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Dispositif d'entraînement pour film oscillographique . La présente invention, système Roger, Pierre DUBUSC, concerne un dispositif d'entraînement d'un film sur lequel on inscrit, par voie mécanique ou photographique, les déplacements d'un ou de plusieurs équipages oscillographiques, ces déplace- ments étant eux-mêmes proportionnels aux valeurs instantanées des courants électriques qui traversent les enroulements de ces équi- pages. Elle s'applique plus particulièrement à de tels films sur lesquels ces enregistrements se font à une échelle microscopique, les amplitudes des tracés étant, par exemple, de l'ordre du milli- mètre, et la résolution des détails de l'ordre de quelques microns.
A cette échelle, la vitesse de déroulement du film doit être abso- lument uniforme, sous peine de confondre les irrégularités de vi- tesses avec les irrégularités d'allure du phénomène enregistré.
Pour fixer les idées, si l'on enregistre un phénomène périodique
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dont la fréquence est de 500 périodes par seconde, il s'agit que l'échelle des temps soit uniforme à 1 % près, c'est-à-dire à 1/50.000 de seconde près. Autrement dit, si la période repré- sente 0,2 mm, le coefficient d'irrégularité de la vitesse de dé- roulement du film doit être inférieur à 2 microns par période.
Les dispositifs connus d'entraînement de film oscillo- graphiques se composent d'un moteur tournant à grande vitesse: moteur synchrone ou asynchrone, lorsque la source de tension d'alimentation est à courant alternatif .., moteur shunt lorsque la source est à courant continu, moteur universel, du type série avec régulateur de vitesse, lorsque la source est à courant conti- nu ou alternatif. Ce moteur entraine une roue à picots, sur la- quelle le film est engagé, par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse mécanique, tel que train d'engrenages, vis tangente, etc.
Or, les réducteurs de vitesse, quelle que soit la précision avec laquelle ils sont taillés, ont des coefficients d'irrégularité très supérieurs aux chiffres indiqués ci-dessus. En outre, le film n'est pas tendu, et les à-coups provenant de la rotation ir- régulière du rouleau-magasin, lequel est soumis à des couples de frottement et d'inertie variables, se traduisent également par une irrégularité de la vitesse.
Un autre inconvénient de ces dispositifs connus provient du fait que, le moteur, tournant à grande vitesse, ne peut ni démarrer ni s'arrêter de façon pratiquement instantanée. Or, quand on veut enregistrer des phénomènes fortuits tels que les défauts survenant dans les réseaux de transport d'énergie élec- trique, on est obligé d'utiliser des oscillographes dits auto- matiques, c'est-à-dire des oscillographes dans lesquels le dérou- lement du film est commandé par l'apparition du phénomène caracté- risant le défaut, et il s'agit que le film atteigne sa vitesse de régime dans un temps très court, de l'ordre de quelques millièmes de seconde, sous peine de manquer le début du défaut. On est obli-
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gé alors de laisser tourner le moteur en permanence, et de 1' embrayer temporairement avec la roue d'entraînement du film.
Il y a là d'autres sources d'inconvénients, telles que débit permanent de la source, usure du moteur et de l'embrayage, etc.
La présente invention fournit un moyen de supprimer ces inconvénients en réalisant un dispositif d'entraînement d' un film à vitesse très régulière, et à mise en route et arrêt pratiquement instantanés. Elle est caractérisée par le fait que la roue à picots d'entraînement du film est montée directement sur le rotor à faible inertie d'un moteur d'induction à cloche ou à disque, et à phases équilibrées, le mouvement étant freiné par un amortisseur à courants de Foucault, à faible inertie et à grand facteur d'amortissement, monté directement sur une deuxiè- me roue à picots placée entre le rouleau-magasin et la roue à picots d'entraînement, et sur laquelle s'enroule le film à la sortie du rouleau-magasin, l'enregistrement sur le film s'effec- tuant sur une région de ce film située entre les deux roues à picots.
On réalise ainsi la combinaison d'un élément moteur à caractéristiqueasynchrone, couplé rigidement à un élément d'amor- tissement exerçant un couple antagoniste proportionnel à la vi- tesse de rotation, la raideur du film, qui sert de liaison entre les deux éléments étant grande par rapport aux autres grandeurs mécaniques mises en jeu. On obtient de cette manière un premier résultat important : film est toujours tendu, et sa tension est proportionnelle à sa vitesse de déroulement.
En outre,il est connu que, dans un tel système mécanique, si le moment d'inertie est faible par rapport à la constante d'amortissement, la vitesse de régime est atteinte dans un temps très court, et cette vites- se de régime est proportionnelle au quotient du couple moteur par la constante d'amortissement, pourvu que cette vitesse soit suf- fisamment éloignée de la vitesse de synchronisme.
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Un tel système obéit, en effet, à la loi suivante:
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où wt est la vitesse angulaire à l'instant t compté à par- tir du repos; C, le couple moteur; A, la constante d'amortisse- ment ; T, la constante de temps, définie par :
K T = , K, étant le moment d'inertie.
A
Pour fixer les idées, si on admet les valeurs sui- vantes : A = 100. 000 dynes.cm/radian/sec.; K = 500 g.cm2, on obtient T = 0,005 seconde.
Si, au lieu des vitesses, on exprime les déplacements angulaires, on a :
EMI4.2
Ót étant l'angle à l'instant t, compté à partir du repos.
La Fig. 1 représente la fonction exponentielle :
T t - T (1 - e t) pour T = 0,005 seconde.
La Fig. 2 représente l'enregistrement de deux sinu- soldes de fréquence 50 périodes par seconde, lorsque le déroule- ment du film obéit à la loi précédente, l'une des sinusoïdes étant égale à sin wt et l'autre à cos wt. Il est visible qu'à partir du premier quart de période les sinusoïdes ne sont prati- quement pas déformées.
Dans un tel système moteur, la constante de temps ne dépend que du rapport K , du moment d'inertie total à la cons-
A tante d'amortissement. Le couple moteur C n'intervient que pour définir la vitesse limite C. Cette vitesse pourra donc être
A réglée par le couple moteur C, sans modifier la constante de temps.
On aura donc ainsi un premier moyen de réglage de la vitesse de déroulement du film, en agissant, par exemple, sur la @
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tension d'excitation du moteur, par transformateur ou résistan- ce additionnelle.
On peut aussi, bien entendu, régler la vitesse en agis- sant sur la constante d'amortissement, mais on modifie ainsi la constante de temps. Par contre, on laisse constant le couple moteur, ce qui peut avoir un autre intérêt. En effet le couple moteur doit être aussi élevé que possible, de façon que les couples de frottement,soient négligeables. Si cette condition doit être satisfaite pour les faibles vitesses de déroulement, onpeut être conduit, pour les grandes vitesses, à donner au cou- ple moteur des valeurs exagérées, soit par suite de l'échauffe- ment du moteur, soit par suite de la tension mécanique imposée au film. Il sera donc préférable, dans certains cas, de diminuer la constante d'amortissement pour augmenter la vitesse du film.
Du reste, une grande gamme de vitesse n'est utile que .lorsqu'on enregistre des phénomènes de fréquences très différentes. Ce n'est le cas que pour les oscillographes non automatiques, où la constante de temps n'a qu'un intérêt secondaire, puisque les phénomènes enregistrés ne sont pas fortuits, mais provoqués.
La constante de la vitesse d'un ensemble moteur ainsi constitué tient à une particularité des moteurs d'induction po- lyphasés équilibrés, à savoir que leur couple est constant, c'est- à-dire sans aucune pulsation. Leur champ tournant est circulaire, c'est-à-dire qu'il ne comporte qu'un terme fondamental tournant à la vitesse de synchronisme. Au contraire, un moteur d'induc- tion polyphasé non équilibré produit un champ tournant elliptique, comportant, en plus du terme fondamental synchrone, un terme antisynchrone tournant en sens inverse. Un tel moteur produirait un couple pulsatoire, et la pulsation de ce couple se traduirait par une pulsation de même fréquence et d'amplitude proportionnel- le, dans la vitesse de déroulement du film.
@ On sait obtenir dans un moteur d'induction un champ
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tournant circulaire. Il suffit, soit d'alimenter les pôles par des tensions polyphasées équilibrées, soit, si l'on ne dispose que d'une tension monophasée, de déphaser artificiellement les tensions dans les différents pôles au :noyen d'artifices connus, tels que condensateurs, etc... tous artifices permettant d'ob- tenir sur les pôles des tensions polyphasées symétriques.
En outre,les moteurs d'induction à disque ou à cloche ont, à couple égal, un moment d'inertie très inférieur à tous les autres types de moteurs.
En vue de faire comprendre plus facilement les carac- téristiques nouvelles de l'invention, on se référera à la des- cription suivante et à la fig. 3 données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère limitatif.
Sur cette figure, 1 représente un film perforé pro- venant d'un rouleau-magasin 2 et passant sur une première roue à picots 3, un rouleau cylindrique 4, et une deuxième roue à picots 5. Sur l'axe de la roue à picots 5 est monté directement le rotor 6, en forme de cloche, d'un moteur d'induction dont le stator n'est pas représenté. Sur l'axe de la roue à picots 3 est monté directement un amortisseur 7 constitué par une cloche métallique placée dans l'entrefer d'un. aimant permanent. La roue à picots 5 tourne dans le sens de la flèche f . 8 représente un rayon lumineux, issu du miroir d'un équipage oscillographique qui impressionne le film.
Le rotor 6 du moteur d'induction entraîne le film 1 dans le sens de la flèche F. Ce mouvement de déplacement du film est freiné par l'amortisseur 7.
RESUME
Dispositif de déroulement d'un film oscillographique sur lequel on inscrit par voie mécanique ou photographique les déplacements d'un ou de plusieurs équipages oscillographiques, caractérisé par le fait que la roue à picots d'entraînement du