est alimenté par le redresseur 32 et magnétise le noyau de self 24 de sorte que la réactance de l'enroulement à courant alternatif 23 est très faible. Par conséquent, les transforma- teurs 19 et 22 voient leurs primaires traversés par un 'courant d'excitation relativement important et les redresseurs 17 et
21 appliquent respectivement aux rhéostats 9 et 12 une tension continue élevée correspondante. Dans ces conditions, les grilles 7 et 10 sont polarisées négativement et les deux tubes Vl et V2 ne peuvent pas être amorcés.
Lorsque la vitesse du moteur est différente de zéro, avec le système de commande dans la posi- tion définie ci-dessus, la tension de la génératrice G s'oppose' à celle du redresseur 32'et le courant d'excitation de l'enrou- lement 25 décroît en conséquence. Le noyau 24 étant moins magné- tisé la réactance des enroulements 23 augmente. Le courant d'exci- tation dans les primaires des transformateurs 19 et 22 est ré- duit ainsi que la tension continue aux bornes des parties des rhéostats 9 et 12, respectivement. Il s'ensuit que la polarisa- tion des grilles devient moins négative, et les tubes s'amorcent à chaque seconde demi-période pour un intervalle d'autant plus long que la vitesse du moteur M est plus grande.
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Il est suppose ue, pour les raccorde 'onts de circuits représentes à 1?. figure Z., avec l9in terrtzt:nr 1 et le poussoir 6 ierinûs, le moteur ï.., tourneréJ u¯=¯s 7¯e sens r'I' 3V:>YlCe""ent ou de
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levage.
Donc, une façon de faire fonctionner le système pu le-
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vage est de maintenir le contact 6 1'er,""\ pendant toute la¯ +;ont"e et de régler sblple'nent le acteur en faisant varier le circuit secondaire du moteur. Le moteur aura plors un couple pu levage à car)ctristioue triphasée avec excitation tri;;h:;s.<e Faus¯1îbJ=<e.
Les cST2ctÓristirues de moteur ainsi obtenues sont semblables à le. c8ractrristiCl.'LJe 'tvitesse-couple moteur" repT4sent:4e en Hg
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µ la figure 2.
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Cependant le système permet d'obtenir le .won.t4e d'autres caractéristiques du type des courbes Hi et ilg. de la figure 2. On les obtient, lorsque, z 1-"i i-pont,,e, le commutateur 31 est en contact avec la borne S4 tandis que le poussoir 6 est maintenu ouvert. Les deux tubes TTl et V2 du moteur 1.1 se trouvent ?.lors Mis en série dans une phase du circuit hri-maire du moteur et leur angle de co'ort-circuit est comm8nd mar 1?. vitesse du moteur. A vitesse nulle, l'i"npp.d211ce de l'enrou18"flent de sÚ1' P3 est 6lev(e parce due l'enrovlement de CO]1T"'F1l1de C5 n'est
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pas excité. Il s'ensuit que la polarisation négative des grilles
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est ? son l1inim,um et que les tubes seront conducteurs pendant le ternps maximum.
Le moteur 1.i est donc pr2tiollC'i'10nt ."'lientR en triphasé 5;j;:2atZ'ïC..'Ue et développe donc un couple de d'Y!1prr8,ge drns le sens de la montre. Lorsque lp vitesse du moteur 2 lJgo> ente , la tension de la génératrice tacbyY1lète G augmente de façon correspondante la, magnétisation de in, self à saturation R et réduit donc 18 raactniice de l'enroule'1811t 25. De ce faits la polarisation des tubes Vl et V devient plus négative et l'angle d'arlorçage est réduit, éventuellement jusqu':; ce nue les tubes ne S'a''1orcent plus pour une vitesse donnée, o(teri<line "'9'2,1' le réglage du rhéostat 29.
Ce réglage peut être effectua par e'1-lo-oé,rateur de la manière décrite ci-dessus., Par exemple, pour L-#.-"
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un réglage du rhéostat 29, la courbe "vitesse-couple moteur" du acteur M peut correspondre à la caractéristique de levage H1 de la figure 2. A titre de comparaison, la figure 2 donne également une courbe H en traits interrompus représentant la caractéristique de moteur que l'on obtiendrait avec la même résistance dans le circuit secondaire du moteur que celle employée pour obtenir la courbe Hl, mais avec une alimentation triphasée symétrique du circuit primaire du moteur. La partie de la courbe Hl entre les points C et S est semblable à une caractéristique de moteur 'monophasé avec la résistance voulue dans le circuit secondaire du moteur.
Cela signifie que, pendant la partie de courbe entre les points S et C, les tubes V1 et V2 sont virtuellement non conducteurs. La partie de courbe entre les points C et A montre comment la conductance des tubes augmente graduellement. Le couple moteur au point A est à peu près le même que celui obtenu avec une excitation triphasée équilibrée.
La caractéristique représentée par la courbe H2 diffère . de la courbe Hl en ce que la résistance dans le circuit secondaire du moteur est plus petite. Un changement au réglage du rhéostat 29 a pour effet de relever ou d'abaisser le point C, approximativement point de transision entre le fonctionnement monophasé et le fonctionnement triphasé.
Des caractéristiques de levage telles que représentées par les courbes H2 et H3 sont avantageuses, par exemple, dans le cas où on applique le système de commande à des ponts-levis qui demandent à la levée ou à l'ouverture du pont un couple de démarrage puissant qui diminuera rapidement une fois que la charge est mise en'mouvement et particulièrement brusquement juste avant d'atteindre le point le plus élevé.
Une façon de réaliser des opérations de descente avec des systèmes de commande d'engins de levage conformes à l'invention et illustrés à la figure 1, est de maintenir le contact - 6 ouvert et de supprimer entièrement les résistances 2, 3 et,=4
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dans le circuit secondaire du moteur pendant toute la descente.
Le. commande à la descente s'effectue alors simulèrent en chan- geant le réglage du rhéostat 29, le commutateur 31 se trouvant
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dans la position représentée dans les6essîns.
Dans ces conditions enroulement 25 reçoit tm fort courant du redresseur 32 aussi longtemps que le moteur M est
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au repos. La réactance des enroulements 2S est alors faible et les tubes V1 et V2 sont polarises très négativement. Ceux-ci sont
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donc infiniment résistants. Le moteur est ainsi 8liel.ent en monophase et n'a donc pas de couple de démarrage. Le1-sqv'une sur- charge entraîne le moteur dans le sens de la descente, la génératrice G produit une tension croissante qui s'oppose â celle du redresseur 32 et les tubes V1 et V2 sont conducteurs pendant
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un intervalle de temps qui s'allonge c'1'PLlt'1nt plus que la vitesse du mateur :nlgI1'8nte.
Enconséouence, le moteur est maintenant ali- ment en triphasé et produit un couple moteur dans le sens de la. levée. Le couple oppose freine le mouvement de descente de la
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charge. Ce couple opposé augmente d'±lutent blvs r'ue la vitesse à la descente augmente et sa puissance peut être variable suivant le réglage du rhéostat 29. La figure 2' donne un groupe de carac-
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téristisues "vitesse-couple moteur" représentatives de ce fonctionnement; elles sont désignées respectivement par Dl, D2 et D3.
Ces courbes son.t caractérisées par un couple nvl vitesse znro et par un passage â. des carpctristi0ues trivhasces équin,1ior>çes avec des vitesses à la descente croissantes.
Du fait que les dispositifs à Ülp';d"nces Vl et V2 sont électronioues le système de commande qui vient d'être décrit a une constante de temps très petite. Quoique les selfs et transformateurs utilises impliquent des constantes de temps, ces éléments ne conduisent -cas de courants aussi élevés et sont plus
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petits au triple point de vue spatial électrique et (<1.?,g'1.:ti0ue, que les éléments qui devraient supporter les courants et ten- sions de charge qui doivent être contrôlés.
On peut cependant
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obtenir 'une réaction de commande encore plus rapide en employant . des dispositifs amplificateurs électroniques au lieu des disposi- -- -tifs amplificateurs utilisés dans la description précédente. Ceci ressortira clairement de la forme d'exécution décrite à. présent et illustrée à la figure 3.
En se reportant à la figure 5 les bornes primaires T1,
T2, T3 d'un moteur M à rotor bobiné sont reliées respectivement aux extrémités de ligne Ll, L2, L3 par l'intermédiaire d'un in- verseur au contacteur 41 qui permet de faire tourner, suivant sa position, le moteur dans l'un ou l'autre sens. Le circuit se- condaire du moteur contient les résistances 42, 43 et 44 'dont la valeur réelle peut varier comme il a été expliqué lors de la description de la forme d'exécution de la figure 1. Un interrup- teur 4:6 est inséré entre les bornes L2 et T2; lorsqu'il est ou- vert il se trouve en parallèle avec deux tubes à décharge Vl et
V2 connectés entre.eux dos-à-dos comme dans la forme d'exécution de la figure 1.
Les circuits de grille des tubes V1 et V2 passent, dans la forme d'exécution de la .figure 3, par un commutateur 47. Le circuit de grille du tube Vl comprend un enroulement de trans- formateur 48 donnant une composante alternative de la tension de grille et un rhéostat 49 donnant une composante continue variable de la tension de grille.
Un autre rhéostat 50, en série avec l'enroulement 48 et le rhéostat 49, sert de source d'une polari- sation de grille constante et unidirectionnelle,.lorsque le com- mutateur 47 se trouve dans la position indiquée à la figure. Le circuit de grille du tube V2 contient un enroulement secondaire de transformateur 51, un rhéostat 52 et un rhéostat 53 pour donner une composante alternative dé tension grille à amplitude constante, une tension de grille unidirectionnelle variable et une polarisation de grille constante, respectivement. Les enrou- lements 48 et 51 font partie d'un transformateur TR dont le primaire est connecté entre les extrémités de ligne Ll et L3. Ce
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transformateur a trois autres enrOU191:1ents secondaires ri,,signGs respectivement par 55, 56 et 57.
Le secondaire bzz5 alimente
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un redresseur 58 appliquant une tension constante aux bornes du
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rhéostat 50 insère dons le circuit de grille du tube Vl. De même, l'enro1.ÙeJ,'ent d.e transformateur 56 alimente un redresseur 59 appliquant une tension constante aux bornes du rhéostat 53 inséré dans le circuit d.e grille du tube V2-
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Le rhéostat 49 est relit: à un redresseur 60 dont les bornes d'entrée sont r4unies au secondaire 61 d'un transforma-
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tour TRl.
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Le primaire 62 de ce transformateur est alimenté par la
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sortie d'un amplificateur électronique 6x. Le transformateur TRl a un autre enroulement secondaire bzz cuti alimente lui redresseur 65 servant à appliquer une tension continue sur le rehostat 5n se trouvant dans le circuit de grille du tube V2.
L' ente. üion de l'2.1'''lJlific8,teur 63 est prise à l'enr01Ü'("ent secondaire 57 du transformateur Top. Les bornes d'entrée de 1'#...<.nlîfîcr.tevr sont reliées aux enroulements second.aires de trois tï2n.sfor"""'te1Jrs
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désignés par 66, 67 et 68, respectivement. Les primaires d.e ces
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transformateurs ont une de leurs exti 1;Titls respectives réunie . 7¯'une à l'b-utre tandis que cl1f),oune des trois e;atr,1...it"s res-
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tantes est relire à une des trois connexions du circuit secon-
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deire du moteur, par l'inten'di2ire d'un des condensateurs désignés respective'-ent par 69, 70 et 71.
Les transformateurs 66P 67 et 68 ont <'té calculas de '''aniero à être r,'l gntirjl1ernent saturas à un degréS 41evé en service normal, de sorte eue l'2'rJplitude de leurs tensions de sortie respectives n'eYcÈ, le:: 'aas de façon i-.>pTé.cialJle une valeur donnée c;u(-ls "'Je soient les changements d?-r15 la tension C'e2ltrea Ces tr'è1,sforh",..t.el;rs sont, de plus, tels Cue leurs tensions de sortie ont une for"'8 c"ol10.e pointue. Les CO;èr::ens8't811rs 69, 7C et 71 sex>il-;:it Î. ±;ire croître la, tension (1' ontr" r'uand la frc\rï1JellCe ,",up"lsnt8.
Il s' 8::' suit eue la tension résultante appliquée ., ux bornes el' en trée de l' 2)]'- <
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plificateur 65 est pratiquement fonction de la fréquence .de la .tension induite dans le circuit secondaire du moteur ? et non pas des variations d'amplitude de la. tension du secondaire du, moteur. Comme la, fréquence de la tension induite dans le circuit, secondaire d'un moteur à rotor bobiné dépend de .113. fréquence de glissement et est donc une mesure précise de la vitesse du moteur, la tension résultante' appliquée à l'amplificateur 63 change également avec la vitesse du moteur. Il s'en suit que les tensions appliquées aux rhéostats 49 et 52 faisant partie des circuits de grille des tubes V1 et V2 respectivement, varient également suivant la vitesse du moteur.
Les redresseurs 58 et 59 sont connectes aux rhéostats connexes 50 et 53 avec une polarité telle que les tensions continues appliquées .aux rhéostats s'opposent aux composantes de tension variable unidirectionnelle appliquées aux rhéostats respectifs 49 et 52 et déterminent, pour les tubes V1 et V2, une polarisation de cut-off lorsque le moteur est au repos, la, tension aux bornes des rhéostats 49 et 52 étant, de ce fait, au minimum. Lorsque le¯moteur se met en mouvement et augmente sa vitesse, les tensions continues de mesure de vitesse aux bornes des rhéostats 49 et 52 augmentent en conséquence et font que les tubes V1 et V2 s'amorcent. pour des intervalles croissants pendant chaque période du cycle.
Dans ces conditions, le fonctionnement du système de la figure 3 est semblable au fonctionnement à. la descente décrit à propos de la. forme d'exécution de la figure 1. Lorsque, dans le système de la figure 3, le commutateur 47 est placé sur son autre position, l'es rhéostats 50 et 53 sont écartés des circuits de grille des tubes V1 et V2, de sorte que ces tubes sont alors uniquement commandés par les dispositifs de commande.utilisant la tension fonction de la. vitesse. Les tubes V1 et V2 seront conducteurs alors pendant le temps maximum aussi longtemps que le moteur est au repos et l'intervalle d'amorçage diminuera au fur et à mesure de l'ac- croissement de la vitesse du moteur.
Ainsi, le système fonc-
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tionnera pratiq1Jerrent de la, même façon que dans le cas du mouvement de montre du système de la figure 1 J1101JV8":ent caractérisé par les courbes "vitesse-couple moteur!! H1 ou H2 de la figure 2.
Dans les formes d'exécution du type représenta aux
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figures 1 et 3, la C01IlèNH1de 8.utomati0ue, réalisme au moyen des tubes à décharge, permet de varier les c,r,-ct,2ristin-Lies ''vitesse- couple moteur!! entre les caractéristiques limites d'alimentation triphasée équilibrée et d'alimentation monophasée (couple nul à vitesse nulle)
du moteur mais ne permet pas de renverser le
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couple moteur sans l'emploi de dispositifs de CO''TL''''''nrle [1cldi- tionnels tels que l'inverseur 41 de la figure 3. On peut cependant élaborer également des systèmes de commande conformes à.
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l'invention de nature telle que Inaction de co-m,,ande des tubes 8 décharge produit un renversement du couple rotelac une vitesse choisie du moteur. Une for'ne d'exécution de ce genre S8r::o décrite rriaintenant avec référence aux figures 9:9 5 et 6.
En se reportant à la figure. 4, un 'r"ot"'l'r rotor bobiné ses bornes primaires T,, T2, Tg reli 'es res)8ctivement aux eytr wït=s de ligne LI' L2, L3 et son secondaire contient les résistances 10, 10Z" 104. Un interrupteur 106, inséré dans la partie de ligne Bzz L est ouvert nund les tubes électroniques désignés ci-après sont en service.
Une paire de tubes à. décharge Vi et V2 est j'rise en
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parallèle sur llînterriipte-Lir 106 et est disposée de la r4éYne façon (lue la paire de tubes Vi et Vi3 de la figure 1. Les circuits d.e grille et les dispositifs de corrl"':?l1'12 connexes des tubes V1 et V2 de la. figure 4 sont également semblables aux circuits et dispositifs correspondants de la figure 1.
Dans le
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but de faire ressortir cette similitude et ds permettre une comparaison facile, les éléments de cQ}'rl1':'''')nde des tubes Vl et V2 de la figure 4 portent les 1'nêJ11es nombres de r"f"cznce inn les il)ments correspondants de 1;. figure 1, sauf que l'on a, à. la -ligure 4, ajouté à ces nombres le chiffre hie!! ou Tt]-Ti suivant que
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le nombre correspondant de la figure 1 est à un ou à deux chif- fres, respectivement. Par exemple, la grille 107, l'enroulement ,-de transformateur 108, le rhéostat 109, représentes à la figure
4, correspondent respectivement aux clients 7, 8 et 9 de la figure 1, et la grille 110, l'enroulement de transformateur 111 et le rhéostat 112 de la figure 4 correspondent respectivement aux éléments 10, 11 et 12 de la figure 1.
Du même point de vue de similitude, les enroulements de transformateur 108 et 111 de la figure 4 appartiennent à un transformateur TR2 dont le pri- maire 113 est connecté entre les extrémités de ligne L1 et L3.
Ce transformateur a d'autres enroulements secondaires parmi les- quels les 114 et 115 correspondant aux enroulements 15 et 16 du transformateur T de la figure 1. Le rhéostat 109 faisant partie du circuit de grille du tube V1 (figure 4) reçoit une tension continue variable venant d'un redresseur 117 alimente par un transformateur 119, tandis que le rhéostat 112 inséré dans le circuit de grille du tube V2 reçoit une tension continue varia- ble venant d'un. redresseur 121 alimenté par un transformateur 122.
Les primaires des transformateurs 119 et 122 sont alimentés par l'enroulement de transformateur 114 commandépar l'enroulement de self 123 d'une self à saturation R1 dont.l'enroulement de commande à courant continu 125 est alimenté par deux sources de tensions opposées l'une à l'autre, l'une des sources étant l'in- duit 126 d'une génératrice-tachymètre G et l'autre étant un re- dresseur 132 alimenté par un enroulement secondaire 116 du transformateur TR2. La composante de tension venant du redresseur 132 est réglable au moyen d'un rhéostat 100. L'enroulement induc- teur 127 de la génératrice -tachymètre G est alimenté par un redresseur 128 également alimenté par un enroule:ment de trans- formateur 115, un rhéostat d'étalonnage 129 étant prévu dans cette forme d'exécution.
Il faut remarquer que les tubes V1 et V2 de la figure 4 sont commandés pratiquement dans les mêmes conditions que les
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tubes V1 et V2 de la figure 1, pendant le fonctionnement la
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descente du système représenté à cette dernière figure. C'est-
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à-dire que, lorsque le 'C1Oteur ,1, à la figure , est pu repos et la tension de la genératrice-tachymëtre pratiquement nulle;, la, tension appliquée à la self à saturation Ri par le redresseur 1PH magnétise assez fortement le noyau de la self Rl de sorte nue la. reactance de l'enroulel"ent 122', est faible et C11.1'1..111. cour*;t assez élevé parcourt les primaires des transformateurs s 119 et 123.
Par conséquente les composantes de tension n,pÜÍ<:ll..1f"es aux parties variables des rhéostats 109 et 122 sont suffisantes rlue pour polariser les tubes jI- et V2 au-delà du cut-off. Ces tubes sont donc infiniment résistants à vitesse nulle et CO\'1rnpncent à devenir conducteurs pendant des intervalles c" .r orc e c3' é'ut2nt plus longs oue le moteur tourne plus grande vitesse* Le systene de la figure 4 comprend en alun une ut1'e prire de tubes Vg et îT,. Ces tubes sont ",é"i'ls'l'3:1.t "'lont0s "dos à dos" de façon à pouvoir conduire le, courant pendant les (1"":1- 9/'rio0.83 successives de l'onde de tension.
Cependant ces tubes sont relias 311X connexions du tJr7¯'""^.1'' du 'voleur r1<ms des conditions telles, c'ue, lorsc1l1'ils sont conducteurs;, 1::, tension appliquée à, cette iJxiifie de tubes est déphasée par rapport à la tension appliquée à. la paire VI et Vg. Dans ce bllt, une extr 1'rité de la paire V3 Vtl est connectée a la borne de "moteur Tg tandis que 1'utre extrr1l'1Ütbe est fixf,e a l'extrf,]'11it/, de ligne 11 en sorte avec le secondaire '.^0 d'un transformateur Tlb dont le primaire est p12c' entre les terminaisons de lignes Li et T,ij, La disposition du circuit d!,nl1Bseur des deux gr011DeS de tubes ressortira plus c12ir2P8nt de l.'r'tlJr12 du ClZ'CV:It t'r11v31ent du primaire du -;otecr re;cr,lsent6 à 7¯^ figure 5.
Dans la figure 5, les bornes du 'Ot8tll' et les extr.t.r.1itr's de lignes portent les cernes chiffres de ia"f'e1-ce C'lJ'à le figure 4, et les trois enroulements du moteur entre les bornes "" i, T2 et T3 sont désignes respectivement par '.1, '2 et W3' Les 1"\
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enroulements 240 et 241 du transformateur T4 sont représentés séparément à la figure 5. En supposant crue seul. la paire de tubes V1, V2 est conductrice et que la rotation de phase de la tension appliquée aux bornes de moteur est telle que celui-ci produit un couple de montée ou d'avancement, il se fait nue, si les tubes V1 et V2 sont maintenus non-conducteurs tadis que les tubes V3 et V4 laissent passer le courant, la rotation de phase des tensions aux bornes des enroulements W1, W2 et W3 est renversée.
Une telle commande dl'inversion est réalisée automatiquement par les dispositifs de commande de gril-le qui seront dncrits ci-dessous.
En se repprtant à la figure 4, on peut voir que les oint circuits de grille des tubes V3 et V4 sont semblables, au point de vue technique, à ceux des tubes V1 et V2. Le circuit de la grille 207 du tube V3 comprend un secondaire de transformajteur 208 et un rhéostat 209 en série. Le circuit de la grille 210 du tube V4 comprend un secondaire de transformateur 211 et un rhéostat 212 en série. Le rhéostat 209 reçoit une tension continue 217 alimenté par un transformateur 219. De même, le rhéostat 212 est aliment(,, par un redresseur 221 relié à un transformateur 222. Les transformateurs 219 et 222 sont connectés au secondaire 214 d'un transformateur TR3 en série avec un enroulement selfique 223 d'une self à saturation R2.
L'enroulement de commande 225 de cette self à saturation est connecté aux bornes de l'induit 126 de la génératrice G en série, avec ùn rhéostat de réglage 200.
Le fonctionnement des tubes V2 et V4 est semblable à celui des tubes V1 et V2, sauf que l'excitation de l'enroulement de commande 225 de la self à saturation R2 est commandée uniquement par la tension variable de la génératrice G et ne dépend pas de la chute de tension produite aux bornes du rhéostat 100 par le redresseur 132. Par conséquent, lorsque le moteur et la génératrice sont au repos, il n'y a aucune tension
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aux bornes de 1''enroulement de commande 225, de sorte nue 12 r0pctRnce de 1'enroule¯rr!ent 22S est 1î12xim1.1!"1. Les enroulements des transformateurs 219 et 322 sont parcourus pur des courants faibles de sorte que la polarisation des grilles 207 et RIO rendent les tubes V et V 4 conducteurs au maximum.
Lorsoue le moteur a
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une vitesse finie, et, par exemple, croissante, la self à satu-
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ration R2 est de plus en plus magnétisée et voit sa reactpnce diminuer de sorte que le temps d'B.1TIorcage ' des tubes il" et T4 décroît jusqu'à ce nue, à une vitesse donnée du moteur;, les deux
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tubes deviennent non-conducteurs et le restent.
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Les deux paires de tubes fonctionnent de tp.l1e 1-;>?iére Cl'U' à, un moment donné, une seule pairs de tubes laisse passer le coiirant, et que, lorsque In vitesse varie, on "'.ttein01'2, un point de la caractéristique ou 1'1-Ine des ppires cesse de s'an orceT tandis que l'autre paire coTuence ses ma.¯rcjps, fi C1'2(1)8 changement de fonctionnement, l'intervalle d'2'morcoge de 1 première jjcice de tubes est graduellement pxnenf à. 2.^ro et ensuite celui de l'autre paire est graduellement f1l1gment/ j,.s¯17'? 7,n i#imxî<11.tmo La vitesse à. laquelle se frit le r8ssge d'vne ,aire de tubes à l'81.1tre dépend du rgipge des sources de potentiel de cOr<1.ynande.
En supposant que l'enroulement inducteur 137 de 1. n'¯r,trice reçoit une excitation constnnte, lé' valeur de la. vitesse peut être choisie en ajustant le réglée des rh'osi,^ts 100 et 200.
Ces deux rhéostats sont de préférence à commande uninue ou reliés entre eux d.'vne nuire manière, cOTi1,YJe 1,* ligne en traits interrompus 220 le montre. Ce réglage peut se fa.i.re par étapes, par exemple, en mal10euvrFtnt rme cOM1Y1eI.lde .nrsnri.iJx1e (non représentje) rvi c0ï111TI.:mde en même te;11Ds le poussoir 106 et les T4sistances 103, :L.' 104 placées dpl1s le circuit secondaire du moteur. Si on le désire, le système peut comprendre un invèrscur, COE}JJ1.e celtli indiqué en 141, de sorte nue 1.'iiJversion , du couple, obtenue au moyen des tubes, puisse se f"ire 8)tlssi bien à la montée ou 1,'a.vancetleÀt qu/à la descente ou su retour.
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L'inverseur 141 peut également être commandé par la commande principale susmentionnée.
La figure 6 donne un diagramme "vitesse-couple moteur" bien caractéristique du système., représentant.le fonctionnement à la descente d'un moteur de grue ou de levage. Trois caracté- ristiques différentes sont respectivement désignées par D4, D5 et D6 à la. figure 6. Soit, par exemple, la. caractéristique D5.
Une des paires de tubes sera conductrice aussi longtemps que les conditions de fonctionnement correspondent à la partie de courbe comprise entre les points B et E. Au point B correspond le temps d'amorçage maximum. Lorsqu'on se rapproche du point E, l'intervalle diminue, et, au point E, la paire de tubes cesse de s'amorcer tandis que l'autre paire commence à conduire le cou- rant pendant un temps qui s'allonge d'autant plus que les condi- tions de fonctionnement du'moteur s'approchent du point F sur la courbe D5. Pendant le fonctionnement compris entre les points B et E, le couple moteur entraîne à. la descente.
A la vitesse, définie par le point E, le couple s'inverse du fait du renversement de la rotation de phase de la tension du moteur de sorte que celui-ci subit un couple opposé ou de levage d'autant plus élevé que les conditions se rapprochent de la vitesse zéro (point F). La. vitesse correspondante au point 15 peut être choisie en ajustant la disposition du système de commande, par exemple, en réglant les deux rhéostats 100 et 200. De cette façon, l'opérateur peut déterminer si la caractéristique du mo- teur suivra. la. courbe D4, D5 ou D6. De même, un système de ce genre peut produire un renversement de couple à la montée ou en marche avant à une vitesse déterminée voulue, par exemple pour la commande de ponts-levis.
Si les formes d'exécution de l'invention décrites jusqu'à présent font toujours appel à, des tubes à décharge élec- tronique dont les' circuits plaques sont insérés dans l'alimen- tation. du moteur et qui jouent pratiouement le rôle d'impédances
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réglables, l'invention comprend '"'gaiement des systèmes c on mande de moteur électroniques pouvant accor"ilir des performances analogues sans devoir intercaler des tubes d'"charge <1pias ie circuit de charge du moteur ce avi permet l' eYl1')loi de plus ;
cetits tubes et in simplification des circuits "1iXil.Í"l.J'N1 et des accessoires, par rapport à ceux nécessaires aux tubes de plus grosse capacité. De tels systèmes de commande soni- représentas aux figures 7 et 8 et la description suivante montrera claire-
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ment Que ce genre de système 7¯ectronïnue de commande de moteur Il.'1Jtilise qu'un petit nombre de tubes et d.' ^1;
-ents de commande connexes, tandis ou/il permet une CO':"1r1pnde continue et graduelle sur une large rlt(--ndue de valeurs de vitesse - et de couple, de sorte que ce système se prête facilement des applications diverses, par exemple, commandes d'engins de levage, de ponts le-
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vis, de moteurs réversibles de machines-outils et 1.'rutres méclanismes de fabrication.
Dans la figure 7, -un moteur ?.l à courint alternatif à rotor bobin4 a ses bornes primaires Tl, l et fJ connectées aux extrimitss de lignes Ll, L2 et L3 par 11 ire d.'v:1 circuit t d'alimentetion comprenant un roseau el' iY"1J/'dpnces d./'sign6 dans son ensemble par N.
Le circuit secondaire ou rotor du moteur comprend
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les résistances a01 C) et ;Z,03 qui peuvent être CQurt-circnitees par ,t8.pes par l'intervention de l'oj;4r;tevi cui a, de pr8fc:rence, à sa disposition une commande principale (non re- présentée) .
Le réseau. N comprend les enroulements primaires 304,
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505, 506 et z07 de quatre trûnsfor:n'lte1.1rS Rl, 2, R3 et R4. Les secondaires de ces transformateurs sont dpsÍFJ1f:s respectivement par 70s, :309p ..10 et 311. Les quatre primaires <:,04, ?05, 506, 307 sont tous en srie de façon qu'ils forment les mitres bran- ches d'un pont.
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Ces enroulements primaires 304, 305, 306 et 307 jouent le rôle d'impédances variables, et la grandeur de ces impédances est commandée par les enroulements secondaires correspondants suivant oue ceux-ci ont une impédance faible ou élevée. Si, par exemple, les valeurs d'impédance des quatre enroulements primaires de transformateur sont égaux de sorte que le roseau N est équilibré, 1-'alimentation triphasée du moteur est alors déséquilibrée au maximum et celui-ci est aliment^ approximativement en monophasé. Dans ces conditions, le moteur a un couple nul au départ. Si les primaires 304 et 306 ont une impédance minimum tandis que les primaires.305 et 307 en ont une maximum, le moteur est approximativement alimenté comme si la borne T1 était reliée directement à l'extrémité de ligne L1, et la. borne T2 à la ligne L2.
La rotation de phase des tensions appliquées aux bornes Tl-T2. T2-T3, T3-T1 est alors de même sens que la rotation de phase de la tension polyphasée entre les extrémités de lignes L1-L2, L2-L3, L3-L1. Par conséquent, le moteur produira un couple à toutes les vitesses, par exemple, dans le sens de l'a- va.nce:ment ou de la montée.
Inversement, si les enroulements 304 et 306 ont une impédance élevée et les enroulements 305 et 506 une impédance basse, le moteur sera alimenté approximativement commesi la borne T1 était reliée directement à l'extrémité de ligne L2 et la borne T2 à la ligne L1. La. rotation de phase des tensions appliquées aux bornes du moteur est opposée à celle de la tension de ligne et le moteur développe un couple triphasé dirig en sens inverse c'est-à-dire à la descente ou au retour.
On voit donc qu'en réglant et en variant progressivement l'impédance des circuits des enroulements secondaires des transformateurs, le moteur peut être amené à fonctionner suivant des ca.ractéris- tiques différentes comprises entre les conditions limites sus- mentionnées.
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Afin de réaliser une telle C017l.m:=mc1 e, les erlroulements secondaires 308 et 310 sont connectas en série dans le circuit plaque d'un tube à décharge E1,par exemple;, du type à gaz connu sous le no de thyratron. De même, les enroulements secon-
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daires de transformateur 309 et 311 sont mis en s-;rie dans le circuit plaque d'un autre tube électronique semblable désigné 'par 8.
Pendant le fonctionnement du dispositif de CO''11)11pnde, les tensions secondaires induites dans les enroulements de transformnteiir 303 et 310 servent de tension p180V8 pu tube El; et de même, les tensions secondaires induites dans les enroulements 70 et t11 fournissent la tension à 1,<1' plaCIDe du tube 82. Les tubes El et E2 fonctionnent pratiquement t corn''l8 des dispositifs à impndance variable dont li valeur instantanée peut être variée au moyen des circuits de commande ou de grille connexes.
La grille 316 du tube El et la grille 317 du tube E2 sont reliées entre elles au moyen d'un groupe de résistances
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série 318, 519, S20 et il;21. La SO@118 des résistances 318 et si± a une valeur gale à la. somme des r4sist"'nces 720 et 521 de sorte que le point C représente le point milieu électrique de la chute de tension aux bornes des résistances de grille mises en série. La partie variable d'un rhéostat 022 est connectée entre le point C et la connexion commune de cathode des tubes.
Ce rhéostat reçoit une tension continue variable venant d'une
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source de tension -ipprodriée, représentée ici par un redresseur alimenté par un transfpr'rateur auxiliaire dont le primaire peut être connecté entre les estreits de lignes Li et L3. La chute de tension dans la partie variable du rhéostat 322 applique une polarisation constante aux tubes El et E2 qui peut être de sens et de valeur tels qu'elle a tendance à main- tenir les deux tubes à. leur conductance maximum, de sorte due les tubes s'amorcent pour leurs intervalles les plus longs.
On
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peut cependant travailler avec des conditions de polarisation données par le rhéostat 322, telles que les tubes El et E2
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restent normalement infiniment résistants ; bien, la polari- sation de grille peut encore avoir une valeur entre les deux Limites susmentionnées, par exemple, de sorte oue les tubes fonctionnent avec un amorçage moyen et une conductance moyenne.
Un circuit auxiliaire 325 est raccorda aux points A et B, au groupe de résistances série ; il comprend deux sources de tension de commande reliées entre elles. Une de ces sources consiste en une génératrice pilote 326 réunie mécaniquement au rotor du moteur M, comme le montre schématiquement la ligne en traits interrompus 327. La génératrice pilote 326 est du type tachymètre et produit donc une tension continue pratiquement proportionnelle à la vitesse du moteur, et de polarité détermi- née par'le sens de rotation du moteur.
La seconde source de tension du circuit 325 est représentée par un potentiomètre 328 alimente par une source convenable de tension continue, concrétisée ici par un redresseur 329 alimenté lui-même par un transformateur 330 dont l'enroulement primaire peut être également connecte entre les extrémités de lignes L1 et L3. Le rhéostat 328 est muni d'un certain nombre de prises dont une à la. fois est reliée au point A du groupe de résistances susmentionné. La prise intermédiaire du rhéostat 328 peut être choisie par l'opérateur, par exemple, au moyen d'une commande principale (non représentée) qui ajuste en même temps les résistances susmentionnées 301, 302 et 303 du circuit secondaire du moteur.
La polarité suivant laquelle la génératrice pilote 326 et le rhéostat 328 sont connectés est telle que la chute de tension réglable aux bornes de la partie variable du rhéostat 328 est opposée à la tension variable de la génératrice. Lorsque ces deux tensions sont égales, seule la tension constante de polarisation fournie par le rhéostat 322 influence les circuits de grille des tubes de commande.
Ce cas correspond au moment où le moteur M tourne à une vitesse déterminée unique dont la valeur est définie par un réglage choisi du rhéostat 328. Lorsque le moteur tourne à une vitesse
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difîérente, le circuit 525 applique une tension, résultante dé- terminée entre les points A et B du groupe de résistances;, et la polarité de cette tension dépend de ce que la vitesse du moteur est en-dessous ou au-dessus d'une valeur donnée. Une telle ten-
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sion définie ouelconcue s' p joute à la tension de polarisation du rhéostat 322 dans le circuit de grille d'un des tubes et se soustrait à le. tension de polarisation du circuit de grille de l'autre tube.
Par conséquent, lorsque le moteur tourne à une vitesse différente de celle ci-dessus, un des tubes devient plus
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conducteur et loutre l'est moins. C'est-?->-dire ciue dans le cas d'emploi de thyratrons, l'angle d'amorçage ou l'intervalle de conductibilité d'un tube est augmente pendant nue l'pngle d'arrorçage ou intervalle de conductibilité de l'autre tube dimi- nue. Ceci améne un changement dans la charge des deux groupes d'enrouler!lents de transformateur secondaires et la répartition
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des impédances entre les bobinages P04' 505 a06 et ?07 du réseau N est modifiée.
La répartition des tensions entre les bornes du moteur est également changée de façon correspondante, de sorte
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nue la commande du fonctionnement "vitesse-couple" du moteur varie en conséquence.
La description d'une application :'1p.rtj cll1ip.re du. système à la commande, à 1 levée et à. la descei-itp, d'un moteur d'engin de levage sera donnée maintenant.
On suppose que;, pour les opérations à décrire;, la tension de polarisation fournie par le rhéostat 322 une valeur
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telle que les tubes El et S2 sont conducteurs ¯end.^-n un interv'ile moyen, de sorte c;ue les enroulements vr>>-.res d transformateur du réseau il ont une valeur d'imp/'d2J"lCe moyenne. La répartition des impédances du roseau est ?lors équilibra et le moteur est 8.)';Jroxirr2ti'lTe"ent 11'Ti6'i2tr 2n monophasée de sorte qu'il 8. un couple lîr2,ti"îJe'r:mt nul a vitesse 7,,-'ro, aussi long- temps que les grilles des tubes El et E2 ne reçoivent que la tension de polarisation du rhéostat 322.
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Pour obtenir un fonctionnement à la descente, 'le rhéostat
328 est réglé de façon que la prise D'1 est reliée au point A -,du circuit'de grille des tubes, comme le montre la figure 7.
Avec ce réglage, le rhéostat 328 se trouve en dehors du circuit auxiliaire 325 et n'a pas d'effet sur le fonctionnement de la cathode. Lorsque le moteur ? est à l'arrêt, là-composante de tension de commande provenant de la génératrice 326 est nulle. Par conséquent, le circuit 325 ne crée pas de tension entre les points A et B du circuit de grille, et il n'y a toujours comme 'polarisation que la tension fournie par le rhéostat 322. ,Comme on l'a vu plus haut,.le couple moteur'est nul à vitesse zéro. Ce cas correspond au point F1 du diagramme "vitesse-couple" de la figure 9.
Si une surchargepèse sur le moteur M, elle fera tourner le moteur dns le-sens de la descente. Avec l'accroissement 'de la vitesse du moteur, la génératrice 326 développe une tension croissant dé façon correspondante de polarité définie. La chute de tension résultante dans le groupe de résistances entre les points A et B est opposée à la polarisation de grille constante venant du rhéostat 322 Qui fait partie du circuit de grille du tube El tandis qu'elle est additive en ce qui concerne la polarisation de grille constante du tube E2. Il s'en' suit que le tube E1 est amené à travailler avec un angle' d'amorçage plus grand et est donc conducteur durant des intervalles croissants.
Inversement, le tube E2 diminue son temps d'amorçage et a donc une conductance résultante moindre. La diminution de l'impédance résultante du tube E1 augmente la charge des enroulements secon- daires de transformateur 508 et 310 et diminue l'impédance des enroulements primaires associés 304 et 306. En même temps et pour des motifs analogues, l'impédance résultante des enroulements primaires 305 et 307. Par conséquent, la répartition des tensions entre les bornes du moteur tend progressivement vers une alimentation triphasée symétrique, la rotation de phase de
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ces tensions étant identique à celle des tensions entre extrémités de lignes L1, L et L3.
Avec cette rotation de phase, le moteur développe un couple de levage qui contrecarre la poussée descencionnelle de la surcharge. Ce mode de fonctionnement du
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moteur correspond à le. caractéristique Dl de contre-couple a la descente, de la figure 9.
Si le système est réglé sur la deuxième position de
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descente, la prise D'2 du tliéostzt bzz'8 est relire au point A, de sorte iu'il y a maintenant entre les points D' et D'z du rhéostat 338 une chute de tension relativement faible venant du redresseur S29. Lorsque le :1=otevr 'i a une vitesse nulle,.la composante de tension de commande due q 18 g>'nr.%tx"1,ce .,i lote K36 est égale à. zéro de sorte que seule la chute 1-; tension D'1-D'N est appliquée entre les points A et B des propres circuits de grille, par le circuit 325. Cette chut- de tension
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s'2joute à la. polarisation de grille constante fournie ner le rhost^t t ;:22 pour le tube Eg et se soustrait pour le tube Dl.
La polarisation de grille résultante du tube E1 est donc plus petite et celui-ci devient moins conducteur, tandis que le tube E2, dont la polarisation résultante de grille est plus grande, est conducteur -rendant des intervalles plus longs. Il s'en suit
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Que i>1,,j.;ô,nce des enroulements 304 et s 06 est i'1i':('11entpe et celle des enroulements 105 et zozo di'''1inll/e.
Les bornes du moteur reçoivent naintenant une tension, tZ'2J1'L^See eissy",,/triC'l.J8 de manière nue 1; rotation de phase des tensions entr? ces bornes est or.posée à celle de la tension de ligne ent-e les e,-,:t1"mits L1, Li. et L 3' Le moteur produit ainsi un couple desceY1sionnel E1, L2 3
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8, vitesse nulle correspondant, par exemple, "'11 point G:: de la courbe D2 à la figure 9.
Lorsque la vitesse du moteur a la descente -u-7.e-nte, 1 génératrice 320 fournit une tension croissante oui s / qppDse à la chute de tension D' I-D' 2' On atteindra donc une position où la tension de la génératrice équilibre exactement la. chute
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de tension prélevée du rhéostat 328. Dans ces conditions, la polarisation-de grille fixe fournie par le rhéostat 322 agit seule, et l'impédance du réseau N est répartie de façon égale de sorte que le moteur est alimenté de manière à avoir un couple nul. La vitesse à laquelle ceci se produit est donnée au point F2 de la figure 9. Lorsque la vitesse du moteur croit au-delà de cette valeur F2, le couple moteur est renversé et le moteur s'oppose.au mouvement descencionnel de la surcharge.
Ceci se pro- duit dans la partie inférieure de la. caractéristique D2 au-delà du poirtF2. Lorsque le point D'3 du rhéostat 328 (fig.7) est relié au point A (troisième position de descente), le'fonction- nement est semblable à celui décrit en dernier lieu sauf que, à vitesse nulle, le couple à la descente est augmenté jusqu'à avoir la valeur indiquée en G3 de la figure 9, et le renverse- ment du couple moteur se produit à une vitesse descencionnelle plus élevée qu'auparavant, comme on peut le voir au point F3 de la caractéristique D3. Il- est donc clair que la vitesse à laquelle le contre-couple commence à agir, est déterminée par le réglage du rhéostat 328.
Il a été supposé que pendant ces différentes fonctionnements du moteur à la descente, la résistance du cir- cuit secondaire du moteur M est restée fixe, de façon. que les résistances 301, 302 et 303 (fig. 7) interviennent entièrement à maximum, de résistance.
Si l'on veut utiliser le système de commande en question pour les opérations de levage, le rhéostat est réglé de manière à, par exemple, connecter le point H'2 au point A. Dans ce cas, il y a une chute de tension relativement importante entre les points D'1 et H'2 du rhéostat 328 qui est appliquée entre les points A et B, lorsque le moteur est à l'arrêt et la tension de la génératrice 326 est nulle. Cette tension appliquée entre les pointsA et B par le rhéostat 328 est de polarité opposée à celle qui avait été obtenue par le rhéostat 28 lors du fonctionnement à A la descente.
Cette tension élevée de polarit inverse est opposée'
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à la. polarisation de grille fournie par le ri'7rpSt^i; 52P dDns le circuit de grille du tube l et est si prfondronte Que le tube El s'2!orce pour son interva.lle de t"'1'1l'r;s :1J8xi"'uln. De maniére analogue, 1''angle d'2orçpge du tube C2 est "'Menf au mini- .rovfv ov à zéro..Avec ce rr<,glpge, les enroulements 04 et ?06 du rc-seau IIi ont leur 1<Tp*d?nce Y1Üli'(d'M et les e111'oule ,;r;nts ?05 et ,07 leur irr'padance (1J,"'xi";lJ.:',1.
Par conspuant l'!'limeY.1t;::tion du moteur est triphasée avec le Hinimum de d.rscizi.irre, c'est-àdire avec une répartition de '0112se p,1),;rozim:"tiv8Clent sjTn trirue et une rotation de pnpse des tensions entre les bornes du moteur identique celle existant entre exti À.. 5t's de lignes LI' L8 et L3" P2T conséquent, à vitesse nulle, le moteur ci6velop"le un C01.J-, pie puissnnt re;*r."scnti, p^r exe,-,nle-, par le noint K8 de 1? c^ractristi.i?e Ils de 1? figure 9. Si Ip vitesse de levage augmente, la tension produite par l.^, g!n!r2trtce ?6 6evient de plus en plus effective.
Cette tension a .;*intein..m: une polarité inverse. n une cert-ine vitesse cette tension. de, l.8, s!n;;r? trice équilibre la chute de tension relativement /1.ev'e entre les points D'1 et H'8 du rhéostat 388 de sorte rr1.1'9. ce noifent l'imped-nce du réseau N est repartie de f2con /3le et j'ît nue le rooteur est ?li3'n2nt^ avec un dn'sr-',n,uilibre "()l-'xj:'T1um. En (l' 21Jtres' mots, à cette vitesse, le couple moteur est nul. Ce CD est représente ps.r le point P2 sur 12. courbe H2 de le figure 9.
Lorsque 1F vitesse du moteur dépasse 1.'' vitesse P0, le couple moteur s'inverse et agit donc CO,1JI e contre-couple.
Lorsque le rhéostat 3É?S est 8jUSt/ do façon que le point ri'8 (fig.7) est relié au peint 3., la C;?I'?ct..!.d,stl011e du moteur suit les conditions données par lux courbe 1-T de la figure 9. C'est-a,-dire qu'à vitesse nulle le couple de è'';1p,rr"-1ge, reprp.sent2 par K3, est r4dui-t, ainsi que 1" vitesse P3 à 18que1le
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le couple moteur s'inverse.. ¯ Line autre caractéristique de levage est représentée à
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la figure 9 par la. courbe Hl. Cette c8.rpct:risti0ue donne un:
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couple nul à une vitesse de levage de 100% et correspond, au point de vue genre, à un diagramme "vitesse-couple moteur!!, avec alimentation triphasée entièrement équilibrée.
Une telle alimentation peut être obtenue dans le système'de la figure 7 en supprimant le réseau N dans le circuit d'alimentation et en reliant les extrémités de lignes L1 et L2 directement'aux bornes de moteur respectives T1 et T2. Le dispositif réalisant ces connexions n'est pas représente à la, figure 7 mais peut être semblable à celui de la figure 8 consistant en un contacteur RC décrit ci-dessous.
Quoique, dans la précédente description des modes de fonctionnement du moteur, on n'ait pas fait allusion à un changement de réglage des résistances du secondaire 301, 302 et 303, il est entendu que les caractéristiques "vitesse-couple moteur" peuvent encore être modifiées en changeant en plus la valeur de ces résistances entre le maximum et zéro.
Dans le système représente à la figure.7, chaque tube et son transformateur associé ne fonctionnent que pendant chaque seconde demi période. Une telle commande par demi ondes suffit pour certaines applications. Si l'on désire cependant une commande à deux alternances, il suffit d'ajouter à chaque tube un second. tube renversé. Les circuits de grille de ces tubes supplémentaires peuvent être semblables aux circuits des tubes El et E2. Hais il existe un autre moyen de réaliser une commande à deux alternances, qui sera exposée dans la. description de la forme d'exécution suivante.
En se reportant à la figure 8, on voit que les bornes T1, T2, T d'un moteur à rotor bobiné sont reliées aux extrémités de lignes respectives L1, L2, L3 au moyen d'inverseurs, représentes comme faisant partie d'un contacteur inverseur unique RC, quoiqu'il soit entendu que des contacteurs séparés ou d'autres dispositifs d'inversion peuvent être utilisés à la place de celui-là. Entre les bornes Tl et T2 et les extrémités L1 et L2.
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se trouve également un réseau 11 composé de c,utre selfs Si, Sp, 8;) et 84.. Chaque self un enroulement d'i^,d"nce 404, 405 406 ou 9¯O07 et un enroulement de commande 408, 409, 47¯0 01-' 411.
L'i';]pédance des enroulements selfiaues est maximum lorsC1iJe les enroulements de con?llcde ne sont pas alimentas et di¯v"1nW d¯'17t71t plus que l' exci t8,tion de l'enrou18'l1ent de co?,i--nc3e augmente.
Comme on le sait, l'enr01Üerlent sel±îq1Je d'un? telle self à saturation est composé de deux parties dont les effets d' 5.l1<:11Jction sur 1''enroulement de CO''11l11nIl(3e sont r'cuuil3.br^s de f"con due le cot.rc.nt alternatif oui les traverse n'induise '"licune tension d8ll.s 1 ' etRro vl e#;= en t de cOnL'I1.8nde. Le raccordement des enroulements selfiques entre eux et aux bornes du moteur ninsi C1U'i'llX extrpY11itÂs de lignes, et le raccordement des enroulements de co',"npnde 408, 409, 410 et 411 entre eux, sont semblables ^ux r2ccordeents correspondants de la figure 7 et oni. donc <4t± décrits ci-dessus.
Lorsque le contacteur inverseur RC se trouve nnns 1.'-' position indiquée à. la figure, le réseau dirp(',dnnces est cormecV entre les extrnites de lignes et les bornes du moteur de If JT1yre Banière que le réseau N de le figure 7. Lorsque le contacteur RC se trouve dans son autre position, le rRS8?U N est déconnecte, à le figure 8, du circuit d'alimentation et les extr6mitfs de lignes Li et L2 sont reliées directement aux bornes respectives
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du moteur Tl et T2.
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Les enroulements de comrpande 408 et 410 sont insères dents le circuit plaoue du tube Il et les enroulements de commande 409 et 411 sont -mis de même dans le circuit plaque du tube Ep.
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Les circuits plaque de ces deux tubes sont alimentas par le
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secondaire 431 d'vn transformateur Tn dont le primaire 433 est connecte entre les extrémités de ligne Txg et L3. La grille 416 du tube '1 et la grille 417 du tube E2 sont reliées entre elles par 1-'interr.(edi, ire d'un groupe de résistances série 418j 1.1,g:;
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420 et 421. Un transformateur de tension de grille Lj,37i est pilacé- a.u centre électrique du groupe de résistances et' est alimenté su
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par l'enroulement secondaire 434 du transformateur TR à trnvers un circuit déphaseur.
Le point milieu C' du secondaire du trans- formateur 433 est relié au rhéostat 422. Ce rhéostat joue le rôle d'un diviseur de tension et est alimenté par un redresseur
423 attaqué lui-même par un autre secondaire 424 du transforma- teur TR. La partie variable du rhéostat 422 donne une polarisation de grille constante, par exemple d'une grandeur telle qu'elle maintient les deux tubes E1 et E2 moyennement conducteurs.
Un circuit auxiliaire 425, ,qui comprend deux rhéostats
428 et 435 en série, est connecté aux points A et B dans les cir- cuits de grille des tubes E1 et E2. Le rhéostat 428 reçoit une tension continue d'un redresseur 429 alimenté par un enroulement de transformateur 430. Ce rhéosta.t çorrespond au rhéostat 328 de la figure 7 et permet de. régl.er les caractéristiques du moteur de là manière décrite précédemment avec référence aux figures 7 et 9.
Le'rhéostat 435'reçoit une tension continue variable 'correspondant pratiquement à la vitesse du moteur M, cette tension étant dérivée du circuit secondaire de ce moteur de la façon sui-' vante.
Trois transformateurs 436, 437 et 438 sont connectés en série avec des condensateurs respectifs 439, 440 et 441 aux trois phases du circuit secondaire du moteur. Des redresseurs 442, 443 et 444 sont connectés respectivement eux bornes des secondaires de ces transformateurs. Les circuits de sortie des redresseurs sont tous connectés en parallèle aux bornes du rhéostat 435. Un condensateur 445 peut être prévu pour filtrer la tension redres- sée. Les transformateurs 436, 437 et 438 sont fortement saturés de sorte que l'amplitude de leurs tensions de sortie respectives ne dépassent pas notablement une valeur donnée quelles que soient les variations de la.tension d'entrée. Les condensateurs 439,
440 et 441 sont des dispositifs'de pointe.
La tension de sortie résultante aux bornes du rhéostat 435 est pratiquement propor-
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tionnelle à lp frénuence de In tension induite dons le circuit secondaire du moteur et donc à la vitesse de celui-ci. Ce circuit
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joue donc un rôle analogue o. In génératrice ni¯lote ?'''6 de la forme d'ex4ciitio.a de Ip figure 7. Lorsoue le roseau N est insère dans un système du genre de la figure 8, le fonctionnement est fort semblable aux opérations descensionnelles décrites suparevant avec référence à. la figure 7.
Il faut noter cependant que
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l'angle d'8:TlOrç2ge des tubes E-i et En est co.rrt:r"'J1r'J,8 par une tension de grille résultante comprenant une CO'''''0os2ntA alternative dérivée du transformateur 433. Par conséquent une variation de tension dans le circuit 425 se traduit par un glissement de la phase de la 'tension de grille alternative venant du. transforma-' teur 433 par rapport à la tension de plaoue fournie par le trans- formateur 431.
Une valve diode ou redresseuse 446 est connectée aux bornes des enroulements de commande 408 et 410 des selfsà saturation. Une redresseuse similaire 417 se trouve en parallèle sur
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les enrol.1le11èents de cow^.nde 409 et 411.
Ces redresseuses sont de préférence des tubes à décharge à gaz. La polarité de leurs raccordements est telle qu'ils ne laissent passer aucun courant pendant les intervalles où les tubes El et E2 sont respectivement conducteurs. A la fin d'un
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intervalle d'n110rça,ge du. tube L19 par exemple;, le courent inverse dû à la self-induction des enroulements 408 et 410 traverse le tube 446.
Par conséquente le temps pendant lequel les enroulements 408 et 410 sont alimentés est prolonge au delà de l'inter-
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valle pendant lecuel le tube El est conducteur et peut compren- dre une grande partie d'une période complète. Le tube 447 permet de même le passage du courant inverse venant des enroulements 409 et 411.
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Dans la figure 8, le rhéostat 438 desservi par l'opf;Í'2,teur comporte trois prises choisies D'19 D'2 et D'3 pour les opérations à la descente illustrées par les courbes,Dl> D2 eut D3
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de la figure 9. Pour les opérations de levage, le contacteur , RC est inversé de sorte que la commande des selfs à saturation est déconnectée, et pour varier une caractéristique du moteur il n'y a, pas autre chose à faire que de changer la résistance totale du circuit secondaire du moteur.
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Motor control.
The invention relates to AC motor control systems and more particularly to the type of control system which gives the motor a desired "torque versus speed" characteristic, by unbalancing the polyphase supply to the motor primary by one. controlled quantity. Systems of this kind are well known.
The invention a. mainly aimed at creating control systems for polyphase AC motors which, while having performances comparable to those obtained with known systems, are able to operate with a shorter time constant and / or have torque characteristics. particular speeds which heretofore could not be easily achieved with control systems of the same kind proposed heretofore.
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The invention will become clear from the following description of several ex <$ c1Jtion pr ^ fres9 re1) forces rrsentres as an example, d.ans-accompanying drawings.
Figure 1 gives the diagram of a control system conforming to the intention, of a three-phase motor of the rotor type
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coil;
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Figure 2 is a diagra.Tv; e "speed-cou1Jl.e engine !! giving a game of car2, characteristics of the engine specific to the control system such as that shown in, Figure 1
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Figure 3 gives the diagram of the control circuits of another embodiment of the invention operation
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will generate similar to that of the pl'fcÁd9nte eXPC1Jtion form;
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Figures 4, 7 and 8 are circuit diagrams of
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more cO execution forms. "lpliou: <es, capable of 'oror'inira the reversal of the motor torque at a selected speed known to the motor under control Figure 5 represents the, SC11'7? T'p of the circuit / ovÍ . 1r "" 1nt ôv 1) rim. "Iro of the engine intervening in the system dp in figure 4; Figure 6 gives a C2.r? CtrlStiC9t0 "engine speed-torque" corresponding to the function of the 1D system of the kind
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Figures 4 and 5;
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Figure 9 gives a motor speed-torque diagram !!
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could not be obtained. with systems of the type shown in Figures 7 and 8.
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Referring to figure 7¯a the terminals of the primary Ti, Tua and TG of a three-phase motor? 'I of the tvpe î rotor 1 "' o'f; Ünf are supplied by the respective extifl4; -iitls of line 11 'L2, 1Z' by 1-'interr? ,, dipir-- d3un switch rrîncin7¯ 1. The secondary of the motor M includes rsisl. ^ Nces 2, 3 and 4, the value of which can be adjusted in the usual way. reason of s5-.T = nl¯5-cit ;, this resistance variation is reY1r / scnt6G z, 1r figure 1 by three brushes connected to each other, qll0i011 'it is l1'1.bitucle nr ± 1 ± reb 'The to have a main com, 11Rl1de with corresponding relays shorting different sections of the rnsis-
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tances, 2, 3 and 4 depending on the chosen position or condition of the main control.
The motor M shown controls a hoisting winch 5 and its characteristics will be studied with reference to the raising and lowering operations of a crane or of a lifting device, but it is obvious that the invention is not not limited to this particular application case.
A switch '6 is inserted between the end of the line L2 and the terminal T2 of the motor. When the switch 1 and the pusher 6 are closed, for example, during lifting operations, the motor M is supplied by means of a balanced three-phase voltage and therefore has a three-phase "motor speed-torque" characteristic. The control of the motor torque as a function of the speed can then be done by adjusting the resistance of the secondary motor circuit.
Two electronic discharge tubes V1 and V2 are connected to the terminals of the switch 6. These tubes are put in parallel and inverted with respect to each other, and their assembly is put in series between the. end of line L2 and terminal T2 of the motor. The plates of the tubes V1 and V2 are biased by the voltage drop between the line end and the motor terminal, so that these tubes function practically, in the main order, as an adjustable impedance. Note that when the two tubes have infinite resistance and when switch 6 is open, there will effectively be no current flowing from the end of line L2 to terminal T2 of the motor, so that the motor M is thus supplied in single phase.
It follows that the motor will have a bahtual single-phase characteristic with zero torque at zero speed. When the tubes V1 and V2 are maximum conductors and therefore have a minimum impedance, the motor M is supplied under practically balanced three-phase conditions and therefore has a high torque at zero speed.
When the resulting impedance of tubes V1 and V2
AT
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has an intermediate value between the above-mentioned Unit conditions, for example, when the tubes are conductive only during a free interval of each period of 1 <1 voltage, the motor is supplied in three-phase but with a. rr '.- o-2rtition of fold,? is asymmetrical or unbalanced due to the fact that the inductor winding of the motor connected between terminals T1 and T3 is traversed by the total excitation current, while the excitation current of the two other inductor windings a lower value because of the impedance of the soft tubes.
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The Vl and Vagi tubes are preferably gas type discharge devices, such as those known as thyratron or ignitron. The tubes shown in the drawings are assumed to be thyratrons.
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The COTm8nde circuit of the tube Vi connects 8 12 grid 7 comprises a secondary winding 8 of a tr "1ns forO '' '. T0ur T put in series with part of a rheostat 9 d.:'tei;..in6e by an intermediate tap. From 1110111e the grid 10 of the tube i13 is re-read 1 a CO circuit! 1l {'18ncle conpr8n8n t a secondary winding II of the transformer T connected with an adjustable part of a rheostat 13. L 'primary winding of the tra2sf.or? ni; esr T is connected to the extr4> rit,' s lines Li and L3 by the interiT '"diary of the aforementioned main switch 1. The transformer T still has three other secondary windings 14, 15 and 16 of which
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roles and circuit connections will be ex-1î, u-s later.
The rheostat 9 is connected to the output terminals of a re-
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trainer 17 bridged by a filtering capacitor te1Jr 18. This rectifier is supplied by the secondary of a tré1n sfor ", lo t81.1r 19. The rheostat t 1- ',, in parallel with a filter capacitor 20, is connected at the output terminals of a rectifier 21 (Üi1 "1.ent by the secondary of a transformer 22.
The primaries of
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transformers 19 and 22 are connected to the aforementioned secondafir'Ù 'winding 14 of transformer T, in series with the alternating current windings 23 of a saturation inductor 24. This
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choke may be of the three branch type, as shown in the figure, and comprises a DC regulating winding 25 which allows the core of the choke to be magnetized in an adjustable manner. The degree of magnetization determines the actual reactance of the AC windings 23.
The core of the choke remains, during the normal period of control of the system, magnetized below saturation so that the reactance of the windings 23 is substantially proportional to the DC voltage applied to the regulating winding 25. Therefore, the alternating current flowing through the primary windings of transformers 19 and 22 is also dependent on the energization of the control winding 25 with the result that the rectified voltages applied to the rheostats 9 and 12 respectively are also dependent. of the excitation of the winding 25. The. The operation of the choke and its associated circuits is that of an amplifier.
That is, small variations in the voltage across the control winding 25 result in large proportional variations in the voltages applied to the rheostats 9 and 12.
The excitation circuit of the control winding 25 of the saturation inductor is connected to a generator-tachometer G whose armature 26 is mechanically joined to the shaft of the motor 'M, so that the voltage created for a any given excitation of the inductor winding 27 of the. associated generator, is practically proportional to the speed of the motor. The inductor coil 27 is connected to the secondary 16 of the transformer through a rectifier 28 and a rheostat 29 provided, preferably, with a filter capacitor 30. A change in the setting of the rheostat 29 has the effect of changing the value of the control voltage created by the generator G, any given speed of the motor M.
As will be seen below, such a change results in a corresponding variation in the operating characteristic of the engine.
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The circuit of the enron1e '> 11en t' 5 co "'prC-'no a CO'r1111JtD tenr 51 which, in the position shown in the figure, - ,, and -a rectifier 32 in series with Ilindiiît 36 of the g / n (r :: sort.c8-t'1cl1Y'neter.
The rectifier S3 is e1inent0 by the seconél'1ira 15 of the transformer T and its output terminals are pre-f / rC-'l'lce C011rt-circ, with a capacitor 55. If the switch is p '' 11recontact with a terminal 34, the output circuit of the rectifier 32 is opened and the pilot generator G is then the only source
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coil excitation 25.
The main switch 1, the push-button 6, the switch 31 and the variable taps of the resistors 8, 3, 4 of the rhostt '9 force the '14 ..Gents of cO'0F <mde [11'pn091 .1 Watch to adjust and vary cOAne 013 system conditions. The first step of all these clients is, of course, to prevent a main con8nde (not shown) so that the operator does not have to worry about of the sequence of r '::> i! oe1.1VreS to do.
Referring to the grid circuits of the imperial tubes
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daces Vl and V, it should be noted that C11E1, Cl111 of these circuits comprises two co! "'plér'entires grid voltage sources. By c7, e, ple, the grid voltage of the tube Vl is the resultant of an AC component created in the secondary 8 of the transformer T and of a unidirectional component which corresponds to the potential difference existing between the points P1 and P2 of the rheostat 9.
The AC component a constant amplitude
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and is in a phase relation dpterl "inr with the voltage at the terminals of the plate circuit of the tube V1- The component at the terminals of the part of the rheostat 9 is variable and depends on the exci-
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station of the coil :: ent of cQ11ho28.nde bzz of the self. Nobody is unaware that, in a grid circuit of this type, the Tf10r'lents of;:. Rorç8.ge of the tube during the period of the plate voltage 1 's¯o% t function of the value of the . unidirectional component of the gate voltage. The grid circuit of tube V2 behaves similarly
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identically, except that this tube is conductive during the i periods when the other tube is not.
When switch 31 is in the position shown in the figure, the rectified voltage across rectifier 32 is in opposition to the voltage created in induction 26. Consequently, the resulting excitation of the winding 25 then corresponds to the; difference between the two DC voltages applied to the winding. When switch 31 is in contact with terminal 34, only the voltage created by generator G is applied to the winding.
When the main switch 1 and the push-button 6 are closed and when the motor M is stopped and therefore the voltage of the generator G is zero, the switch 31 being in the position shown in the figure, control winding
25 is powered by rectifier 32 and magnetizes inductor core 24 so that the reactance of AC winding 23 is very low. Consequently, transformers 19 and 22 have a relatively large excitation current through their primaries and rectifiers 17 and
21 apply respectively to the rheostats 9 and 12 a corresponding high direct voltage. Under these conditions, the gates 7 and 10 are negatively polarized and the two tubes V1 and V2 cannot be ignited.
When the motor speed is other than zero, with the control system in the position defined above, the voltage of the generator G opposes that of the rectifier 32 'and the excitation current of the winding 25 decreases accordingly. Since the core 24 is less magnetized, the reactance of the windings 23 increases. The excitation current in the primaries of transformers 19 and 22 is reduced as well as the DC voltage across parts of rheostats 9 and 12, respectively. It follows that the polarization of the grids becomes less negative, and the tubes are ignited at every second half-period for an interval which is all the longer as the speed of the motor M increases.
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It is assumed that for the connections of circuits represented at 1 ?. figure Z., with l9in terrtzt: nr 1 and pusher 6 ierinûs, motor ï .., turned J ū = ¯s 7th direction r'I '3V:> YlCe "" ent or
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lifting.
So one way to make the system work was
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vage is to maintain contact 6 1'er, "" \ throughout the +; have "e and to adjust the actuator sblple'nent by varying the secondary circuit of the motor. The motor will have a torque or lifting to because ) three-phase ctristiou with tri excitation ;; h:; s. <e Faus¯1îbJ = <e.
The engine cST2ctÓristirues thus obtained are similar to the. c8ractrristiCl.'LJe 'motor speed-torque "repT4sent: 4th in Hg
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µ figure 2.
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However, the system makes it possible to obtain the .won.t4e other characteristics of the type of the Hi and ilg curves. of FIG. 2. They are obtained when, z 1- "i-bridge ,, e, the switch 31 is in contact with the terminal S4 while the push-button 6 is kept open. The two tubes TTl and V2 of the motor 1.1 are then placed in series in a phase of the motor circuit and their angle of co'ort-circuit is comm8nd mar 1? Motor speed. At zero speed, the i "npp.d211ce of the winding 18 "flent of sÚ1 'P3 is high (e because due to the entrainment of CO] 1T"' F1l1 of C5 is not
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not excited. It follows that the negative polarization of the grids
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is ? its minimum and that the tubes will be conductive during the maximum time.
The motor 1.i is therefore pr2tiollC'i'10nt. "'LientR in three-phase 5; j;: 2atZ'ïC ..' Ue and therefore develops a torque of Y! 1prr8, in the direction of the clock. When the speed of the motor 2 lJgo> ente, the voltage of the tacbyY1let generator G correspondingly increases the, magnetization of in, inductance R and therefore reduces 18 the activity of the winding 25 25. Hence the polarization of the windings. tubes Vl and V become more negative and the angle of arcing is reduced, possibly up to:; this bare the tubes no longer start for a given speed, o (teri <line "'9'2, 1 'the adjustment of the rheostat 29.
This adjustment can be made by e'1-lo-oé, rator as described above., For example, for L - # .- "
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an adjustment of the rheostat 29, the "speed-motor torque" curve of the actuator M can correspond to the lifting characteristic H1 of FIG. 2. By way of comparison, FIG. 2 also gives a curve H in broken lines representing the characteristic of motor which would be obtained with the same resistance in the secondary circuit of the motor as that used to obtain the curve Hl, but with a symmetrical three-phase supply of the primary circuit of the motor. The part of the curve H1 between points C and S is like a single phase motor characteristic with the desired resistance in the secondary circuit of the motor.
This means that, during the part of the curve between points S and C, the tubes V1 and V2 are virtually non-conductive. The part of the curve between points C and A shows how the conductance of the tubes gradually increases. The motor torque at point A is approximately the same as that obtained with a balanced three-phase excitation.
The characteristic represented by the curve H2 differs. of the curve H1 in that the resistance in the secondary circuit of the motor is smaller. A change in the setting of the rheostat 29 has the effect of raising or lowering point C, approximately the point of transition between single-phase operation and three-phase operation.
Lifting characteristics as represented by the curves H2 and H3 are advantageous, for example, in the case where the control system is applied to drawbridges which require a starting torque upon lifting or opening of the bridge. powerful which will decrease rapidly once the load is set in motion and especially sharply just before reaching the highest point.
One way of carrying out lowering operations with lifting gear control systems in accordance with the invention and illustrated in FIG. 1, is to keep contact - 6 open and to completely remove resistors 2, 3 and, = 4
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in the secondary motor circuit during the entire descent.
The. The descent control is then performed by changing the setting of the rheostat 29, the switch 31 being located
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in the position shown in the drawings.
Under these conditions winding 25 receives tm strong current from the rectifier 32 as long as the motor M is
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at rest. The reactance of the 2S windings is then low and the tubes V1 and V2 are polarized very negatively. These are
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therefore infinitely resistant. The motor is thus 8liel.ent in single phase and therefore has no starting torque. When an overload drives the motor in the downward direction, the generator G produces an increasing voltage which opposes that of the rectifier 32 and the tubes V1 and V2 are conductive for
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an interval of time which lengthens c'1'PLlt'1nt more than the speed of the mateur: nlgI1'8nte.
Consequently, the motor is now supplied in three-phase and produces motor torque in the direction of. lifting. The opposing couple slows down the downward movement of the
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charge. This opposite torque increases by ± lutent as the speed of the descent increases and its power can be variable according to the setting of the rheostat 29. FIG. 2 'gives a group of characteristics.
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"engine speed-torque" teristisues representative of this operation; they are designated respectively by D1, D2 and D3.
These curves son.t characterized by a torque nvl speed znro and by a passage â. equine tri-phase characteristics, 1ior> çes with increasing descent speeds.
Because the devices at Ülp '; d "nces Vl and V2 are electronic, the control system just described has a very small time constant. Although the chokes and transformers used involve time constants, these elements do not. lead -in case of currents as high and are more
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small from the triple spatial point of view electrical and (<1.?, g'1.: ti0ue, than the elements which should withstand the charging currents and voltages which must be controlled.
We can however
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get an even faster control reaction by using. electronic amplifying devices instead of the amplifying devices - - -tifs used in the preceding description. This will emerge clearly from the embodiment described in. present and illustrated in Figure 3.
Referring to figure 5 the primary terminals T1,
T2, T3 of a wound rotor motor M are respectively connected to the line ends L1, L2, L3 by means of an inverter to the contactor 41 which makes it possible to rotate, depending on its position, the motor in the line. 'one or the other way. The secondary circuit of the motor contains the resistors 42, 43 and 44 ', the actual value of which can vary as explained in the description of the embodiment of figure 1. A 4: 6 switch is used. inserted between terminals L2 and T2; when it is open it is in parallel with two discharge tubes Vl and
V2 connected between them back to back as in the embodiment of Figure 1.
The grid circuits of the tubes V1 and V2 pass, in the embodiment of FIG. 3, through a switch 47. The grid circuit of the tube V1 comprises a transformer winding 48 providing an AC component of the voltage. gate and a rheostat 49 giving a variable DC component of the gate voltage.
Another rheostat 50, in series with winding 48 and rheostat 49, serves as a source of constant, unidirectional gate polarization, when switch 47 is in the position shown in the figure. The grid circuit of tube V2 contains a secondary transformer winding 51, a rheostat 52, and a rheostat 53 to provide a constant amplitude gate voltage AC component, a variable unidirectional gate voltage and a constant gate bias, respectively. The windings 48 and 51 form part of a transformer TR, the primary of which is connected between the line ends L1 and L3. This
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transformer has three other windings: 1 secondary teeth ri ,, signGs respectively by 55, 56 and 57.
The secondary bzz5 feeds
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a rectifier 58 applying a constant voltage across the
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rheostat 50 inserts the grid circuit of the tube Vl. Likewise, the enrro1.eeJ, 'ent d.e transformer 56 supplies a rectifier 59 applying a constant voltage to the terminals of the rheostat 53 inserted in the grid circuit of the tube V2-
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The rheostat 49 is relayed: to a rectifier 60, the input terminals of which are joined to the secondary 61 of a transformer.
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TRl tower.
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The primary 62 of this transformer is supplied by the
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output of a 6x electronic amplifier. The transformer TR1 has another secondary winding bzz cuti supplies its rectifier 65 serving to apply a direct voltage to the rehostat 5n located in the grid circuit of the tube V2.
The ente. üion of 2.1 '' 'lJlific8, tor 63 is taken from the secondary coil 57 of the Top transformer. The input terminals of 1' # ... <. nlîfîcr.tevr are connected to the second windings .aires of three tï2n.sfor "" "'te1Jrs
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designated as 66, 67 and 68, respectively. The primaries of these
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transformers have one of their respective exti 1; Titls together. 7¯'one to uter while cl1f), orne of the three e; atr, 1 ... it "s res-
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aunts is reread to one of the three connections of the secondary circuit.
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of the motor, by the inten'di2ire of one of the capacitors designated respectively by 69, 70 and 71.
The transformers 66P 67 and 68 have been calculated from '' 'aniero to be r,' gntirjlernent saturated to a high degreeS 41 in normal service, so that the 2'rJplitude of their respective output voltages does not eYcÈ, the :: 'has in a way i -.> pTé.cialJle a given value c; u (-ls "' I be the changes of? -r15 the voltage C'e2ltrea These tr'è1, sforh", .. t. el; rs are, moreover, such Cue their output voltages have a sharp strength "'8 c" ol10.e. The CO; èr :: ens8't811rs 69, 7C and 71 sex> il - ;: it Î. ±; ire increase the tension (1 'ontr "r'uand the frc \ rï1JellCe,", up "lsnt8.
It follows that the resulting voltage is applied., Ux terminals el 'at the input of 2)]' - <
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plifier 65 is practically a function of the frequency .de .tension induced in the secondary circuit of the motor? and not variations in the amplitude of the. secondary voltage of the motor. Like the, frequency of the voltage induced in the secondary circuit, of a wound rotor motor depends on .113. slip frequency and is therefore an accurate measure of motor speed, the resulting voltage applied to amplifier 63 also changes with motor speed. It follows that the voltages applied to the rheostats 49 and 52 forming part of the grid circuits of the tubes V1 and V2 respectively, also vary according to the speed of the motor.
The rectifiers 58 and 59 are connected to the related rheostats 50 and 53 with a polarity such that the direct voltages applied to the rheostats oppose the unidirectional variable voltage components applied to the respective rheostats 49 and 52 and determine, for the tubes V1 and V2 , a cut-off bias when the motor is at rest, the voltage at the terminals of the rheostats 49 and 52 being, therefore, at a minimum. When the motor starts to move and increases its speed, the direct speed measurement voltages at the terminals of the rheostats 49 and 52 increase accordingly and cause the tubes V1 and V2 to ignite. for increasing intervals during each period of the cycle.
Under these conditions, the operation of the system of Figure 3 is similar to the operation. the descent described about the. embodiment of Figure 1. When, in the system of Figure 3, the switch 47 is placed in its other position, the es rheostats 50 and 53 are separated from the grid circuits of the tubes V1 and V2, so that these tubes are then only controlled by the control devices using the voltage as a function of the. speed. The tubes V1 and V2 will then be conducting for the maximum time as long as the motor is at rest and the firing interval will decrease as the speed of the motor increases.
Thus, the system works
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will work pratiq1Jerrent in the same way as in the case of the watch movement of the system of figure 1 J1101JV8 ": ent characterized by the" speed-motor torque curves !! H1 or H2 in figure 2.
In the embodiments of the type represented by
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figures 1 and 3, the C01IlèNH1de 8.utomati0ue, realism by means of the discharge tubes, allows to vary the c, r, -ct, 2ristin-Lies '' motor speed- torque !! between the limit characteristics of balanced three-phase power supply and single-phase power supply (zero torque at zero speed)
of the engine but does not allow the
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engine torque without the use of CO''TL '' '' 'nrle [1cldi- tional devices such as the inverter 41 of FIG. 3. However, it is also possible to develop control systems in accordance with.
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the invention of such a nature as inaction of co-m ,, ande of the tubes 8 discharge produces a reversal of the torque rotelac a selected speed of the engine. One such embodiment is now described with reference to Figures 9: 9 5 and 6.
Referring to the figure. 4, a 'r "ot"' the r rotor wound its primary terminals T ,, T2, Tg connected 'es res) 8ctively to eytr wït = s of line LI' L2, L3 and its secondary contains resistors 10, 10Z "104. A switch 106, inserted in the part of line Bzz L is open nund the electronic tubes designated below are in service.
A pair of tubes at. Vi and V2 discharge is I take
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parallel on the interriipte-Lir 106 and is arranged in the r4éYne way (read the pair of tubes Vi and Vi3 of figure 1. The grid circuits and the correlating devices:? l1'12 of the tubes V1 and V2 of Figure 4 are also similar to the corresponding circuits and devices of Figure 1.
In the
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aim to bring out this similarity and ds allow an easy comparison, the elements of cQ} 'rl1': '' '') nde of the tubes Vl and V2 of figure 4 carry the 1'neJ11es numbers of r "f" cznce inn the corresponding il) ments of 1 ;. Figure 1, except that we have at. la -ligure 4, added to these numbers the number hie !! or Tt] -Ti depending on whether
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the corresponding number in Figure 1 is one or two digits, respectively. For example, the grid 107, the winding, -of transformer 108, the rheostat 109, shown in figure
4, respectively correspond to clients 7, 8 and 9 of figure 1, and the grid 110, transformer winding 111 and rheostat 112 of figure 4 correspond respectively to elements 10, 11 and 12 of figure 1.
From the same point of view of similarity, the transformer windings 108 and 111 of FIG. 4 belong to a transformer TR2 whose primary 113 is connected between the line ends L1 and L3.
This transformer has other secondary windings among which the 114 and 115 corresponding to the windings 15 and 16 of the transformer T of figure 1. The rheostat 109 forming part of the grid circuit of the tube V1 (figure 4) receives a direct voltage. variable coming from a rectifier 117 supplied by a transformer 119, while the rheostat 112 inserted in the grid circuit of the tube V2 receives a variable direct voltage coming from a. rectifier 121 supplied by a transformer 122.
The primaries of transformers 119 and 122 are powered by the transformer winding 114 controlled by the choke winding 123 of a saturation choke R1 whose direct current control winding 125 is fed by two opposing voltage sources. 'one to the other, one of the sources being the input 126 of a generator-tachometer G and the other being a rectifier 132 supplied by a secondary winding 116 of the transformer TR2. The voltage component coming from the rectifier 132 is adjustable by means of a rheostat 100. The inductor winding 127 of the generator-tachometer G is supplied by a rectifier 128 also supplied by a winding: ment of transformer 115, a calibration rheostat 129 being provided in this embodiment.
It should be noted that the tubes V1 and V2 of figure 4 are ordered practically under the same conditions as the
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tubes V1 and V2 of figure 1, during operation the
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descent of the system shown in the latter figure. This is-
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that is, when the 'C1Otor, 1, in the figure, is at rest and the voltage of the generator-tachometer practically zero ;, the voltage applied to the saturation choke Ri by the rectifier 1PH magnetizes the core quite strongly of the self Rl so bare the. reactance of the coil "ent 122 ', is low and C11.1'1..111. cour *; t quite high runs through the primary of transformers 119 and 123.
Consequently the voltage components n, pÜÍ <: ll..1f "es at the variable parts of the rheostats 109 and 122 are sufficient to polarize the tubes jI- and V2 beyond the cut-off. These tubes are therefore infinitely resistant. at zero speed and CO starts to become conductive during longer intervals when the motor is running at higher speed * The system of figure 4 includes in alum a use of Vg and IS tubes ,. These tubes are ", é" i'ls'l'3: 1.t "'lont0s" back to back "so as to be able to conduct the current during the successive (1" ": 1- 9 /' rio0.83 of the voltage wave.
However, these tubes are connected to 311X connections of the thief r1 <ms of conditions such as, when they are conductive ;, 1 ::, voltage applied to, this iJxii tubes is out of phase with the voltage applied to. the pair VI and Vg. In this block, one end of the V3 Vtl pair is connected to the motor terminal Tg while the other end is fixed, at the end, 11it /, of line 11, so the secondary '. ^ 0 of a transformer Tlb whose primary is p12c' between the endings of lines Li and T, ij, The arrangement of the circuit d!, nl1Bseur of the two gr011DeS of tubes will emerge more c12ir2P8nt from l.'r ' tlJr12 of ClZ'CV: It t'r11v31ent of the primary of -; otecr re; cr, lsent6 to 7¯ ^ figure 5.
In figure 5, the terminals of the 'Ot8tll' and the extr.tr1itr's of lines bear the number rings of ia "f'e1-ce C'lJ 'in figure 4, and the three motor windings between the terminals" "i, T2 and T3 are denoted respectively by '.1,' 2 and W3 'The 1" \
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Windings 240 and 241 of transformer T4 are shown separately in Figure 5. Assuming flood alone. the pair of tubes V1, V2 is conductive and that the phase rotation of the voltage applied to the motor terminals is such that the latter produces a rising or advancing torque, it is bare, if the tubes V1 and V2 are kept non-conductive while the tubes V3 and V4 allow current to pass, the phase rotation of the voltages at the terminals of the windings W1, W2 and W3 is reversed.
Such reverse control is performed automatically by the grill control devices which will be described below.
Referring to Figure 4, it can be seen that the anointed grid circuits of tubes V3 and V4 are technically similar to those of tubes V1 and V2. The grid circuit 207 of tube V3 includes a transformer secondary 208 and a rheostat 209 in series. The grid circuit 210 of tube V4 includes a transformer secondary 211 and a rheostat 212 in series. The rheostat 209 receives a direct voltage 217 supplied by a transformer 219. Likewise, the rheostat 212 is supplied (,, by a rectifier 221 connected to a transformer 222. The transformers 219 and 222 are connected to the secondary 214 of a transformer TR3 in series with an inductive winding 223 of a saturation inductor R2.
The control winding 225 of this saturation inductor is connected to the terminals of the armature 126 of the generator G in series, with an adjustment rheostat 200.
The operation of the tubes V2 and V4 is similar to that of the tubes V1 and V2, except that the excitation of the control winding 225 of the saturation choke R2 is controlled only by the variable voltage of the generator G and does not depend of the voltage drop produced across the rheostat 100 by the rectifier 132. Consequently, when the motor and the generator are at rest, there is no voltage
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at the terminals of the control winding 225, so that the power of the winding 22S is 12xim1.1! "1. The windings of the transformers 219 and 322 are traversed for low currents so that the polarization of the 207 and RIO grids make the V and V tubes 4 conductors at most.
When the engine has
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a finite speed, and, for example, increasing, the self at saturation
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ration R2 is more and more magnetized and sees its reactpnce decrease so that the time of B.1TIorcage 'of the tubes il "and T4 decreases until naked, at a given speed of the engine ;, both
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tubes become and remain non-conductive.
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The two pairs of tubes operate from tp.l1e 1 -;>? Iére Cl'U 'at, at a given moment, a single pair of tubes lets the coiirant pass, and that, when the speed varies, we "' .ttein01 ' 2, a point of the characteristic where 1'1-Ine of the pulses ceases to occur while the other pair causes its ma.¯rcjps, fi C1'2 (1) 8 change of operation, the interval d '2'morcoge of 1 first jjcice of tubes is gradually pxnenf to. 2. ^ ro and then that of the other pair is gradually f1l1gment / j, .s¯17'? 7, ni # imxî <11.tmo The speed at which the feed of vne is fried, the area of tubes at the meter depends on the regulation of the potential sources of cOr <1.ynande.
Assuming that the field winding 137 of 1. n'¯r, trice receives a constant excitation, the value of the. speed can be chosen by adjusting the set of rh'osi, ^ ts 100 and 200.
These two rheostats are preferably single-ended or interconnected d.'vne harm way, cOTi1, YJe 1, * dashed line 220 shows. This adjustment can be made in stages, for example, in spite of the fact that the push-button 106 and the T4sistors 103,: L are not represented. ' 104 placed in the secondary motor circuit. If desired, the system can include an invesor, COE} JJ1.e celtli indicated in 141, so bare 1.'iiJversion, of the couple, obtained by means of the tubes, can be f "ire 8) very well at the ascent or 1, before going down or back.
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The inverter 141 can also be controlled by the aforementioned main control.
FIG. 6 gives a very characteristic "speed-engine torque" diagram of the system, representing the operation on lowering of a crane or hoist motor. Three different characteristics are respectively designated by D4, D5 and D6 a la. figure 6. Let, for example, the. characteristic D5.
One of the pairs of tubes will be conductive as long as the operating conditions correspond to the part of the curve between points B and E. At point B corresponds the maximum priming time. As we approach point E, the interval decreases, and, at point E, the pair of tubes ceases to prime while the other pair begins to conduct the current for a time which lengthens d the more so as the operating conditions of the engine approach point F on curve D5. During operation between points B and E, the motor torque drives at. lowering.
At the speed, defined by point E, the torque is reversed due to the reversal of the phase rotation of the voltage of the motor so that the latter undergoes an opposite or lifting torque that is all the greater as the conditions approach zero speed (point F). The speed corresponding to point 15 can be chosen by adjusting the layout of the control system, for example, by adjusting the two rheostats 100 and 200. In this way the operator can determine whether the motor characteristic will follow. the. curve D4, D5 or D6. Likewise, such a system can produce a torque reversal when driving up or forward at a desired determined speed, for example for the control of drawbridges.
While the embodiments of the invention described so far still make use of electronic discharge tubes, the plate circuits of which are inserted into the power supply. of the motor and which practically play the role of impedances
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adjustable, the invention includes' "'cheerfully electronic motor control systems which can give similar performances without having to insert charging tubes <1pias ie motor charging circuit this avi allows the eYl1') law of more;
these tubes and simplification of the "1iXil.Í" l.J'N1 circuits and accessories, compared to those required for tubes of larger capacity. Such control systems are shown in Figures 7 and 8 and the following description will clearly show.
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That this kind of electronic motor control system Il.'1J uses only a small number of tubes and. ^ 1;
- related control teeth, while or / it allows a continuous and gradual CO ': "1r1pnde continuous and gradual over a large rlt (- number of speed values - and torque, so that this system lends itself easily to various applications, for example, orders for lifting equipment, lifting
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screws, reversible motors for machine tools and other manufacturing mechanisms.
In figure 7, -a motor? .L with alternating current with rotor coil4 has its primary terminals Tl, l and fJ connected to the ends of lines L1, L2 and L3 by 11 ire d.'v: 1 circuit t supply including a reed el 'iY "1J /' dpnces d./'sign6 as a whole by N.
The secondary circuit or motor rotor comprises
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resistors a01 C) and; Z, 03 which can be CQurt-circnitees by, t8.pes by the intervention of oj; 4r; tevi cui has, preferably, at its disposal a main command (not re - presented).
The network. N includes primary windings 304,
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505, 506 and z07 of four trûnsfor: n'lte1.1rS Rl, 2, R3 and R4. The secondaries of these transformers are dpsÍFJ1f: s respectively by 70s,: 309p ..10 and 311. The four primary <:, 04,? 05, 506, 307 are all in series so that they form the branched bolts. of a bridge.
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These primary windings 304, 305, 306 and 307 act as variable impedances, and the magnitude of these impedances is controlled by the corresponding secondary windings depending on whether they have low or high impedance. If, for example, the impedance values of the four primary transformer windings are equal so that the reed N is balanced, then the three-phase supply to the motor is maximally unbalanced and the motor is supplied approximately single-phase. Under these conditions, the engine has zero torque at the start. If the primaries 304 and 306 have a minimum impedance while the primaries 305 and 307 have a maximum, the motor is roughly powered as if the terminal T1 were connected directly to the line end L1, and the. terminal T2 to line L2.
The phase rotation of the voltages applied to the terminals T1-T2. T2-T3, T3-T1 is then in the same direction as the phase rotation of the polyphase voltage between the ends of lines L1-L2, L2-L3, L3-L1. Therefore, the motor will produce torque at all speeds, for example, in the forward or upward direction.
Conversely, if windings 304 and 306 have high impedance and windings 305 and 506 have low impedance, the motor will be powered approximately as if terminal T1 was connected directly to line end L2 and terminal T2 to line L1. The phase rotation of the voltages applied to the terminals of the motor is opposed to that of the line voltage and the motor develops a three-phase torque directed in the opposite direction, that is to say on the descent or the return.
It can therefore be seen that by gradually adjusting and varying the impedance of the circuits of the secondary windings of the transformers, the motor can be made to operate according to different ca.ractéristics included between the above-mentioned limit conditions.
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In order to achieve such a C017l.m: = mc1 e, the secondary erlroulements 308 and 310 are connected in series in the plate circuit of a discharge tube E1, for example ;, of the gas type known under the thyratron number. Likewise, the secondary windings
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Transformer units 309 and 311 are wired into the plate circuit of another similar electron tube designated 8.
During the operation of the CO''11) 11pnde device, the secondary voltages induced in the transformer windings 303 and 310 serve as voltage p180V8 pu tube El; and likewise, the secondary voltages induced in the windings 70 and t11 supply the voltage at 1. <1 'the plate of the tube 82. The tubes E1 and E2 operate practically as variable impndance devices whose instantaneous value can be varied by means of the associated control or gate circuits.
The grid 316 of the tube El and the grid 317 of the tube E2 are interconnected by means of a group of resistors
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series 318, 519, S20 and il; 21. The SO @ 118 of resistors 318 and if ± has a value equal to the. sum of resistors 720 and 521 so that point C represents the electrical midpoint of the voltage drop across the grid resistors placed in series. The variable part of a rheostat 022 is connected between point C and the common cathode connection of the tubes.
This rheostat receives a variable direct voltage coming from a
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-ipprodriée voltage source, represented here by a rectifier supplied by an auxiliary transformer, the primary of which can be connected between the lines Li and L3 estreits. The voltage drop in the variable part of the rheostat 322 applies a constant bias to the tubes E1 and E2 which can be of such direction and value as to tend to hold both tubes at. their maximum conductance, so that the tubes prime for their longest intervals.
We
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can however work with polarization conditions given by the rheostat 322, such as the tubes E1 and E2
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normally remain infinitely resistant; well, the grid polarization may still have a value between the two aforementioned limits, for example, so that the tubes operate with medium strike and medium conductance.
An auxiliary circuit 325 is connected to points A and B, to the group of series resistors; it comprises two control voltage sources linked together. One of these sources consists of a pilot generator 326 mechanically joined to the rotor of the motor M, as shown schematically by the dashed line 327. The pilot generator 326 is of the tachometer type and therefore produces a continuous voltage practically proportional to the speed of the motor. , and of polarity determined by the direction of rotation of the motor.
The second voltage source of circuit 325 is represented by a potentiometer 328 supplied by a suitable DC voltage source, embodied here by a rectifier 329 itself supplied by a transformer 330 whose primary winding can also be connected between the ends of lines L1 and L3. The rheostat 328 is provided with a number of sockets including one at the. times is connected to point A of the aforementioned group of resistors. The intermediate tap of the rheostat 328 can be selected by the operator, for example, by means of a main control (not shown) which at the same time adjusts the aforementioned resistances 301, 302 and 303 of the secondary circuit of the motor.
The polarity in which the pilot generator 326 and the rheostat 328 are connected is such that the adjustable voltage drop across the variable part of the rheostat 328 is opposite to the variable voltage of the generator. When these two voltages are equal, only the constant bias voltage supplied by the rheostat 322 influences the gate circuits of the control tubes.
This case corresponds to the moment when the motor M rotates at a single determined speed, the value of which is defined by a chosen setting of the rheostat 328. When the motor rotates at a speed
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different, the circuit 525 applies a voltage, resulting determined between the points A and B of the group of resistors ;, and the polarity of this voltage depends on whether the speed of the motor is below or above a given value. Such a tendency
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sion defined ouelconcue s' p joute to the bias voltage of the rheostat 322 in the gate circuit of one of the tubes and is subtracted from the. bias voltage of the gate circuit of the other tube.
Therefore, when the motor is running at a different speed than above, one of the tubes becomes more
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driver and otter is less so. That is -? -> - to say that in the case of use of thyratrons, the firing angle or the conductivity interval of a tube is increased during the stripping angle or the conductivity interval of the other tube decreases. This brings about a change in the load of the two groups of secondary transformer slow windings and the distribution.
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of the impedances between the coils P04 '505 a06 and? 07 of the network N is modified.
The voltage distribution between the motor terminals is also changed correspondingly, so
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The command for the "speed-torque" operation of the motor varies accordingly.
The description of an application: '1p.rtj cll1ip.re du. control system, 1 lift and. the descei-itp, of a hoist motor will be given now.
It is assumed that ;, for the operations to be described ;, the bias voltage supplied by the rheostat 322 a value
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such that the tubes El and S2 are conductors ¯end. ^ - n an average interval, so that the transformer windings vr >> -. res of the network have a value of imp / 'd2J "lCe The distribution of the impedances of the reed is? when equilibra and the motor is 8.) '; Jroxirr2ti'lTe "ent 11'Ti6'i2tr 2n single-phase so that it 8. a torque lîr2, ti" îJe'r: zero mt at speed 7 ,, - 'ro, as long as the grids of tubes E1 and E2 receive only the bias voltage of rheostat 322.
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To obtain descent operation, 'the rheostat
328 is set so that the socket D'1 is connected to point A -, of the tube grid circuit, as shown in figure 7.
With this setting, the rheostat 328 is outside the auxiliary circuit 325 and has no effect on the operation of the cathode. When the engine? is off, the control voltage component from generator 326 is zero. Therefore, the circuit 325 does not create a voltage between the points A and B of the gate circuit, and there is always as a bias only the voltage supplied by the rheostat 322. As seen above. ,. the motor torque is zero at zero speed. This case corresponds to point F1 of the "speed-torque" diagram in figure 9.
If an overload weighs on the motor M, it will make the motor run in the direction of descent. As the engine speed increases, generator 326 develops a correspondingly increasing voltage of defined polarity. The resulting voltage drop across the group of resistors between points A and B is opposed to the constant gate bias coming from rheostat 322 which is part of the E1 tube grid circuit while it is additive with respect to bias constant grid of tube E2. It follows that the tube E1 is made to work with a greater firing angle and is therefore conductive during increasing intervals.
Conversely, the tube E2 decreases its priming time and therefore has a lower resulting conductance. The resulting decrease in the impedance of the tube E1 increases the load on the secondary transformer windings 508 and 310 and decreases the impedance of the associated primary windings 304 and 306. At the same time and for similar reasons, the resulting impedance of the transformer. primary windings 305 and 307. Consequently, the distribution of voltages between the motor terminals gradually tends towards a symmetrical three-phase supply, the phase rotation of
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these voltages being identical to that of the voltages between the ends of lines L1, L and L3.
With this phase rotation, the motor develops a lifting torque which counteracts the downward thrust of the overload. This mode of operation of the
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engine corresponds to the. characteristic Dl of counter-torque on the descent, of figure 9.
If the system is set to the second position of
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descent, the tap D'2 of the tliéostzt bzz'8 is read again at point A, so that there is now between the points D 'and D'z of the rheostat 338 a relatively low voltage drop coming from the rectifier S29. When the: 1 = otevr 'ia zero speed, .the control voltage component due q 18 g>' nr.% Tx "1, ce., I lote K36 is equal to. Zero so that only the drop 1 -; voltage D'1-D'N is applied between points A and B of the own gate circuits, by circuit 325. This voltage drop
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is added to the. constant grid polarization provided ner rhost ^ t t ;: 22 for tube Eg and subtracted for tube Dl.
The resulting grid polarization of tube E1 is therefore smaller and the latter becomes less conductive, while tube E2, whose resulting grid polarization is larger, conducts - making longer intervals. It follows
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That i> 1,, j.; Ô, nce of windings 304 and s 06 is i'1i ':(' 11entpe and that of windings 105 and zozo di '' '1inll / e.
The motor terminals now receive a voltage, tZ'2J1'L ^ See eissy ",, / triC'l.J8 in a bare 1; phase rotation of the voltages between these terminals is or.posed to that of the voltage of line between the e, - ,: t1 "mits L1, Li. and L 3 'The motor thus produces a desceY1sional torque E1, L2 3
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8, corresponding zero speed, for example, "'11 point G :: of curve D2 in FIG. 9.
When the speed of the motor drops -u-7.e-nte, 1 generator 320 provides an increasing voltage yes s / qppDse at the voltage drop D 'ID' 2 'We will therefore reach a position where the voltage of the generator balances it exactly. fall
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voltage taken from the rheostat 328. Under these conditions, the fixed grid bias supplied by the rheostat 322 acts alone, and the impedance of the network N is distributed equally so that the motor is supplied so as to have a torque no. The speed at which this occurs is given at point F2 in Figure 9. When the motor speed increases beyond this value F2, the motor torque is reversed and the motor opposes the downward movement of the overload.
This happens in the lower part of the. characteristic D2 beyond the poirtF2. When point D'3 of rheostat 328 (fig. 7) is connected to point A (third lowering position), the operation is similar to that described last except that, at zero speed, the torque at descent is increased until having the value indicated in G3 of figure 9, and the reversal of the engine torque occurs at a higher descent rate than before, as can be seen at point F3 of characteristic D3. It is therefore clear that the speed at which the counter-torque begins to act is determined by the adjustment of the rheostat 328.
It has been assumed that during these different operations of the motor on the descent, the resistance of the secondary circuit of the motor M remained fixed, so. that the resistors 301, 302 and 303 (fig. 7) intervene entirely at maximum resistance.
If you want to use the control system in question for lifting operations, the rheostat is set so as to, for example, connect point H'2 to point A. In this case, there is a voltage drop relatively large between the points D'1 and H'2 of the rheostat 328 which is applied between the points A and B, when the engine is stopped and the voltage of the generator 326 is zero. This voltage applied between the points A and B by the rheostat 328 is of opposite polarity to that which had been obtained by the rheostat 28 during operation at A downhill.
This high voltage of reverse polarity is opposite '
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to the. gate bias provided by the ri'7rpSt ^ i; 52P in the grid circuit of tube 1 and is so deep that tube E1 grows for its interval of t "'1'1'r; s: 1J8xi"' uln. Similarly, the angle of orifice of the tube C2 is "'Menf at the mini- .rovfv ov at zero .. With this rr <, glpge, the windings 04 and? 06 of the rc-bucket IIi have their 1 < Tp * d? Nce Y1Üli '(d'M and the e111'oule,; r; nts? 05 and, 07 their irr'padance (1J, "' xi"; lJ.: ', 1.
Therefore, the! 'LimeY.1t; :: tion of the motor is three-phase with the minimum of d.rscizi.irre, that is to say with a distribution of' 0112se p, 1) ,; rozim: "tiv8Clent sjTn trirue and a rotation of pnpse of the voltages between the terminals of the motor identical to that existing between exti À .. 5t's of lines LI 'L8 and L3 "P2T therefore, at zero speed, the motor develops a C01.J-, pie power re ; * r. "scnti, p ^ r exe, -, nle-, by noint K8 of 1? c ^ ractristi.i? e They of 1? figure 9. If the lifting speed increases, the tension produced by the lifting speed becomes more and more effective.
This voltage has.; * Intein..m: reverse polarity. n a certain speed this tension. de, l.8, s! n ;; r? trice balances the voltage drop relatively /1.ev'e between points D'1 and H'8 of rheostat 388 so rr1.1'9. this noifent the imped-nce of the network N is distributed from f2con / 3le and I bare the rooter is? li3'n2nt ^ with a dn'sr - ', n, uilibre "() l-'xj:' T1um In (l '21Jtres' words, at this speed, the motor torque is zero. This CD is represented ps.r the point P2 on 12. curve H2 in figure 9.
When 1F motor speed exceeds 1. '' P0 speed, the motor torque is reversed and therefore acts CO, 1JI e counter-torque.
When the rheostat 3É? S is 8jUSt / do so that the point ri'8 (fig.7) is connected to the painted 3., the C;? I '? Ct ..!. D, stl011e of the motor follows the given conditions by lux curve 1-T in figure 9. That is, at zero speed the torque of è ''; 1p, rr "-1ge, reprp.sent2 by K3, is r4dui-t, thus than 1 "speed P3 to 18 than 1
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the motor torque is reversed .. ¯ Another lifting characteristic is shown at
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Figure 9 by. curve Hl. This c8.rpct: risti0ue gives a:
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zero torque at 100% lifting speed and corresponds, from a gender point of view, to a "motor speed-torque !!" diagram, with fully balanced three-phase power supply.
Such a power supply can be obtained in the system of FIG. 7 by removing the network N in the power supply circuit and connecting the ends of lines L1 and L2 directly to the respective motor terminals T1 and T2. The device making these connections is not shown in Figure 7 but may be similar to that of Figure 8 consisting of an RC contactor described below.
Although, in the previous description of the engine operating modes, no allusion was made to a change in the setting of the resistors of the secondary 301, 302 and 303, it is understood that the "engine speed-torque" characteristics can still be observed. modified by changing in addition the value of these resistances between the maximum and zero.
In the system shown in figure 7, each tube and its associated transformer only operate during each second half period. Such a half wave control is sufficient for certain applications. If, however, a two-wave control is desired, it suffices to add a second to each tube. overturned tube. The grid circuits of these additional tubes can be similar to the circuits of the tubes E1 and E2. But there is another way to achieve a two-wave command, which will be explained in the. description of the following embodiment.
Referring to Figure 8, it can be seen that the terminals T1, T2, T of a wound rotor motor are connected to the ends of respective lines L1, L2, L3 by means of inverters, shown as part of a Single RC reversing contactor, although it is understood that separate contactors or other reversing devices may be used instead. Between the terminals T1 and T2 and the ends L1 and L2.
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There is also a network 11 composed of c, utre chokes Si, Sp, 8;) and 84 .. Each choke a winding of i ^, d "nce 404, 405 406 or 9¯O07 and a control winding 408, 409, 47¯0 01- '411.
The i ';] pedance of the self windings is maximum when the con? Llcde windings are not supplied and dev "1nW d¯'17t71t more than the exci t8, tion of the coelent coil? , i - nc3e increases.
As we know, the salt ± îq1Je enr01Üerlent of a? such a saturation choke is composed of two parts whose effects of 5.l1 <: 11Jction on the winding of CO''11l11nIl (3e are r'cuuil3.br ^ s of f "con due the cot.rc. AC nt yes through them does not induce any voltage d8ll.s 1 'etRro vl e #; = at t of cOnL'I1.8nde. The connection of the inductive windings to each other and to the motor terminals thus C1U'i'llX extrpY11itÂs of lines, and the connection of the coils 408, 409, 410 and 411 to each other, are similar to the corresponding chords of Figure 7 and therefore <4t ± described above.
When the changeover contactor RC is in nnns 1 .'- 'position indicated at. in the figure, the network dirp (', dnnces is cormecV between the line ends and the motor terminals of If JT1yre Banière than the network N of figure 7. When the contactor RC is in its other position, the rRS8? A is disconnected, in figure 8, from the power supply circuit and the ends of lines Li and L2 are connected directly to the respective terminals
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of the engine Tl and T2.
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The control windings 408 and 410 are inserted into the plate circuit of the tube II and the control windings 409 and 411 are also placed in the plate circuit of the tube Ep.
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The plate circuits of these two tubes are supplied by the
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secondary 431 of a transformer Tn whose primary 433 is connected between the line ends Txg and L3. The grid 416 of the tube '1 and the grid 417 of the tube E2 are interconnected by 1 -interr. (Edi, ire of a group of resistors series 418j 1.1, g :;
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420 and 421. A grid voltage transformer Lj, 37i is piled to the electrical center of the group of resistors and is supplied to it.
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by the secondary winding 434 of the transformer TR through a phase shifter circuit.
The midpoint C 'of the secondary of transformer 433 is connected to rheostat 422. This rheostat acts as a voltage divider and is supplied by a rectifier.
423 itself driven by another secondary 424 of transformer TR. The variable part of the rheostat 422 gives a constant grid polarization, for example of a magnitude such as to keep the two tubes E1 and E2 moderately conductive.
An auxiliary circuit 425, which includes two rheostats
428 and 435 in series, is connected to points A and B in the grid circuits of tubes E1 and E2. The rheostat 428 receives a DC voltage from a rectifier 429 supplied by a transformer winding 430. This rheosta.t corresponds to the rheostat 328 of FIG. 7 and makes it possible to. adjust the motor characteristics in the manner described previously with reference to figures 7 and 9.
The 'reostat 435' receives a variable direct voltage corresponding substantially to the speed of the motor M, this voltage being derived from the secondary circuit of this motor in the following manner.
Three transformers 436, 437 and 438 are connected in series with respective capacitors 439, 440 and 441 to the three phases of the secondary circuit of the motor. Rectifiers 442, 443 and 444 are respectively connected to the terminals of the secondaries of these transformers. The rectifier output circuits are all connected in parallel across the terminals of the rheostat 435. A capacitor 445 may be provided to filter the rectified voltage. Transformers 436, 437 and 438 are highly saturated so that the magnitude of their respective output voltages does not significantly exceed a given value regardless of variations in the input voltage. The capacitors 439,
440 and 441 are advanced devices.
The resulting output voltage across rheostat 435 is nearly proportional
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tional to the frequency of the voltage induced in the secondary circuit of the motor and therefore to the speed of the latter. This circuit
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therefore plays an analogous role o. In generator nīlote? '' '6 of the form of ex4ciitio.a of Ip figure 7. When the reed N is inserted into a system of the kind in figure 8, the operation is very similar to the descending operations described above with reference to. figure 7.
It should be noted however that
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the angle of 8: TlOrç2ge of the tubes Ei and En is co.rrt: r "'J1r'J, 8 by a resulting grid voltage comprising an alternating CO' '' '' 0os2ntA derived from the transformer 433. Consequently a Voltage variation in circuit 425 results in a phase shift of the AC gate voltage from transformer 433 relative to the blade voltage supplied by transformer 431.
A diode or rectifier valve 446 is connected to the terminals of the control windings 408 and 410 of the saturation inductors. A similar 417 straightener is in parallel on
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cow ^ .nde 409 and 411 enrollees.
These straighteners are preferably gas discharge tubes. The polarity of their connections is such that they do not allow any current to pass during the intervals in which the tubes El and E2 are respectively conductors. At the end of a
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interval of n110rça, age of. tube L19 for example; the reverse current due to the self-induction of windings 408 and 410 passes through tube 446.
Consequently the time during which the windings 408 and 410 are supplied is prolonged beyond the inter-
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during this time the tube E1 is conductive and may comprise a large part of a complete period. The tube 447 also allows the passage of the reverse current coming from the windings 409 and 411.
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In figure 8, the rheostat 438 served by the opf; Í'2, tor has three chosen taps D'19 D'2 and D'3 for the downhill operations illustrated by the curves, Dl> D2 or D3
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of figure 9. For lifting operations, the contactor, RC is inverted so that the control of the saturation chokes is disconnected, and to vary a characteristic of the motor there is nothing else to do but to change the total resistance of the motor secondary circuit.