<Desc/Clms Page number 1>
Systèmes électroniques pour l'alimentation de moteurs à courant continu au moyen d'une source de courant alternatif.
L'invention concerne les systèmes électroniques pour alimenter les moteurs à courant continu au moyen de courant alternatif. Plus spécialement, l'invention concerne les systè- mes dans lesquels le moteur a une excitation indépendante alimen- tée au moyen de courant redressé à tension normalement constante, et un induit alimenté, par l'intermédiaire de dispositifs à dé- charge à gaz réglables, au moyen de courant redressé à tension ajustable.
L'invention a pour but de produire des systèmes élec- troniques du type mentionné, assurant une commande ou un réglage satisfaisants de la vitesse du moteur au moyen d'un appareillage @
<Desc/Clms Page number 2>
plus simple qu'auparavant, ou n'exigeant qu'un petit nombre ou une petite quantité d'éléments constitutifs tels que transforma- teurs, redresseurs, tubes à vide, comparativement aux dispositifs de conrande connus de ce genre.
Conformément à l'invention, le circuit d'excitation, à alimentation indépendante du moteur et le circuit d'induit du moteur sont reliés au circuit de grille ou de commande des tubes redresseurs d'induit de telle façon que tout ou partie de la ten- sion d'induit est comparée à tout ou partie de la tension d'ex- citation, et la différence entre les deux tensions sert de polari- sation continue pour les tubes redresseurs d'induit, dans le but de commander la tension d'induit et la vitesse du moteur.
Dans un tel système, tout ou partie de la tension d'ex- citation sert de tension de référence et on peut facilement donner à cette tension un ordre de grandeur convenant pour la commande directe des tubes redresseurs d'induit. Cette disposition non seulement supprime la source d'énergie ou le redressement séparé nécessaire Jusqu'ici pour la tension de référence, mais encore rend lnatile l'emploi d'un amplificateur de puissance intercalé auparavant entre la source de tension de référence et le circuit de commande ou de grille proprement dit des redresseurs.
Conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, secondaire par rapport à la caractéristique précitée, les circuits d'induit et d'excitation sont alimentés par le même enroulement secondaire du transformateur roseau principal du système, et les circuits d'excitation et d'induit sont reliés er.tre eux suivant une polarité de raccordement telle que la tension d'induit se trouve en série et en opposition avec tout ou partle de la tension d'excitation.
Deux fornes d'exécution préférées de l'inven tion sont
EMI2.1
r.; : < sw.tes, à titre ulexeiple, au dessin annexé dont les figures
<Desc/Clms Page number 3>
1 et 2 sont des schémas de connexions de systèmes électroniques de commande de moteur.
Un système, tel que représente à la figure 1, est ali- menté aux bornes de l'enroulement primaire 1 d'un transformateur de puissance 2 à trois enroulements secondaires 3, 4 et 5. Le moteur M à commander a son induit 6 relié à la prise médiane d'un secondaire 3, et est pourvu d'un enroulement d'excitation nrinci- pal 7, à excitation indépendante, et d'un enroulement d'excitation série 8, ce dernier étant un enroulement de compensation ou in- termédiaire. Le circuit d'induit comprend ur. interrupteur ou contacteur principal 3 et est alimenté par l'intermédiaire de deux tubes à gaz à décharge 11,12, tels que des thyratrons, montés en redressement bipolaire et munis d'une connexion de cathode commune 13.
Les anodes respectives des tubes sont re- liées aux extrémités du secondaire 3 par l'intermédiaire des enroulements primaires 15 et 16 d'un transformateur de courant 17 ayant un enroulement secondaire à prise uédiane 18. L'induit 6 du moteur est shunté par un groupe de diviseurs de tension à résistances 21 et 22. La résistance 22 se trouve en parallèle avec un condensateur de filtrage 23.
L'enroulement d'excitation principal 7 du moteur E est alimenté par le secondaire 4, à travers des tubes redresseurs montés en redressement bipolaire 25 et 26, de manière à recevoir une excitation redressée à tension constante. Un rhéostat poten- tiométrique 27 est mis en parallèle avec l'enroulement d'excita- tion 7, de manière à recevoir une tension constante ; la liaison comprend une self de filtrage série 28 et un condensateur de fil- trage shunt 29.
Les circuits de commande ou de grille des tubes re- dresseurs d'induit 11 et 12 partent des grilles de commande respectives 31,32, passent par les résistances de grille res- pectives 33, 34, pour aboutir aux extrémités d'un enroulement
<Desc/Clms Page number 4>
secondaire à prise médiane 35 d'un transformateur de tension de grille 36. L'enroulement primaire de ce transformateur 36 est relié, par un circuit déphaseur 37 et un transformateur dépha- seur associé 38 au secondaire 5 du transformateur 2. Le trans- formateur de tension de grille 36 applique aux circuits de com- mande des tubes 11 et 12, deux tensions composantes alternatives respectives qui sont déphasés en arrière d'environ 90 par rapport aux tensions d'anode respectives.
Un redresseur à double alternance 40, représenté sous la forme d'une duo-diode, est connecté, en parallèle avec une résistance ballast 41, aux bornes du secondaire 18 du trans- formateur 17. La tension redressée de sortie du redresseur 40 est appliquée aux bornes d'un circuit à résistances com- prenant une résistance réglable 42 et un rhéostat diviseur de tension 43. Un condensateur de filtrage est prévu en 44.
Un tube à décharge 45 à cathode froide est mis en shunt, avec sa résistance de charge 46, aux bornes de la résistance 42 et du rhéostat 43. Le tube 45 est normalement non conducteur et ne se décharge que lorsque la tension redressée aux bornes de la ré- sistance 42 et du rhéostat 43 dépasse une valeur limite donnée.
Les circuits de commande des tubes 11 et 12 ont une partie commune qui part de la prise intermédiaire de l'enroule- ment de transformateur 35, passe par la partie en dérivation du rhéostat 27, la partie en dérivation du rhéostat 43, la résistance 46, la connexion 47 et la résistance 22, pour aboutir à la con- nexion de cathode 13 commune aux tubes 11 et 12.
On remarquera que le circuit de commande susmentionné des tubes 11 et 12 comprend une partie du rhéostat 27 et qu'on lui applique, par conséquent, par le rhéostat 27, une tension constante de référence d'amplitude réglable. La valeur choisie pour la tension détermine la vitesse de rotation du moteur M.
<Desc/Clms Page number 5>
Le circuit de commande des tubes 11 et 12 comprend aussi la ré- sistance 22 qui applique au circuit une tension proportionnelle à la tension d'induit du moteur M. La résistance 22 est insérée suivant une polarité telle par rapport au rhéostat 27, que la tension aux bornes de la résistance 22 est opposée à celle aux bornes du rhéostat 27. Quand le moteur M tourne pratiquement à la vitesse demandée, les tensions de la résistance 22 et du rhéo- stat 27 s'équilibrent à un point tel que la petite polarisation négative restante appliquée aux tubes redresseurs 11 et 12 a la valeur voulue pour maintenir l'angle d'allumage désiré.
Le circuit de grille des tubes 11 et 12 contient aussi la partie en dérivation du rhéostat 43. Ce rhéostat est par- couru par un courant provenant du redresseur 40 et provoquant une chute de tension proportionnelle au courant de charge dans le circuit d'induit et, par conséquent, proportionnelle à la chute de tension IR dans le circuit d'induit. De cette manière, la commande des tubes 11 et 12 est compensée automatiquement pour des variations de la vitesse du moteur dues à des varia- tions dans la chute de tension IR. Il s'ensuit que le moteur M tourne pratiquement à une vitesse constante déterminée par le réglage du rhéostat 27.
Si le moteur tend à augmenter sa vi- tesse et à dépasser la valeur choisie, l'augmentation de la par- tie de la tension d'induit appliquée à la résistance 22 rend les grilles des tubes 11 et 12 plus négatives. Le point d'alliage des tubes est donc retardé, ce qui diminue la tension d'induit appliouée au moteur et empêche l'augmentation de la vitesse.
Inversement, si la vitesse du moteur tend à tomber en-dessous de la valeur correcte, la variation de tension aux bornes de la résistance 22 rend la tension de grille des tubes 11 et 12 plus positive, ce qui fait av mcer le point d'allumage des tubes. ue ce fait la tension d'induit du moteur augmente pour réagir contre la dimination de vitesse.
<Desc/Clms Page number 6>
Le système limite automatiquement le courant parcourant le circuit d'induite de manière à empêcher les surcharges qui pourraient endommager les tubes et à assurer une commande auto- matique de l'accélération pendant les périodes de démarrage du moteur. Cette limitation de courant est due à l'action du tube à décharge 45 et de sa résistance de charge associée 46. Quand le courant d'induit du moteur dépasse une valeur déterminée, la tension redressée appliquée par le redresseur 40 à la résistance 42 et au rhéostat 43 est supérieure à la tension de rupture du tube 45.
Celui-ci devient donc conducteur et provoque une chute de ten- sion aux bornes de la résistance 46 qui, on s'en souviendra, est mise en série dans la partie commune des circuits de commande des tubes 11 et 12. Cette chute de tension dans la résistance 46 est de polarité opoosée à celle de la tension aux bornes de la partie en dérivation du rhéostat 27, et elle force donc les grilles de commande des tubes 11 et 12 à devenir plus négatives.
De cette manière, la conductance des tubes 11 et 12 est réduite, ou les deux tubes sont mêmes rendus temporairement non-conducteurs, de sorte que le courant fourni à l'induit du moteur est limité en conséquence.
On peut constater que le système, représente à le fi- gure 1, réalise les régulations ae vitesse et limitations de courant sans recourir à des amplificateurs électroniques entre les sources de tension de commande de grille et le circuit de commande proprement dit des tubes redresseurs retables. Il s'ensuit que le nombre de dispositifs de circuit est consiéra- plement réduit, quand on compare le aernier système à des systè- mes de commande de moteur connus ae ce genre, et les circuits asspcies sent très simplifies.
Le système peut encore être simplifié, en faisant afrenter les circuits j'induit et d'excitation du moteur par le
<Desc/Clms Page number 7>
même enroulement du transformateur de puissance, par exemple, de la manière indiquée dans la forme d'exécution de la figure 2.
Dans la figure 2, les bornes 51 à courant alternatif sont fixées au primaire d'un transformateur 52 à deux enroulements secondaires 53 et 55. L'induit du moteur M porte la référence 56, l'enroulement d'excitation principal la référence 57 et l'en- roulement d'excitation série la référence 58. Le circuit d'induit est commandé par les contacts 59 et 60 d'un contacteur 61 qui porte des contacts supplémentaires 62,63 et 64. Le contacteur 61 est alimenté, pendant les périodes de fonctionnement du moteur, au moyen d'un circuit de commande de contacteur de type courant (non représenté).
L'enroulement d'excitation principal 57 et le circuit d'induit du moteur ont un point de circuit commun relié à la prise sur l'enroulement de transformateur 53. L'autre bout de l'enroulement d'excitation 57 est relié, par l'intermédiaire d'un redresseur double 65 aux extrémités respectives de l'enrou- lement 53. Un rhéostat potentiométrique 67 est mis aux bornes de l'enroulement d'excitation 57 sous commande, par le contact 62.
Le circuit d'induit est relié par des tubes redresseurs respectifs 71,72, tels des thyratrons, aux extrémités respectives du même enroulement de transformateur 53. Une réactance 73 est insérée entre les cathodes des tubes 71,72 et la borne voisine du circuit d'induit du moteur. La réactance 73 est l'enroulement secondaire du transformateur pour les filaments des tubes 71,72.
Deux primaires 75, 76 d'un transformateur de courant 77 sont insérés entre les anodes respectives des tubes 71, 72'et l'enrou- lement de transformateur 53. Le transformateur 77 a un secondaire 78 à prise médiane. Un redresseur double 80 est connecté aux bornes de l'enroulement 78 en parallèle avec une résistance de
<Desc/Clms Page number 8>
charge 81. La tension de sortie du redresseur 80 est appliquée, par l'intermédiaire du contact 64, aux bornes d'une résistance 82 et d'un rhéostat potentiométrique 83 en série. Un condensa- teur de filtrage 84 est mis aux bornes de ces deux résistances en série. Quand le contacteur 61 est excité, un tube à cathode froide,85 est connecté aux bornes de la résistance 82 et d'une partie du rhéostat 83, en série avec une résistance de charge 8b et un condensateur 87.
Les circuits de grille des tubes 71 et 72 partent des grilles de commande respectives 91,92, passent par les résistance de grille respectives 93, 94 et aboutissent aux extrémités de deux résistances mises en série 95 et 96. Celles-ci reçoivent une tension alternative par l'intermédiaire d'un circuit dépha- seur 97 et d'un transformateur déphaseur associé 98, prise au se- condaire 55 du transformateur de puissance 52. De cette manière, la grille de chaque tube 71 et 72 reçoit une composante alternative de tension de grille déphasée en arrière d'environ 90 par rapport aux tensions d'anode des tubes respectifs.
Les circuits de grille des tubes 71 et 72 ont une partie commune qui part d'un point entre les résistances 95 et 96, passe dans une partie du rhéostat 83, une connexion 99, une résistance 100, une partie ajustée de la résistance 67 et une connexion 101, le contact 60, l'enroulement d'excitation série 58, l'induit 56, le contact 59 et la réactance (transformateur) 73, pour abou- tir aux cathodes des tubes 71 et 72. La partie ajustée du rhéostat 67 applique au circuit de grille une tension constante de référen- ce de valeur choisie qui détermine la vitesse de rotation du mo- teur désirée. Le circuit de grille contient aussi l'induit 56 et reçoit donc aussi la tension d'induit en opposition avec la ten- sion prise au rhéostat de réglage de vitesse 67.
De cette manière, tolite la tension d'induit est comparée à une partie de la tension d'excitation, et la différence entre les deux tensions est appli-
<Desc/Clms Page number 9>
quée aux grilles des tubes de puissance principaux d'induit. Le système assure aussi la compensation de la chute de tension IR, par la fonction du transformateur 77 et du redresseur 80 qui ap- plique à la partie ajustée du rhéostat 83, une composante de tension de grille de correction proportionnelle à la chute de tension IR dans le circuit d'induit du moteur.
Pour polariser au cut-off les tubes de puissance pria- cipaux quand le contacteur 61 est désexcité, le contact 63 est mis aux bornes du tube 85, et le contact normalement ouvert 64 est mis en série avec le rhéostat potentiométrique 33 de chute de tension IR ou de limitation de courant. Dans ces conditions, le faible courant parcourant l'enroulement d'excitation 57 agit dans le transformateur de courant 77 et, après redressement par le redresseur 80, est appliqué négativement au circuit de grille des tubes 71,72, polarisant ceux-ci suffisamment pour que tout courant soit bloqué dans ces tubes. Quand le moteur est mis en route par l'excitation du contacteur 61, l'induit est connecté aux tubes redresseurs 71,72 et, au même moment, le contact 64 se ferme et le contact 63 s'ouvre.
Comme la tension d'induit est nulle au départ et que le rhéostat potentiométrique 83 est maintenant connecté en un point plus positif de la tension d'excitation, les grilles des tubes 71,72 deviennent immédiate- ment polarisées positivement. La vitesse à laquelle les grilles peuvent devenir positives est déterminée par les condensateurs respectifs 103, 104 connectés entre les grilles et les cathodes respectives de ces deux tubes. Ainsi, le courant peut augmenter jusqu'à ce que les dispositifs de limitation de courant intervien- nent. A partir de ce moment, l'accélération est sous contrôle des limiteurs de courant pratiauement de la même façon qu'on l'a décrit avec référence à la figure 1.