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"Dispositif de commande pour appareils d'enroulement, notamment pour machines d'extraction".
Dans le fonctionnement des appareils d'enroulement, et notamment des machines d'extraction, il est très important que la vitesse de la machine n'excède pas une valeur prédéter- minée, non seulement pendant les périodes de vitesse constante, mais également pendant les périodes d'accélération et de ralen- tissement. Pendant cette dernière période,la limitation de la vitesse est particulièrement importante vu que la possibilité de freiner la machine sur une certaine distance dépend du degré de changement de la vitesse.La vitesse d'enroulement est habitu- ellement limitée par des régulateurs mécaniques, par exemple
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le dispositif appelé contrôleur dé Lilly, ou par des appareils électriques pourvus de relais à voltage maximum, alimentés par une génératrice-tachymètre à courant continu.
Les régulateurs mécaniques sont très coûteux et encombrants, et les appareils électriques à relais à voltage maximum ne sont pas absolument sûrs car le relais ne fonctionne pas toujours de la manière désirée, par exemple dans la cas d'une interruption dans le circuit de courant du relais ou lorsqu'un défaut @ de fonctionnement survient dans la génératrice-tachymètre.
La présente invention se rapporte à des moyens électriques pour limiter la vitesse de l'appareil d'enroulemen c et différe principalement des dispositifs électriques connus antérieurement pour le même usage, en ce qu'ils consistent en un relais à voltage minimum alimenté par une génératrice- tachymètre triphasée montée en série avec une résistance dont la valeur dépend de la position de la cage. Si la génératrice- tachymètre est couplée directement au moteur d'enroulement, elle est conçue pour une vitesse synchrone plus élevée que celle du moteur, ou si: elle est couplée au moteur à l'inter- vention d'un engrenage réducteur afin d'obtenir pour la géné- ratrice-tachymètre une vitesse inférieure à la vitesse synchrc ne pour une vitesse synchrone du moteur d'enroulement.
Le stator de la génératrice-tachymètre est relié au même réseau de courant alternatif que le moteur d'enroulement, et son rotor est relié au relais à voltage minimum en série avec la résistance précitée.
En utilisant une génératrice-tachymètre triphasée, connectée comme décrit ci-dessus, on obtient aux bornes du relais à voltage minimum une tension diminuant avec l'augmen- tation ±de la vitesse de la génératrice-tachymètre, de sorte que le relais sera libéré lorsque la vitesse de la machine dépasse une certaine valeur. Le fait que la génératrice-tachy
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mètre tourne à une vitesse inférieure à la vitesse synchrone lorsque la machine est à la vitesse normale, assurera une certaine tension du rotor pour la génératrice-tachymètre, même lorsque la vitesse de la machine dépasse la normale.
Dans la présente disposition, le sens de rotation de la génératrice-tachymètre doit nécessairement être le même que celui du champ tournant du stator afin d'obtenir un volta- ge décroissant aux bornes du relais à voltage minimum lorsque la vitesse de la génératrice-tachymètre augmente. Dans le sens de rotation opposé, le voltage du rotor de la génératrice e tachymètre croîtra avec l'augmentation de vitesse de la machi et dépassera le voltage du rotor à l'arrêt.
Etant donné le fonctionnement du dispositif d'enrou lement dans les deux sens, il est par conséquent possible, se- lon l'invention, soit de disposer deux dispositifs de limita- tion similairesjcomme on l'a décrit, un pour chaque sens de rotation, soit d'employer un seul dispositif de limitation comportant un relais à voltage minimum et un relais à voltage maximum, tous deux en série avec la génératrice.
Aux dessins ci-annexés on a représenté aux figures 1, 2 et 3, 4 deux formes de réalisations différentes de l'invention.
A la figure 1, l'appareil d'enroulement est dési- gné par 1 et le moteur d'enroulement par 2. 3 et 31 sont deux génératrices-tachymètre triphasées, couplées au moteur 2.4 et 41 sont des relais à voltage minimum en série avec des résistances 5 et 51 dont les valeurs ohmiques dépendent de la position de la cage, tandis que des résistances régla- bles fixes 8 et 81 sont reliées aux bagues collectrices des génératrices-tachymètres 3 et 31. 6 et 61 sont des bras de contact faisant partie des résistances 5 et 51, et 7 et 71 sont des cames reliées à l'indicateur de profondeur de la machine, déterminant la position des bras de contact 6 et 61 selon la position de la cage.
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A la figure 2, qui montre les conditions en cas d'entraînement dans un sens, V indique la distance parcourue et par la cage, h la vitesse de la machine. E3 est la tension de la génératrice-tachymètre, active dans ce sens de rotation, et E5 la chute de tension dans les résistances 5 et 8. E2 indique la tension de la génératrice-tachymètre en cas d'enrc lement à vitesse normale, et E4 est la chute de tension du relais à voltage minimum.
Comme représenté par ce schéma, le relais 4 est réglé de telle façon qu'il est libéré seulement pour la tension E4 aux bornes du relais, qui est plus faible que la tension E2 existant entre les bornes du relais pour l'enroule- ment à vitesse normale n Cette marge est nécessaire en rain de la difficulté qu'il y a à maintenir une vitesse d'enroule- ment absolument constante.
Pendant les périodes d'accélération et de ralentis= sement,lorsque l'enroulement se fait à des vitesses inférieu- res à n2, le voltage E3 de la génératrice-tachymètre 3 devien- dra plus grand lorsque la vitesse d'enroulement est réduite, et pour pouvoir employer le relais 4 comme limiteur de vitesse même à cette faible vitesse variable, un v<age suffisamment grand E5 doit être soustrait du voltage E3 pour chaque valeur de la vitesse de rotation, pour assurer que le rapport de voltage aux bornes du relais 4 soit le même qu'à la vitesse normale. Ceci est obtenu en faisant varier la résistance 5 au moyen de la came 7.
Comme représenté par le schéma,Fig.2, la même marge est présente, même dans ce cas, entre le volta- ge normal E2 aux bornes du relais 5 et sa chute de tension E4:
Pour permettre d'employer le dispositif décrit aux différentes valeurs de la vitesse d'enroulement maximumr, une résistance réglable est avantageusement interposée dans le circuit du relais 4.
En utilisant un relais à voltage maximum faisant fonction d'un des relais, il est possible de supprimer l'une--
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deséénératrices-tachymètres précitées. Les avantages seront les mêmes, en particulier concernant les fautes survenant dans le circuit de relais, parce que les bobinages des relais aussi bien que les contacts seront reliés en série.
Cette disposition est représentée aux figures 3 et 4.A la figure 3, 1 désigne l'appareil d'enroulement, 2 le moteur d'enroulement, 3 une génératrice-tachymètre asynchrone triphasée, 4 un relais à voltage minimum, 5 un relais à voltage maximum, 6 une résistance réglable et 7 une résistance de réglage de vitesse. 9 désigne un disque à camesrelié à l'appareil d'enroulement et à transmission telle que les cames 9u et 9n commandent le bras 10 dans leur mouvement d'actionnement vers le haut et vers le bas, respectivement.
Le bras 10 lorsqu'il est actionné par les cames 9u ou 9n, fait tourner le segment denté 8 qui fait tourner l'axe du rhéostat 7 par actionnement du pignon qui est fixé sur ce dernier.
A la figure 4 on a montré comment le voltage de la génératrice-tachymètre varie en relation avec le sens et la vitesse d'enroulement.V désigne la distance couverte par la cage et n la vitesse de l'appareil d'enroulement. E désigne la partie du voltage du tachymètre qui est appliquée aux bora nés de chacun des relais. Lorsqu'on remonte, le rotor de la génératrice-tachymètre et le champ du stator ont le même sens de rotation, et, ainsi, le voltage du rotor diminuera avec l'augmentation de la vitesse.
A la vitesse normale n2, le voltage E2 est appliqué aux bornes du relais à voltage mini- @ mum 4, mais sa chute de tension E4 est quelque peu plus faibl par suite des difficultés que l'on rencontre à maintenir constante la vitesse d'enroulement pour différentes charges, et elle correspond à une vitesse d'enroulement n3.Lorsqu'on déroule, le rotor de la génératrice-tachymètre et le champ de rotation du stator tournent en sens opposés pour autant que la connexion de la génératrice-tachymètre au réseau ne
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soit pas inversée. En conséquence, le voltage augmentera avec l'acroissement de la vitesse. Pour une vitesse décrois- sante normale, le voltage sera E6.
Afin d'assurer la même marge de sécurité de l'action de libération que dans le cas où l'on remonte, le relais à voltage maximum 5 ne sera libéré que lorsque le voltage aura atteint E8 et la vitesse d'erou- lement n 5.
Pendant les périodes d'accélération et de ralentis- sement, lorsque l'appareil d'enroulement tourne à une vitesse inférieure à n2 et n4 respectivement, la tension aux bornes de la génératrice-tachymètre 3 sera plus élevée lorsqu'on remonte, mais plus faible lorsqu'on déroule, qu'à la vitesse normale. Pendant la période complète d'accélération et de ral tissement, il est possible de maintenir la même marge de libé- ration ou .déclenchement pour le re@lais 4, par suite de l'action du bras 10 qui, actionné par la came 9u, fera tourner le rhéostat 7 et entraînera une résistance plus grande, avec pour résultat une réduction de voltage E3 à la remonte.
Les conditions sont inverses lorsqu'on déroule, et la chute de tension dans le rhéostat 7 sera diminuée de E7.
Le circuit de courant pour les contacts des relais 4 et 5 peut= être employée pour libérer le frein de secours ou pour émettre un signal. En disposant différents relais minimum et maximum avec leurs bobinages en série, établis pour déclencher à des voltages différents, plusieurs combi- naisons de déclenchement et de signalement peuvent être obtenues.
Si la génératrice-tachymètre est connectée de tell-: façon que sa séquence de phases/est renversée simultanément avec le moteur d'enroulement, le relais à voltage maximum 5 peut être omis si les contacts du relais 4 sont shuntés lorsque le voltage du moteur d'enroulement est déconncté.
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"Control device for winding apparatus, in particular for extraction machines".
In the operation of winding devices, and in particular of extraction machines, it is very important that the speed of the machine does not exceed a predetermined value, not only during periods of constant speed, but also during periods of constant speed. periods of acceleration and deceleration. During this last period the speed limitation is particularly important since the possibility of braking the machine for a certain distance depends on the degree of speed change. The winding speed is usually limited by mechanical regulators, for example. example
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the device called the Lilly controller, or by electrical devices provided with maximum voltage relays, powered by a DC tachometer generator.
Mechanical regulators are very expensive and bulky, and maximum voltage electrical relay devices are not absolutely safe because the relay does not always operate as desired, for example in the event of an interruption in the current circuit of the relay or when an operating fault occurs in the generator-tachometer.
The present invention relates to electrical means for limiting the speed of the winding apparatus and differs mainly from previously known electrical devices for the same use, in that they consist of a minimum voltage relay supplied by a generator. - three-phase tachometer mounted in series with a resistor whose value depends on the position of the cage. If the generator-tachometer is coupled directly to the winding motor, it is designed for a synchronous speed higher than that of the motor, or if: it is coupled to the motor through a reduction gear in order to obtain for the generator-tachometer a speed lower than the synchronous speed for a synchronous speed of the winding motor.
The stator of the tachometer generator is connected to the same AC network as the winding motor, and its rotor is connected to the minimum voltage relay in series with the aforementioned resistor.
By using a three-phase generator-tachometer, connected as described above, one obtains at the terminals of the relay at minimum voltage a voltage decreasing with the increase ± of the speed of the generator-tachometer, so that the relay will be released. when the machine speed exceeds a certain value. The fact that the tacho generator
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meter rotates at a speed lower than the synchronous speed when the machine is at the normal speed, will ensure a certain rotor voltage for the generator-tachometer, even when the machine speed exceeds the normal.
In this arrangement, the direction of rotation of the generator-tachometer must necessarily be the same as that of the rotating field of the stator in order to obtain a decreasing voltage across the terminals of the minimum voltage relay when the speed of the generator-tachometer increases. In the opposite direction of rotation, the voltage of the rotor of the generator and tachometer will increase with the increase in speed of the machine and will exceed the voltage of the rotor at standstill.
Given the operation of the winding device in both directions, it is therefore possible, according to the invention, either to have two similar limiting devices as has been described, one for each direction of rotation. , or use a single limiting device comprising a minimum voltage relay and a maximum voltage relay, both in series with the generator.
In the accompanying drawings, there is shown in Figures 1, 2 and 3, 4 two different embodiments of the invention.
In figure 1, the winding apparatus is denoted by 1 and the winding motor by 2. 3 and 31 are two three-phase tachometer generators, coupled to the motor 2.4 and 41 are minimum voltage relays in series with resistors 5 and 51 whose ohmic values depend on the position of the cage, while fixed adjustable resistors 8 and 81 are connected to the slip rings of the generator-tachometers 3 and 31. 6 and 61 are contact arms forming part of resistors 5 and 51, and 7 and 71 are cams connected to the depth indicator of the machine, determining the position of contact arms 6 and 61 according to the position of the cage.
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In Figure 2, which shows the conditions in case of drive in one direction, V indicates the distance traveled and by the cage, h the speed of the machine. E3 is the voltage of the generator-tachometer, active in this direction of rotation, and E5 is the voltage drop across resistors 5 and 8. E2 indicates the voltage of the generator-tachometer in the event of rewinding at normal speed, and E4 is the voltage drop of the relay at minimum voltage.
As shown by this diagram, relay 4 is set in such a way that it is released only for voltage E4 at the relay terminals, which is lower than the voltage E2 existing between the relay terminals for the winding to. normal speed n This margin is necessary in view of the difficulty of maintaining an absolutely constant winding speed.
During periods of acceleration and deceleration, when the winding is done at speeds less than n2, the voltage E3 of the generator-tachometer 3 will become greater when the winding speed is reduced, and in order to be able to use relay 4 as a speed limiter even at this low variable speed, a sufficiently large voltage E5 must be subtracted from voltage E3 for each value of the rotational speed, to ensure that the voltage ratio across relay 4 be the same as at normal speed. This is achieved by varying resistance 5 by means of cam 7.
As represented by the diagram, Fig. 2, the same margin is present, even in this case, between the normal voltage E2 at the terminals of relay 5 and its voltage drop E4:
To make it possible to use the device described at the different values of the maximum winding speed, an adjustable resistor is advantageously interposed in the circuit of relay 4.
By using a maximum voltage relay acting as one of the relays, it is possible to suppress one--
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the aforesaid regenerator-tachometers. The advantages will be the same, especially with regard to faults occurring in the relay circuit, because the coils of the relays as well as the contacts will be connected in series.
This arrangement is shown in Figures 3 and 4. In Figure 3, 1 designates the winding device, 2 the winding motor, 3 a three-phase asynchronous tachometer-generator, 4 a minimum voltage relay, 5 a relay with maximum voltage, 6 an adjustable resistor and 7 a speed regulating resistor. 9 denotes a cam disc connected to the winding and transmission apparatus such that the cams 9u and 9n control the arm 10 in their upward and downward actuating movement, respectively.
The arm 10 when it is actuated by the cams 9u or 9n, rotates the toothed segment 8 which rotates the axis of the rheostat 7 by actuating the pinion which is fixed to the latter.
In figure 4 we have shown how the voltage of the generator-tachometer varies in relation to the direction and the winding speed. V denotes the distance covered by the cage and n the speed of the winding device. E designates the part of the tachometer voltage which is applied to the bora born from each of the relays. When going up, the rotor of the generator-tachometer and the field of the stator have the same direction of rotation, and thus the voltage of the rotor will decrease with increasing speed.
At normal speed n2, voltage E2 is applied to the terminals of the minimum voltage relay 4, but its voltage drop E4 is somewhat smaller due to the difficulties encountered in maintaining constant the speed of winding for different loads, and it corresponds to a winding speed n3. When unwinding, the rotor of the generator-tachometer and the field of rotation of the stator rotate in opposite directions as long as the connection of the generator-tachometer to the network does
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is not reversed. As a result, the voltage will increase with increasing speed. For normal decreasing speed, the voltage will be E6.
In order to ensure the same safety margin of the release action as in the case of going back up, the maximum voltage relay 5 will only be released when the voltage has reached E8 and the running speed n 5.
During periods of acceleration and deceleration, when the winding apparatus rotates at a speed lower than n2 and n4 respectively, the voltage at the terminals of the generator-tachometer 3 will be higher when ascending, but more low when unwinding, than at normal speed. During the complete period of acceleration and deceleration, it is possible to maintain the same margin of release or tripping for the relay 4, as a result of the action of the arm 10 which, actuated by the cam 9u , will rotate the rheostat 7 and cause a greater resistance, resulting in a reduction of voltage E3 on the rise.
The conditions are the opposite when unwinding, and the voltage drop in the rheostat 7 will be reduced by E7.
The current circuit for the contacts of relays 4 and 5 can = be used to release the emergency brake or to emit a signal. By arranging different minimum and maximum relays with their windings in series, established to trip at different voltages, several combinations of tripping and signaling can be obtained.
If the generator tachometer is connected in such a way that its phase sequence / is reversed simultaneously with the winding motor, the maximum voltage relay 5 may be omitted if the contacts of relay 4 are bypassed when the motor voltage is applied. winding is disconnected.