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"Dispositif destiné à la commande d'un moteur Léonard, en particulier pour ascenseurs".
En général, les commandes Léonard sont utilisées dans les cas où il est essentiel d'obtenir, en même temps qu'une grande étendue de réglage de la vitesse du moteur, une commande stable de ce dernier dans toutes les circonstances d'exploi- tation. Des exigences spéciales se présentent dans le cas de commandes réversibles et d'ascenseurs avec de fortes variations de charge. Tandis que pour les premiers, il est important d'avoir une grande rapidité d'inversion du sens de marche et que, de plus, on désire que les machines ne soient pas surchar- gées et qu'il ne se produise pas d'étincelles au collecteur, il faut encore, dans les asc enseure, que l'arrêt se fasse avec exactitude et sans choc.
En ce qui concerne l'absence de chocs, il importe que la courbe des vitesses en fonction du temps ne présente cas de variations brusaues et aue la variation tempo-
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raire de l'accélération ne soit pas trop grande, l'expérience montrant cependant que l'accélération elle-même doit varier dans des limites relativement larges.
Jusqu'à présent, on a cherché à résoudre ce dernier problème par une assez grande utilisation d'appareillages de commutation et de résistances dans le circuit d'excitation de la génératrice Léonard, ou par la décharge d'un condensateur dans le circuit d'excitation, la précision de l'arrêt laissant cependant toujours à désirer, notamment dans le cas de fortes variations de charges. La présente invention s'appuie sur la constatation d'après laquelle le problème qui vient d'être posé peut être résolu par des moyens simples si le courant Léonard est compensé aussi parfaitement que possible, c'est-à-dire ci le courant de charge exerce aussi peu d'influence que possible sur la génératrice Léonard. Jusqu'à présent, on a toujours évité une telle compensation de crainte d'une instabilité trop grande.
L'invention a donc pour objet un équipement pour la commande d'un moteur Léonard, en particulier pour la commande d'ascenseurs et est caractérisée par le fait que la génératrice Léonard comporte un enroulement compound pour la compensation de la chute de tension dans le circuit Léonard ; cetenroulement est couplé magnétiquement avec l'enroulement d'excitation prin- cipale et des moyens sont prévus pour l'alimentation indépen- dante de ce dernier, à vitesse constante de moteur, par une source de courant à résistance intérieure pratiquement négli- geable et pour la coupure du moteur d'avec cette source à l'arrêt.
La compensation doit être exactement assurée à toutes les tem- pératures qui se rencontrent en exploitation. Pour cette raison, il est avantageux que l'enroulement compound soit shunté par une résistance qui, non seulement permette l'ajustage exact de l'excitation compound, mais garantisse aussi l'indépendance de
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la compensation par rapport à la température, par le choix d'une matière ayant un coefficient de température approprié, environ le double de celui de la matière de l'enroulement.
D'ailleurs, le choix de cette matière agit dans un sens favo- rable en amortissant les variations des circuits des pôles de commutation et du circuit d'excitationjsérie.
Par suite du couplage de l'enroulement compound avec l'enroulement d'excitation principal, il se crée par induction dans ce dernier, lors des variations du courant dans le moteur, une tension d'excitation additionnelle qui est proportionelle à la vitesse de la variation et qui, comme cela est connu dans la technique des réglages, exerce une action stabilisatrice.
Afin, toutefois, que cette action puisse être exactement prédé- terminée et ne soit pas influencée par les variations de la tension auxiliaire, le circuit induit, c'est-à-dire le circuit d'excitation principal doit, soit être couplé en dérivation avec la génératrice Léonard, soit, dans le cas d'alimentation extérieure, être relié à une sources de courant, de résistance intérieure négligeable. Précisément, cette condition ne peut être satisfaite dans le cas des réglages connus à résistance variable dans le circuit d'excitation principal, car les varia- tions de la résistance créent des conditions essentiellement changeantes pour le courant induit et, par suite, une stabili- sation correcte devient impossible.
Cette dernière exigence, qui doit être satisfaite à vitesse constante du moteur, c'est- à-dire en marche normale, permet également, comme on le montre plus en détail ci-dessous, la possibilité d'arrêter la commande sans choc et exactement à moment voulu. Sur ce point une consi- dération également fondamentale pour l'invention, est valable à savoir que, d'une part il faut avoir soin que le processus de compensation correspondant à l'arrêt soit le moins possible
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perturbé par les manoeuvres de commutation et que, d'autre part, les conditions assurant les avantages particuliers les plus nets sont assurées lorsque le circuit de réglage est organisé de telle sorte que le début et la fin de la période de freinage soient chacun sous la dépendance d'une constante de temps rég- lable indépendamment.
Sur le dessin annexé, on a représenté à titre d'exemples non limitatifs de la portée d l'invention, deux modes de réali- sation de celle-ci.
Sur ce dessin: la fig. 1 représente une génératrice Léonard excitée par une excitatrice auxiliaire à vitesse constante; la fig. 2 représente une génératrice Léonard excitée par le réseau, par l'intermédiaire d'une machine auxiliaire tournant librement à excitation constante.
Mais l'invention ne se borne pas à ces modes de réali- sation. Elle comporte aussi des réalisations dans lesquelles on utilise des dispositifs de renfort appropriés ou autres machines ou organes auxiliaires. Sur la fig. 1, la référence 1 désigne le moteur Léonard servant à entraîner un ascenseur. Le circuit 2,3 relie le moteur à la génératrice Léonard 4. Tandis que le moteur est excité d'une façon constante à l'aide de son enroulement d'excitation 5 par le réseau représenté par la génératrice 6 entraînée d'une façon quelconque et excitée en dérivation, l'exci- tation de la génératrice Léonard 4 peut subir des variations correspondant aux vitesses désirées.
L'enroulement d'excitation principale 7 et l'enroulement compound 8 sont couplés magné- tiquement ; à ce sujet, il est recommandable de maintenir une faible valeur de la dispersion toujours existante entre les deux enroulement$ par exemple grâce àune répartition symét- rique de l'enroulement compound sur les pôles de noms
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contraires. Dans les commandes de grande puissance, ou dans les conditions de vitesse difficiles, il peut être recommandable de prévoir sur une des machines principales ou sur les deux machines 1,4 des enroulements de compensation pour éliminer l'influence dissymétrique de la réaction d'induit.
La résistance 9 est branchée en parallèle avec l'en- roulement 8 pour réaliser un compoundage aussi exact que possible pour le plus grand nombre de températures et intensités qui se présentent dans l'exploitation. La résistance 10 est couplée en parallèle avec l'enroulement 7 dans le but d'amortir les varia- tions soudaines d'intensité dans le circuit d'excitation. Mais elle sert, en même temps que la résistance de réglage 11 pour l'ajustage des constantes de temps du circuit d'excitation?, 10, 11, de l'inverseur 12, de l'inverseur de polarité 13 pour ren- versement du sens de marche, de l'excitatrice auxiliaire 14.
La résistance d'induit de cette machine entraînée à vitesse con- stante est très petite et, de plus, ses balais sont réglés autant que possible de telle façon qu'il ne se produise aucune réaction des variations du courant d'induit sur l'enroulement d'excitation 15. De cette façon, le processus d'équilibrage dans le circuit de l'enroulement 15 qui fixe le début de la période de freinage et le processus d'équilibrage dans le circuit d'ex- citation principal qui fixe la fin de la période de freinage ne réagissent pas l'un sur l'autre et peuvent être influencés indé- pendamment l'un de l'autre. Ce point est d'une grande importance pour l'exploitation, dans les cas où des ascenseurs doivent marcher par exemple à deux vitesses différentes.
A faible vi- tesse, comme cela est nécessaire et désirable par exemple pour le passage d'un étage au suivant, on diminuera les constantes de temps, on augmentera donc les résistances de circuit et on diminuera les inductances. En augmentant la résistance 11, on diminue la constante de temps du circuit d'excitation principal et, en même temps, l'excitation de la génératrice Léonard et,
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par suite, la vitesse du moteur d'entraînement.
L'enroulement 15 est excité par la machine d'alimen- tation 6 par l'intermédiaire de la combinaison de résistance de couplage 16, 17, 18, 19 tandis que l'induit 14 est entraîné par un moteur auxiliaire à vitesse constante non représenté.
Le même moteur ou un moteur particulier sert, de façon connue, à l'entraînement de la génératrice Léonard et de la machine auxiliaire 6. En marche normale, l'interrupteur 16 est fermé et la machine 14,15 fonctionne sous excitation constante. A l'instant initial de la période de freinage qui est déterminé par la position momentanée de l'ascenseur, le contact 16 est ouvert, puis le courant d'excitation dans l'enroulement 15 est abaissé par la résistance 18 à une valeur beaucoup plus faible.
La baisse de la tension aux bornes le l'excitatrice auxiliaire provoque une baisse de la tension aux bornes de la génératrice Léonard et une diminution voulu de la vitesse de l'ascenseur.
Grâce aux inductances de la machine auxiliaire 14,15 et des résistances 18, 19, ces baisses de tension ne sont pas instan- tanées, mais graduelles et par suite sans à-coups. Pour le réglage de la constante de temps convenable de ce processus d'équilibrage, la machine 15,14 est encore pourvue d'un en- roulement amortisseur 20 qui peut, à vitesse réduite et à con- stante de temps diminuée en conséquence, être coupé au moyen de l'interrupteur 21 et branché sur la résistance réglable 22.
Le réglage des deux constantes de/ temps pour la vitesse réduits se fait alors de telle sorte que, malgré cette réduction, on obtient le même ralentissement de l'ascenseur que dans le cas de la vitesse normale.
Pour obtenir de meilleures conditions de réglage, la génératrice Léonard peut aussi être pourvue d'un enroulement amortisseur 23 qui peut être mis hors circuit par l'interrupteur 24 en vue d'une modifidation des constantes de temps du circuit
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d'excitation principal et, de façon analogue à ce qui a été décrit ci-dessus, peut être branché sur une résistance non représentée. Si l'ascenseur, après le réglage des deux constan tes de temps de la machine auxiliaire 15 et de l'excitation principale 7 a réalisé le passage de la vitesse normale de marche à sa vitesse, beaucoup plus faible, d'arrivée, il doit maintenant, être complètement arrêté. A cet effet, l'inverseur 12 est mis sur le contact 25, directement ou indirectement par l'ascenseur, peu avant le point d'arrêt.
De ce fait, le circuit d'excitation, au lieu de recevoir une excitation indépendante, est branchée, par l'intermédiaire de la résistance 26 en déri- vation aux bornes de la génératrice 4 et cela, de telle façon, que la vitesse de l'ascenseur tombe à zéro grâce à un autre court processus d'équilibrage. A ce moment, les freins pourraient agir et retenir l'ascenseur sans secousse. Afin que l'arrêt se fasse exactement au point voulu, il faut que la vitesse d'arrivée soit, pour toutes les charges, aussi constante que possible, ce qui est le ces si les processus d'équilibrage décrits ci-dessus sont pratiquement terminés qu and on atteint cette vitesse. Pour ré- aliser ce point, il faut utiliser de préférence des moteurs Léonard de grandes dimensions notamment dans ses éléments magnés tiques.
La fréquence propre du circuit Léonard et, par suite, l'armortissement des oscillations fortuites dans ce circuit ont alors des valeurs élevées.
Sur la fig. 2, les mêmes chiffres de référence dé-signent les mêmes organes que sur la fig, 1. Mais au lieu d'une exci- tatrice auxiliaire 14 entraînée à vitesse constante, on utilise alors une machine auxiliaire 31, à vitesse librement variable, mais à excitation constante, au moyen de la bobine d'excitation 30, aux bornes de l'induit de laquelle est branchée la rési- stance 32. En marche normale de l'ascenseur, l'induit de cette machine est relié à la génératrice de réseau 6 par une
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résistance 33 et l'inverseur de marche 13. Cet induit a une résistance très faible, de sorte que le circuit d'excitation principal 7,10,11, parait, dans ce cas aussi, alimenté par une source à résistance intérieure pratiquement négligeable.
L'ex- citation principal dépend de la tension dans l'induit 31 et est réglée par les résistances 33 et 11. A l'instant initial de la période de freinage, la machine auxiliaire est coupée du réseau par la mise en position intermédiaire neutre de l'interrupteur 13. La machine présente alors les mêmes caractéristiques qu'un condensateur en train de se décharger. La constante de temps qui détermine le début du freinage est alors donnée par la valeur de cette capacité et par la résistance 32. La deuxième constante de temps qui détermine essentiellement le passage à la vitesse d'arrivée est, comme ci-dessus, déterminée seulement par l'induc- tance de l'ensemble des circuite inductuers et de leurs rési- stances, tandis que l'arrêt s'opère comme précédemment.
Dans ce cas également, il est facilement possible, de manière évidente, de marcher à vitesse réduite, au lieu de la vitesse normale, sans que la course de freinage et, par suite, la précision de l'arrêt soient modifiées. Pour la partie principale de la période de freinage, on obtient également dans ce cas une variation du retardement sensiblement sinusoïdale.
Dans les deux exemples, le démarrage se fait par l'in- version, dans le même esprit, des opérations décrites.
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"Device intended for controlling a Leonardo motor, in particular for elevators".
In general, Leonardo controls are used in cases where it is essential to obtain, together with a large range of motor speed control, a stable control of the motor under all operating circumstances. . Special requirements arise for reversible controls and elevators with large load variations. While for the former, it is important to have a great speed of reversing the direction of travel and that, moreover, it is desired that the machines are not overloaded and that no sparks occur. at the collector, it is also necessary, in the ascensors, that the stop is done with exactitude and without shock.
As regards the absence of shocks, it is important that the curve of the speeds as a function of time does not show sudden variations and that the time variation
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The area of acceleration is not too great, experience showing, however, that the acceleration itself must vary within relatively wide limits.
Until now, attempts have been made to solve this latter problem by a fairly large use of switchgear and resistors in the excitation circuit of the Leonardo generator, or by the discharge of a capacitor in the circuit of excitation, the precision of the stop however always leaving something to be desired, in particular in the case of strong variations of loads. The present invention is based on the observation that the problem which has just been posed can be solved by simple means if the Leonardo current is compensated as perfectly as possible, that is to say the current of charge exerts as little influence as possible on the Leonardo generator. Until now, such compensation for fear of excessive instability has always been avoided.
The subject of the invention is therefore equipment for controlling a Léonard motor, in particular for controlling elevators, and is characterized in that the Léonard generator comprises a compound winding for compensating for the voltage drop in the system. Leonardo circuit; this winding is magnetically coupled with the main excitation winding and means are provided for the independent power supply of the latter, at constant motor speed, by a current source with practically negligible internal resistance and for switching off the engine with this source stopped.
Compensation must be exactly ensured at all temperatures encountered in operation. For this reason, it is advantageous that the compound winding is shunted by a resistor which not only allows the exact adjustment of the compound excitation, but also guarantees the independence of
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compensation for temperature, by choosing a material having an appropriate temperature coefficient, approximately twice that of the material of the winding.
Moreover, the choice of this material acts in a favorable direction by damping the variations of the circuits of the switching poles and of the series excitation circuit.
As a result of the coupling of the compound winding with the main excitation winding, it is created by induction in the latter, during variations in the current in the motor, an additional excitation voltage which is proportional to the speed of the motor. variation and which, as is known in the art of tuning, exerts a stabilizing action.
In order, however, that this action can be exactly predetermined and is not influenced by the variations of the auxiliary voltage, the induced circuit, that is to say the main excitation circuit must either be coupled in shunt with the Léonard generator, or, in the case of an external power supply, be connected to a current source with negligible internal resistance. Precisely, this condition cannot be satisfied in the case of the known variable resistance settings in the main excitation circuit, since the variations in resistance create essentially changing conditions for the induced current and, consequently, a stabilization. correct sation becomes impossible.
This last requirement, which must be satisfied at constant engine speed, that is to say in normal operation, also allows, as shown in more detail below, the possibility of stopping the control without shock and exactly at the right time. On this point, a consideration which is also fundamental for the invention is valid, namely that, on the one hand, care must be taken that the compensation process corresponding to the shutdown is as little as possible.
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disturbed by the switching maneuvers and that, on the other hand, the conditions ensuring the most distinct particular advantages are ensured when the adjustment circuit is organized in such a way that the beginning and the end of the braking period are each under the dependence on an independently adjustable time constant.
In the accompanying drawing, two embodiments thereof have been shown by way of nonlimiting examples of the scope of the invention.
In this drawing: fig. 1 represents a Leonardo generator excited by an auxiliary exciter at constant speed; fig. 2 shows a Leonardo generator excited by the network, via an auxiliary machine rotating freely at constant excitation.
But the invention is not limited to these embodiments. It also includes embodiments in which appropriate reinforcement devices or other machines or auxiliary members are used. In fig. 1, reference 1 designates the Leonardo motor used to drive an elevator. Circuit 2, 3 connects the engine to the Leonardo generator 4. While the engine is constantly excited by means of its excitation winding 5 by the network represented by the generator 6 driven in any way and excited in shunt, the excitation of the Leonardo generator 4 can undergo variations corresponding to the desired speeds.
The main excitation winding 7 and the compound winding 8 are magnetically coupled; in this regard, it is advisable to maintain a low value of the dispersion which still exists between the two windings $ for example thanks to a symmetrical distribution of the compound winding on the name poles
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opposites. In high power controls, or in difficult speed conditions, it may be advisable to provide on one of the main machines or on both machines 1,4 compensation windings to eliminate the asymmetric influence of the armature reaction .
The resistor 9 is connected in parallel with the winding 8 in order to achieve a compounding as exact as possible for the greatest number of temperatures and intensities which occur in the operation. Resistor 10 is coupled in parallel with winding 7 for the purpose of damping sudden changes in intensity in the excitation circuit. But it serves, at the same time as the adjustment resistor 11 for the adjustment of the time constants of the excitation circuit ?, 10, 11, of the inverter 12, of the polarity inverter 13 for reversing the. direction of travel, of the auxiliary exciter 14.
The armature resistance of this machine driven at constant speed is very small and, moreover, its brushes are adjusted as far as possible in such a way that there is no reaction to variations in the armature current on the machine. excitation winding 15. In this way, the balancing process in the circuit of the winding 15 which fixes the start of the braking period and the balancing process in the main excitation circuit which fixes the end of the braking period do not react to each other and can be influenced independently of each other. This point is of great importance for operation, in cases where elevators have to run for example at two different speeds.
At low speed, as necessary and desirable for example for the passage from one stage to the next, the time constants will be reduced, the circuit resistances will therefore be increased and the inductances will be reduced. By increasing the resistance 11, we decrease the time constant of the main excitation circuit and, at the same time, the excitation of the Leonardo generator and,
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hence, the speed of the drive motor.
Winding 15 is energized by feed machine 6 through the combination of coupling resistor 16, 17, 18, 19 while armature 14 is driven by an auxiliary motor at constant speed not shown. .
The same motor or a particular motor is used, in a known manner, to drive the Leonardo generator and the auxiliary machine 6. In normal operation, the switch 16 is closed and the machine 14, 15 operates under constant excitation. At the initial instant of the braking period which is determined by the momentary position of the elevator, the contact 16 is opened, then the excitation current in the winding 15 is lowered by the resistor 18 to a much higher value. low.
The drop in voltage across the auxiliary exciter causes a drop in voltage across the Leonardo generator and a desired decrease in elevator speed.
Thanks to the inductances of the auxiliary machine 14, 15 and of the resistors 18, 19, these voltage drops are not instantaneous, but gradual and consequently smooth. For setting the proper time constant of this balancing process, the machine 15,14 is further provided with a damping winding 20 which can, at reduced speed and correspondingly reduced time constant, be fitted. cut by means of switch 21 and connected to adjustable resistor 22.
The adjustment of the two / time constants for the reduced speed is then done in such a way that, despite this reduction, the same slowing down of the elevator is obtained as in the case of normal speed.
To obtain better adjustment conditions, the Leonardo generator can also be provided with a damping winding 23 which can be switched off by switch 24 with a view to modifying the time constants of the circuit.
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main excitation and, analogously to what has been described above, can be connected to a resistor not shown. If the elevator, after the adjustment of the two time constants of the auxiliary machine 15 and of the main excitation 7 has effected the passage from the normal running speed to its much lower arrival speed, it must now to be completely stopped. To this end, the inverter 12 is placed on the contact 25, directly or indirectly by the elevator, shortly before the stopping point.
As a result, the excitation circuit, instead of receiving an independent excitation, is connected, via the bypass resistor 26 to the terminals of the generator 4 and this, in such a way that the speed of the elevator drops to zero through another short balancing process. At this time, the brakes could act and hold the elevator without jerking. In order for the stopping to take place exactly at the desired point, the arrival speed must be, for all loads, as constant as possible, which is the case if the balancing processes described above are practically completed. when this speed is reached. To achieve this point, preferably large Leonardo motors should be used, especially in its magnetic elements.
The natural frequency of the Leonardo circuit and, consequently, the damping of the fortuitous oscillations in this circuit then have high values.
In fig. 2, the same reference figures denote the same members as in FIG. 1. But instead of an auxiliary exciter 14 driven at constant speed, an auxiliary machine 31 is then used, at freely variable speed, but with constant excitation, by means of the excitation coil 30, to the terminals of the armature to which the resistor 32 is connected. In normal operation of the elevator, the armature of this machine is connected to the generator of network 6 by one
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resistor 33 and the reverser 13. This armature has a very low resistance, so that the main excitation circuit 7,10,11 appears, in this case too, supplied by a source with practically negligible internal resistance.
The main excitation depends on the voltage in the armature 31 and is regulated by the resistors 33 and 11. At the initial moment of the braking period, the auxiliary machine is cut off from the network by placing it in the neutral intermediate position. of switch 13. The machine then has the same characteristics as a capacitor being discharged. The time constant which determines the start of braking is then given by the value of this capacitance and by resistor 32. The second time constant which essentially determines the passage to the arrival speed is, as above, determined only by the inductance of all the inductor circuits and their resistances, while stopping takes place as before.
In this case also, it is evidently easily possible to walk at reduced speed, instead of the normal speed, without the braking stroke and, consequently, the stopping precision being changed. For the main part of the braking period, a substantially sinusoidal retardation variation is also obtained in this case.
In the two examples, the start is made by reversing, in the same spirit, the operations described.