<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF ELECTRONIQUE DE COMMANDE DE MOTEUR POUR L'ADAPTATION DE LA
VITESSE OU L'AMPLIFICATION DU COUPLE.
La présente invention se rapporte aux dispositifs électroniques pour la commande d'un moteur à courant continu alimenté depuis une source de courant alternatif par l'intermédiaire d'appareils à décharge réglables, en vue de le faire fonctionner à vitesse commandée.
L'invention a pour but de créer un tel dispositif., capable de fonctionner comme multiplicateur de vitesse ou amplificateur de couple.
Plus particulièrement, l'invention a pour but de créer un dis- positif de ce type dont le moteur est 'amené à tourner à une vitesse déterminée par une vitesse étalon variable ou par d'autres appareils ou machines de sorte que les deux vitesses soient adaptées l'une à l'autre ou maintenues pratique- ment dans un rapport désiré.
Par exemple, dans certaines machines-outils, le chariot porte- outil peut être déplacé le long de la pièce à traiter ou vers celle-ci par l'intermédiaire'd'un volant à main ou d'une manivelle; et un but de l'inven- tion est de réaliser un dispositif de commande .électronique servant à mouvoir un tel chariot au moyen d'un moteur électrique dont la vitesse est réglée par la vitesse de rotation du volant à main ou manivelle de manière à agir comme amplificateur de couple entre les commandes à main et à moteur.
Pour citer un autre exemple., il est souvent intéressante dans des installations de machines, qu'un de leurs moteurs électriques se main- tienne dans un rapport de vitesses constant relativement à un autre moteur ou à un élément entraînée et un but de l'invention est de réaliser un dispositif de commande de moteur relativement simple capable de maintenir un certain rap- port de vitesses indépendamment des variations de charge ou de couple appli- quées au moteur commandé.
Ces buts et d'autres, ainsi que les formes d'exécution de l'inven- tion resserviront clairement de la description ci-dessous de deux formes d'exé- cution préférées, représentés à titre d'exemple au dessin annexé.
<Desc/Clms Page number 2>
La figure 1 est le schéma de principe d'un dispositif de comman- de servant à assurer une vitesse déterminée ou une vitesse variable résul- tante ou d'adaptation.
La figure 2 représente une autre forme d'exécution en partie sem- blable à celle de la figure 1, le schéma ne donnant que les parties différen- tes.
Les bornes pour courant alternatif 1 du dispositif sont reliées à un transformateur principal 2 ayant des enroulements secondaires 3 et 4.
Les anodes respectives de deux thyratrons 5 et 6 sont reliées aux extrémi- tés de l'enroulement secondaire 3 par l'intermédiaire des primaires 7 et 8, respectivement, d'un transformateur de courant 9 ayant un enroulement secon- daire à prise médiane 10. Les thyratrons 5 et 6 ont un conducteur commun de cathode 11 relié par l'induit 12 du moteur M à la prise médiane de l'enroule- ment de transformateur 3. Le moteur a un enroulement d'excitation série 13 et un enroulement d'excitation principal 14. L'enroulement d'excitation princi- pal est alimenté par une source séparée de courant continu à tension prati- quement constante, par exemple, un redresseur alimenté par un autre enroule- ment secondaire (non représenté) du transformateur 2. Deux résistances 22 et 23 connectées en série sont mises aux bornes de l'induit 12.
La résistance 23 est shuntée par un condensateur de filtrage 24.
Les circuits de commande des thyratrons 5 et 6 partent des grilles de commande, passent par les résistances respectives 25 et 26 at aboutissent aux extrémités de l'enroulement secondaire 27 du transformateur 28. Celui-ci est alimenté, à travers un circuit déphaseur 29, par le secondaire 4 du trans- formateur 2 et applique aux circuits de commande des thyratrons une composante alternative de tension de grille déphasée en arrière d'environ 90 par rap- port à la tension anodique des thyratrons respectifs.
A partir de la prise médiane 32 du secondaire 27, les deux cir- cuits de commande de thyratron. se confondent et passent par une partie d'un rhéostat 33 qui reçoit de la tension continue d'une source appropriée de cou- rant continu représentée schématiquement en 34. De la prise du rhéostat 33, la partie commune des circuits de commande de thyratron passe par des résis- tances 35, 36, 37, 38 et un rhéostat de réglage de vitesse 39 dont le curseur ou prise 41 est relié par une connexion 42 et la résistance 23 au conducteur cathodique 11 des thyratrons.
La partie de dérivation du rhéostat 33 applique aux circuits de commande des thyratrons 5 et 6 une tension continue dont l'amplitude réglée reste constante pendant tout le fonctionnement du dispositif. Une source appre- priée de courant continu à tension constante, représentée en 45, est connec- tée aux bornes des résistances 36, 37, 38 et du rhéostat 39 par le contact 40 d'un interrupteur S. La différence algébrique entre la chute de tension aux bornes de la partie active du rhéostat 39 et la tension apparaissant aux bor- nes de la résistance 23 est petite et reste pratiquement constante, son ef- fet sur le circuit de commande du thyratron étant négligeable.
Par conséquent, la somme algébrique des tensions prises aux bornes des résistances et rhéo- stats 23, 33, 36, 37, 38 et 39 est constante et représente une tension con- tinue qui est une composante de tension de grille constante pour les tbyra- trons 5 et 6 superposée à la tension de grille alternative fournie par le transformateur de grille 28. Les composantes de tension mentionnés jusqu'ici forment une tension de commande périodique synchrone à la tension anodique des thyratrons, mais convenablement déphasée par rapport à celle-ci.
Une autre composante essentielle de la tension de grille est ap- pliquée aux circuits de commande des thyratrons par la résistance 35.Cette résistance est mise en série dans le circuit plaque d'un maître-tube de com- mande 51 qui est un tube à vide amplificateur, par exemple une pentode. La tension anodique du tube 51 est fournie par la source 45 et prélevée aux bor- nes des résistances 36 et 37. La chute de tension continue aux bornes de la résistance 35 varie en fonction de la conductivité du tube 51 et détermine l'angle d'allumage des thyratrons. Il s'ensuit que la tension redressée appli- quée à l'induit du moteur 12 dépend de l'état de tension du circuit de grille
<Desc/Clms Page number 3>
pour le tube 51.
Le circuit de grille du tube 51 part de la grille de commande 52, passe par une résistance 53, un rhéostat 54, une résistance 55 et une résis- tance 56 pour aboutir au fil de cathode de thyratron 11, puis par la résis- tance 23 et le conducteur 42 au curseur 41 du rhéostat 39 et par la résistan- ce 38 à la cathode du maitre-tube de commande 51.
Le circuit de grille du tube 51 mentionné ci-dessus contient deux sources principales de tension de grille. Une source consiste dans la partie réglable du rhéostat 39 (rhéostat de réglage de vitesse). La tension continue fournie par le rhéostat 39 tend à rendre la grille de commande du tube 51 né- gative par rapport à la cathode . L'amplitude de cette tension détermine la vitesse de régine du moteur M. La seconde source importante de tension de gril- le consiste dans la résistance 23. La tension aux bornes de la résistance 23 est proportionnelle à la tension aux bornes de l'induit et donc approximative- ment proportionnelle à la vitesse du moteur.
La tension aux bornes de la ré- sistance 23 est opposée à la tension du rhéostat de réglage de vitesse 39, c'est-à-dire qu'elle tend à rendre la grille de commande 52 du tube 51 posi- tive par rapport à la cathode.
Le circuit de grille susmentionné pour le maître-tube 51 comprend une partie ajustée du rhéostat 54. Celui-ci sert à appliquer à la grille de commande du maître-tube de commande une tension de correction proportionnelle au courant d'induit de manière à compenser les variations de vitesse dues aux variations de chute de tension IR dans le circuit d'induit. Le rhéostat 54 est mis aux bornes d'une source convenable de courant continu à tension con- stante représentée schématiquement en 60, en série avec un tube amplificateur à vide 61. Par conséquent, l'amplitude de la composante correctrice de la ten- sion de grille du tube 51 dépend de la conductance du tube 61 qui, à son tour, est déterminée par la tension de.grille appliquée au tube 61.
Le circuit de grille du tube 61 part de la grille de commande 62, passe par une résistance 63 et une partie réglée d'un rhéostat 64 qui reçoit de la tension constante d'une source appropriée de courant continu représen- tée en 65. De là, le circuit de grille passe par une partie réglée d'un rhéo- stat 67 et la résistance 55 pour aboutir à la cathode du tube 61. Une polari- sation de grille négative constante est appliquée au circuit de grille aux bornes de la partie réglée du rhéostat 64. La polarisation négative vient en opposition avec une tension de grille variable qui apparaît aux bornes de la partie active du rhéostat 67 et est proportionnelle au courant de charge dans le circuit d'induit du moteur. Cette proportionnalité est assurée de la ma- nière suivante.
Un circuit redresseur 70 est connecté au secondaire 10 du trans- formateur 9. Comme le primaire du transformateur 9 est parcouru par le courant de charge d'induit (par le courant anodique des tubes redresseurs 5 et 6), la tension secondaire du transformateur et la tension de sortie du redresseur 70 sont proportionnelles au courant de charge. La tension de sortie redressée est appliquée aux bornes du rhéostat 67 par l'intermédiaire d'une résistance 69.
Un troisième ,tube à vide amplificateur 71 est prévu pour limiter le courant d'induit du moteur surtout durant les périodes d'accélération.
Le tube 71 est une pentode caractérisée par un cutoff brusque. Son circuit plaque est alimenté par la source 45 et part de la borne négative de cette source 45 par l'interrupteur S, le rhéostat 39, le conducteur-42, la résistan- ce 23, le conducteur de cathode 11 et la résistance 56, pour aboutir à la cathode du tube 71.
Le circuit de grille de commande du tube 71 va de la grille de commande 72 par une résistance 73 à la prise ou curseur 74 d'un rhéostat potentiométrique 75, et par une partie du rhéostat 67 à la cathode du tube 71. Il s'ensuit que la tension aux bornes de la partie de dérivation du rhé- ostat 67 qui,, comme il a été dit, est une mesure du courant d'induit, inter- vient aussi dans le circuit de grille du tube limiteûr de courant 71. Une au- tre composante de tension de grille pour le tube 71 apparaît aux bornes de la partie active du rhéostat 75.Cette tension est prise à la source 65.
L'in-
<Desc/Clms Page number 4>
terrupteur S précité a deux contacts 76, 77 en plus du contact 40. Quand l'@n terrupteur S se trouve dans la position indiquée, le rhéostat 39 est connec- té à la source de courant 45 et produit donc une chute de tension constante.
En conséquence, la tension de commande de vitesse est alors déterminée par la position choisie pour le curseur 41. La vitesse du moteur est nulle quand le curseur 41 est à son extrémité droite, et la vitesse augmente au fur et à mesure que le curseur 41 se déplace vers la gauche.
Quand l'interrupteur S est commuté dans son autre position, le rhéostat 39 est déconnecté de la source 45 et est, au contraire, relié par les contacts 76 et 77 à une source de tension variable qui, dans l'exemple donné, est une génératrice tachymètre G. Dans cette nouvelle position de l'in- terrupteur S, la vitesse du moteur dépend de la tension de la génératrice G.
Le moteur est donc arrêté quand la génératrice G est arrêtée;, et ne tourne que lorsque la génératrice est entraînée, la vitesse du moteur étant alors linéairement proportionnelle à celle de la génératrice.
La fonction de commande de la vitesse de la tension aux bornes de la partie active du rhéostat 39 (entre curseur 41 et résistance 38) ressor- tira plus clairement de la description suivantes Quand le moteur tourne à une vitesse choisie quelconque, la tension positive aux bornes de la résistan- ce 23 et les tensions négatives opposées aux bornes de la partie active des rhéostats 39 et 54 dans le circuit de grille du maître-tube de commande 51 ' s'équilibrent au point qu'une tension négative résultante de quelques volts est appliquée à la grille de commande du maître-tube 51. Cette tension de grille résultante correspond à une tension amplifiée définie aux bornes de la résistance 35 dans le circuit plaque du tube 51, et donc à un angle d'alluma- ge déterminé des thyratrons 5 et 6.
Quand l'interrupteur S est dans la posi- tion indiquée et que l'on écarte de plus en plus le curseur 41 de sa posi- tion zéro, cet équilibre est momentanément dérangé, La grille de commande du maître-tube 51 devient plus négative, et la tension aux bornes de la résis- tance 35 diminue ce qui avance le point d'allumage des thyratrons. Il en résulte un accroissement de la tension d'induit et de la vitesse du moteur, Cet accroissement entraîne une augmentation correspondante de tension aux bornes de la résistance 23 d'importance telle qu'un nouvel équilibre s'éta- blit à une tension de grille résultante légèrement plus négative pour le maitre-tube 51. Inversement, la vitesse du moteur décroît quand le curseur 41 est ramené vers sa position arrêt.
En résumé, avec l'interrupteur S dans la position indiquée, la vitesse de régime du moteur tend à se maintenir à une valeur qui dépend de la position choisie pour le curseur 41. Quand l'in- terrupteur S est mis dans l' autre position, une augmentation ou une diminu- tion de la tension de la génératrice G a le même effet sur la tension acti- ve du rhéostat 39 que le déplacement précité du curseur. La vitesse du mo- teur est donc alors déterminée suivant une proportionnalité linéaire par la tension de la génératrice, le curseur 41 restant à la même place. Dans l'é- tat cité en dernier lieu, un déplacement du curseur 41 a comme seul effet de changer le rapport entre les vitesses de la génératrice G et du moteur M.
Comme la tension d'induit du moteur M, mesurée aux bornes de la résistance 23, n'est pas une indication correcte de la vitesse du moteur puisqu'elle augmente plus que proportionnellement à la vitesse, quand le cou- ple appliqué au moteur et donc la chute de tension IR dans le circuit d'in- duit augmentent, un réglage correctif du circuit de grille du maître-tube 51 est nécessaire pour établir la linéarité voulue entre le réglage du cur- seur de rhéostat 41 ou la vitesse de la génératrice G, suivant le cas et la vitesse du moteur, indépendamment des variations de charge du moteur.
Cette correction est apportée par la chute de tension variable qui se produit aux bornes de la partie du rhéostat 54 comprise dans le cir- cuit de grille du maître-tube 51. Comme il a été dit, la tension appliquée aux bornes du rhéostat 54 est commandée par le tube 61 dont le circuit de grille comprend le rhéostat 64, agissant comme une source de tension de gril- le constante, et le rhéostat 67, agissant comme une source de tension qui varie en proportion directe de la chute de tension IR dans le circuit d'in-
<Desc/Clms Page number 5>
duit.
Quand la chute de tension IR augmente à cause d'une augmentation de la charge ou du couple moteur, le tube 61 devient de plus en plus conducteur et applique au rhéostat 54 une tension amplifiée croissante qui, dans le circuit de grille du maître-tube 51, s'ajoute à la tension négative du rhé- ostat 39. De cette manière, la tension de grille résultante du maître-tube 51 est corrigée pour compenser les variations dans la chute de tension IR.
La résistance indicatrice de tension d'induit 23, qui forme une des sources principales de tension de grille pour le maître-tube de comman- de 51, et une résistance 56 sont insérées dans le circuit plaque du tube de commande de l'accélération du moteur 71. Par conséquent, une chute de ten- sion, provenant de la source de courant plaque 45 du tube 71 et commandée par les conditions de tension dans le circuit de grille du tube 71, peut être ap- pliquée aux résistances 23 et 56. Le circuit de grille du tube 71 contient le rhéostat indicateur de courant de charge 67 et le rhéostat de polarisation 75 alimenté par la source 65. üne étude -du circuit plaque du tube 71 montre que l'action du tube 71 est exactement opposée à celle du tube de compensa- tion de chute de tension IR 61.
En général, un courant d'induit croissant me- suré par la tension aux bornes du rhéostat 67 tend à rendre la grille de com- mande du tube accélérateur 71 moins négative par l'influence de la chute de tension aux bornes du rhéostat 67, ce qui fera augmenter le courant plaque du tube 71. Il s'ensuit une augmentation de chute de tension aux bornes des résistances 23 et 56, et la grille de commande du maître-tube 51 devient moins négative et le courant plaque du tube 51 augmente. En conséquence, l'angle d'allumage des thyratrons 5 et 6 est retardé de manière correspondan- te.
Dans la gamme normale des courants d'induit, de zéro à courant plein, le tube 71 n'est pas conducteur parce qu'il est polarisé au cut-off par une tension de grille très négative provenant du rhéostat 75. C'est pour- quoi, dans cette gamme, le courant d'induit n'affecte que le tube compensa- teur de chute de tension RI 61, comme il a été dit. Si, au contraire, le cou- rant d'induit croit au-delà d'une valeur critique déterminée, le tube 71 com- mence à conduire. La caractéristique du tube et la constante de circuit sont telles que l'action amplificatrice du tube 71 est beaucoup plus énergique que celle du tube 61.
Par conséquent, dès que le tube 71 se met à conduire, par exemple, à cause d'un courant excessif dans le circuit d'induit, l'action du tube 71 est très énergique alors que l'action du tube 51 est arrêtée parce que celui-ci se sature pour des courants légèrement supérieurs à la pleine charge. Le tube 71 retarde ainsi fortement l'angle d'allumage des thyratrons 5 et 6. Ceci s'oppose à la tendance qu'à le courant de croître et d'établir une limite définie pour le courant d'induit. La valeur limite du courant est réglable au moyen du rhéostat 75, et pratiquement dans la plupart des cas, cette limite est maintenue entre 1,8 et 2,5 fois le courant d'induit de régime du moteur.
Le dispositif décrit ci-dessus peut trouver de nombreuses appli- cations. Par exemple, le dispositif peut être appliqué à une machine-outil, telle qu'une foreuse pour déplacer le porte-pièce par rapport à l'outil.
Quand l'interrupteur S se trouve dans la position indiquée et que le courant est mis, le moteur M fait avancer le porte-pièce de manière continue à la vitesse voulue déterminée par le réglge du rhéostat de vitesse 39. Quand l'interrupteur S est placé dans l'autre,position, l'entraînement de la gé- nératrice G, par exemple au moyen d'un volant à main, permet le .déplacement du porte-pièce à n'importe quelle vitesse lente, par exemple à des fins de mise au point ou d'inspection.
Le dispositif précité trouve aussi son application dans des pro- blèmes d'adaption de vitesses. Par exemple, si le dispositif sert à entraî- ner le moteur M dans un rapport de vitesses fixe relativement à un autre moteur ou appareil entraînée ce dernier doit être couplé à la génératrice G.
Le dispositif commande alors le moteur M, l'interrupteur S se trouvant dans la bonne position, de manière à ce qu'il tourne à la vitesse ou dans le rap- port de vitesses demandé.
<Desc/Clms Page number 6>
Il est évident que, si le dispositif ne doit servir que d'ampli- ficateur de vitesse ou de couple, l'interrupteur S peut être supprimé et la génératrice G connectée en permanence au dispositif. Il est aussi évident que, si le dispositif doit fonctionner en liaison avec un autre dispositif de commande ou de force qui fournit une tension référence indicatrice de la vitesse à suivre, la génératrice G peut être supprimée et la tension de référence disponible directement appliquée au dispositif de commande confor- mément à l'invention.
Au cas où l'on désire une commande réversible, par exemple pour régler le porte-outil ou le porte-pièce d'une fraiseuse, le dispositif peut être transformé de manière qu'un renversement de polarité de la tension de référence ou de génératrice provoque l'inverion du commutateur principal dans le circuit d'induit du moteur. Comme la tension de la génératrice doit toujours être appliquée avec la même polarité, un redresseur à double al- ternance peut être interposé entre la génératrice G et l'interrupteur S, ou on peut inverser la polarité de connexion de la génératrice en fonction d'une inversion de polarité de sa tension.
La variante de la figure 2 est un exemple des possibilités sus- dites. La figure 2 ne donne que les conducteurs de courant pour l'induit et les thyratrons et les partiesmodifiées des circuits de la génératrice, tou- tes les autres parties du dispositif étant supposées identiques aux parties correspondantes de la figure 1.
La génératrice G est équipée d'un interrupteur 79 de vitesse zé- ro dont le contact ne se ferme que lorsque la génératrice tourne dans un sens donné. Quand l'interrupteur de zéro 79 se ferme, il relie une source de cou- rant appropriée 80 à la bobine 81 d'un inverseur 82 dont les contacts 83, 84 se trouvent dans le circuit d'induit du moteur et les contacts 85, 86 dans le circuit de la génératrice G. L'inverseur 82 inverse alors la polarité de la liaison de l'induit du moteur 12 par rapport aux thyratrons 5,6, tandis que les contacts 85 et 86 inversent la polarité de liaison de la génératrice G.
Quand la génératrice est entraînée par exemple en avant alors que l'interrupteur S est mis dans la position opposée, l'inverseur 82 reste dans la position indiquée et le moteur 12 fonctionne en marche avant. Quand la génératrice G change de sens, l'interrupteur 79 amené le contact 82 à faire changer de sens le moteur et la génératrice de sorte que le moteur tourne cette fois en sens opposé mais toujours sous la commande de la ten- sion de la génératrice, A tous les autres points de vue, les performances du dispositif modifié sont semblables à celles décrites en se référant à la figure 1.
EMI6.1
RIÉV lÉ N D I C àT I o N s .
1. - Dispositif électronique de commande de moteur, comprenant un redresseur réglable reliant un moteur à courant continu à une source de courant alternatif, un circuit de commande pour le redresseur comprenant un dispositif de circuit servant à lui amener de la tension pour régler la vi- tesse du moteur, une machine mobile à vitesse variable et mécaniquement sé- parée du moteur, et une source de, tension répondant à la vitesse et comman- dée par la machine précitée faisant partie du dispositif de circuit et ser- vant à faire tourner le moteur à une vitesse déterminée par la machine pré- citée.
<Desc / Clms Page number 1>
ELECTRONIC MOTOR CONTROL DEVICE FOR ADAPTING THE
SPEED OR TORQUE AMPLIFICATION.
The present invention relates to electronic devices for controlling a direct current motor supplied from an alternating current source by means of adjustable discharge devices, with a view to making it operate at a controlled speed.
The object of the invention is to create such a device, capable of functioning as a speed multiplier or a torque amplifier.
More particularly, the object of the invention is to provide a device of this type in which the motor is caused to rotate at a speed determined by a variable standard speed or by other apparatus or machines so that the two speeds are. matched to each other or maintained at substantially a desired ratio.
For example, in certain machine tools, the tool carriage can be moved along or towards the workpiece by means of a hand wheel or a crank; and an object of the invention is to provide an electronic control device for moving such a carriage by means of an electric motor, the speed of which is regulated by the speed of rotation of the handwheel or crank so as to act as a torque amplifier between the hand and motor controls.
To cite another example, it is often of interest in machine installations that one of their electric motors maintains a constant speed ratio relative to another motor or to a driven element and a purpose of the motor. The invention is to provide a relatively simple motor controller capable of maintaining a certain speed ratio independent of load or torque variations applied to the controlled motor.
These and other objects, as well as the embodiments of the invention, will clearly be used from the description below of two preferred embodiments, shown by way of example in the accompanying drawing.
<Desc / Clms Page number 2>
FIG. 1 is the block diagram of a control device for providing a determined speed or a resulting or adaptive variable speed.
FIG. 2 represents another embodiment which is partly similar to that of FIG. 1, the diagram showing only the different parts.
The AC terminals 1 of the device are connected to a main transformer 2 having secondary windings 3 and 4.
The respective anodes of two thyratrons 5 and 6 are connected to the ends of the secondary winding 3 via the primaries 7 and 8, respectively, of a current transformer 9 having a secondary winding with center tap 10 Thyratrons 5 and 6 have a common cathode conductor 11 connected through armature 12 of motor M to the center tap of transformer winding 3. The motor has a 13 series field winding and d winding. Main excitation 14. The main excitation winding is supplied by a separate source of direct current at substantially constant voltage, for example, a rectifier supplied by another secondary winding (not shown) of transformer 2. Two resistors 22 and 23 connected in series are placed at the terminals of the armature 12.
Resistor 23 is shunted by a filter capacitor 24.
The control circuits of the thyratrons 5 and 6 start from the control gates, pass through the respective resistors 25 and 26 and end at the ends of the secondary winding 27 of the transformer 28. The latter is supplied, through a phase shifter circuit 29, by secondary 4 of transformer 2 and applies to the thyratron control circuits an AC component of gate voltage phase shifted back by about 90 with respect to the anode voltage of the respective thyratrons.
From the middle tap 32 of the secondary 27, the two thyratron control circuits. merge and pass through a part of a rheostat 33 which receives direct voltage from a suitable direct current source shown schematically at 34. From the socket of the rheostat 33, the common part of the thyratron control circuits passes by resistors 35, 36, 37, 38 and a speed regulating rheostat 39, the cursor or socket of which 41 is connected by a connection 42 and the resistor 23 to the cathode conductor 11 of the thyratrons.
The bypass part of the rheostat 33 applies to the control circuits of the thyratrons 5 and 6 a direct voltage whose adjusted amplitude remains constant throughout the operation of the device. A suitable constant voltage direct current source, shown at 45, is connected across resistors 36, 37, 38 and rheostat 39 by contact 40 of a switch S. The algebraic difference between the drop in voltage across the active part of rheostat 39 and the voltage appearing across resistor 23 is small and remains nearly constant, its effect on the thyratron control circuit being negligible.
Therefore, the algebraic sum of the voltages taken across resistors and rheostats 23, 33, 36, 37, 38 and 39 is constant and represents a dc voltage which is a constant gate voltage component for the tbyra- Trons 5 and 6 superimposed on the alternating gate voltage supplied by gate transformer 28. The voltage components mentioned so far form a periodic control voltage synchronous with the anode voltage of the thyratrons, but suitably phase-shifted with respect to the latter. .
Another essential component of the gate voltage is applied to the thyratron control circuits by resistor 35. This resistor is put in series in the plate circuit of a master control tube 51 which is a tube to. vacuum amplifier, for example a pentode. The anode voltage of the tube 51 is supplied by the source 45 and taken from the terminals of the resistors 36 and 37. The direct voltage drop across the terminals of the resistor 35 varies as a function of the conductivity of the tube 51 and determines the angle d ignition of thyratrons. It follows that the rectified voltage applied to the armature of the motor 12 depends on the voltage state of the gate circuit.
<Desc / Clms Page number 3>
for tube 51.
The grid circuit of the tube 51 starts from the control grid 52, passes through a resistor 53, a rheostat 54, a resistor 55 and a resistor 56 to the thyratron cathode wire 11, then through the resistor. 23 and the conductor 42 to the cursor 41 of the rheostat 39 and by the resistance 38 to the cathode of the control master tube 51.
The gate circuit of tube 51 mentioned above contains two main sources of gate voltage. One source is the adjustable portion of the rheostat 39 (speed adjustment rheostat). The DC voltage supplied by rheostat 39 tends to make the control grid of tube 51 negative with respect to the cathode. The amplitude of this voltage determines the speed of the motor M. The second important source of grill voltage consists of resistor 23. The voltage across resistor 23 is proportional to the voltage across the armature. and therefore approximately proportional to the engine speed.
The voltage across resistor 23 is opposite to the voltage of speed control rheostat 39, that is, it tends to make control grid 52 of tube 51 positive with respect to the cathode.
The aforementioned grid circuit for the master tube 51 comprises an adjusted part of the rheostat 54. This serves to apply to the control grid of the control master tube a correction voltage proportional to the armature current so as to compensate. speed variations due to variations in IR voltage drop in the armature circuit. The rheostat 54 is connected to a suitable constant voltage direct current source shown schematically at 60, in series with a vacuum amplifier tube 61. Therefore, the magnitude of the corrective voltage component The grid voltage of tube 51 depends on the conductance of tube 61 which, in turn, is determined by the grid voltage applied to tube 61.
The grid circuit of the tube 61 starts from the control grid 62, passes through a resistor 63 and a regulated portion of a rheostat 64 which receives constant voltage from an appropriate source of direct current shown at 65. De There the gate circuit passes through a regulated portion of a rheostat 67 and resistor 55 to terminate at the cathode of tube 61. A constant negative gate bias is applied to the gate circuit across the portion. set of rheostat 64. The negative bias opposes a variable gate voltage which appears across the active part of rheostat 67 and is proportional to the load current in the armature circuit of the motor. This proportionality is ensured in the following manner.
A rectifier circuit 70 is connected to the secondary 10 of transformer 9. As the primary of transformer 9 is traversed by the armature load current (by the anode current of rectifier tubes 5 and 6), the secondary voltage of the transformer and the output voltage of the rectifier 70 are proportional to the load current. The rectified output voltage is applied across the rheostat 67 via a resistor 69.
A third, vacuum tube amplifier 71 is provided to limit the armature current of the motor especially during periods of acceleration.
Tube 71 is a pentode characterized by a sudden cutoff. Its plate circuit is supplied by the source 45 and starts from the negative terminal of this source 45 by the switch S, the rheostat 39, the conductor-42, the resistor 23, the cathode conductor 11 and the resistor 56, to end at the cathode of tube 71.
The control grid circuit of the tube 71 goes from the control grid 72 through a resistor 73 to the tap or slider 74 of a potentiometric rheostat 75, and through part of the rheostat 67 to the cathode of the tube 71. It s' It follows that the voltage across the bypass portion of the rheostat 67 which, as has been said, is a measure of the armature current, also enters the gate circuit of the current limiting tube 71. Another grid voltage component for tube 71 appears across the active part of rheostat 75. This voltage is taken at source 65.
Linen-
<Desc / Clms Page number 4>
The aforementioned S-switch has two contacts 76, 77 in addition to the contact 40. When the S-switch is in the position shown, the rheostat 39 is connected to the current source 45 and therefore produces a constant voltage drop. .
Accordingly, the speed control voltage is then determined by the position chosen for cursor 41. Motor speed is zero when cursor 41 is at its right end, and speed increases as cursor 41 is moved. moves to the left.
When the switch S is switched to its other position, the rheostat 39 is disconnected from the source 45 and is, on the contrary, connected by the contacts 76 and 77 to a variable voltage source which, in the example given, is a generator tachometer G. In this new position of switch S, the speed of the motor depends on the voltage of generator G.
The engine is therefore stopped when the generator G is stopped ;, and only turns when the generator is driven, the speed of the engine then being linearly proportional to that of the generator.
The function of controlling the speed of the voltage at the terminals of the active part of the rheostat 39 (between cursor 41 and resistor 38) will emerge more clearly from the following description When the motor is running at any chosen speed, the positive voltage at the terminals of resistor 23 and the negative voltages opposite to the terminals of the active part of rheostats 39 and 54 in the gate circuit of the master control tube 51 'equalize to such a point that a negative voltage resulting from a few volts is applied to the control grid of the master tube 51. This resulting grid voltage corresponds to an amplified voltage defined at the terminals of resistor 35 in the plate circuit of tube 51, and therefore to a determined ignition angle of the tubes. thyratrons 5 and 6.
When the switch S is in the position indicated and the cursor 41 is moved further and further away from its zero position, this equilibrium is momentarily disturbed. The control grid of the master tube 51 becomes more negative , and the voltage across resistor 35 decreases which advances the ignition point of the thyratrons. This results in an increase in the armature voltage and in the speed of the motor. This increase results in a corresponding increase in voltage across resistor 23 of such magnitude that a new equilibrium is established at a voltage of resulting grid slightly more negative for the master tube 51. Conversely, the speed of the motor decreases when the cursor 41 is returned to its stop position.
In short, with switch S in the position indicated, the engine speed tends to be maintained at a value which depends on the position chosen for cursor 41. When switch S is put in the other position, an increase or decrease in the voltage of the generator G has the same effect on the active voltage of the rheostat 39 as the aforementioned displacement of the cursor. The speed of the motor is therefore then determined according to a linear proportionality by the voltage of the generator, the cursor 41 remaining in the same place. In the state last cited, a displacement of the cursor 41 has the sole effect of changing the ratio between the speeds of the generator G and of the motor M.
Since the armature voltage of the motor M, measured across resistor 23, is not a correct indication of the speed of the motor since it increases more than proportional to the speed, when the torque applied to the motor and Therefore, the IR voltage drop across the induction circuit increases, a corrective adjustment of the gate circuit of the master tube 51 is necessary to establish the desired linearity between the adjustment of the rheostat slider 41 or the speed of the rheostat. generator G, depending on the case and the engine speed, regardless of engine load variations.
This correction is made by the variable voltage drop which occurs across the part of the rheostat 54 included in the gate circuit of the master tube 51. As has been said, the voltage applied across the rheostat 54 is controlled by tube 61 whose gate circuit comprises rheostat 64, acting as a constant grill voltage source, and rheostat 67, acting as a voltage source which varies in direct proportion to the IR voltage drop in the circuit of
<Desc / Clms Page number 5>
duit.
As the voltage drop IR increases due to an increase in load or motor torque, tube 61 becomes more and more conductive and applies to rheostat 54 an increasing amplified voltage which in the gate circuit of the master tube 51, adds to the negative voltage of rheostat 39. In this way, the resulting gate voltage of master tube 51 is corrected to compensate for variations in voltage drop IR.
The armature voltage indicator resistor 23, which forms one of the main gate voltage sources for the master control tube 51, and a resistor 56 are inserted into the plate circuit of the acceleration control tube of the engine. motor 71. Therefore, a voltage drop, from the plate current source 45 of the tube 71 and controlled by the voltage conditions in the grid circuit of the tube 71, can be applied to the resistors 23 and 56. The grid circuit of the tube 71 contains the charge current indicator rheostat 67 and the bias rheostat 75 supplied by the source 65. A study of the plate circuit of the tube 71 shows that the action of the tube 71 is exactly opposite to that of the tube. that of the IR 61 voltage drop compensation tube.
In general, an increasing armature current measured by the voltage across the terminals of the rheostat 67 tends to make the control grid of the accelerator tube 71 less negative by the influence of the voltage drop across the terminals of the rheostat 67, which will increase the plate current of the tube 71. There follows an increase in the voltage drop across the resistors 23 and 56, and the control grid of the master tube 51 becomes less negative and the plate current of the tube 51 increases. . As a result, the firing angle of thyratrons 5 and 6 is correspondingly delayed.
In the normal range of armature currents, from zero to full current, tube 71 is not conductive because it is cut-off biased by a very negative gate voltage coming from rheostat 75. This is for - what, in this range, the armature current only affects the voltage drop compensator tube RI 61, as has been said. If, on the contrary, the armature current increases beyond a determined critical value, the tube 71 begins to conduct. The characteristic of the tube and the circuit constant are such that the amplifying action of the tube 71 is much more forceful than that of the tube 61.
Therefore, as soon as the tube 71 starts to conduct, for example, because of an excessive current in the armature circuit, the action of the tube 71 is very forceful while the action of the tube 51 is stopped because that the latter becomes saturated for currents slightly greater than full load. Tube 71 thus greatly retards the firing angle of thyratrons 5 and 6. This opposes the tendency for the current to increase and establish a defined limit for the armature current. The current limit value is adjustable by means of the rheostat 75, and in practically most cases this limit is maintained between 1.8 and 2.5 times the engine speed armature current.
The device described above can find many applications. For example, the device can be applied to a machine tool, such as a drilling machine to move the workpiece holder relative to the tool.
When switch S is in the position shown and power is turned on, motor M continuously advances the workpiece carrier at the desired speed determined by the setting of speed rheostat 39. When switch S is on placed in the other position, the drive of the generator G, for example by means of a handwheel, allows the movement of the workpiece carrier at any slow speed, for example for purposes tune-up or inspection.
The aforementioned device also finds its application in speed adaptation problems. For example, if the device is used to drive the motor M in a fixed gear ratio relative to another motor or driven device, the latter must be coupled to the generator G.
The device then controls the motor M, the switch S being in the correct position, so that it rotates at the speed or in the speed ratio requested.
<Desc / Clms Page number 6>
Obviously, if the device is to serve only as a speed or torque amplifier, the switch S can be omitted and the generator G permanently connected to the device. It is also evident that, if the device is to operate in conjunction with another control or force device which provides a reference voltage indicative of the speed to follow, the generator G can be removed and the available reference voltage applied directly to the device. control according to the invention.
In the event that a reversible control is desired, for example to adjust the tool holder or the workpiece holder of a milling machine, the device can be transformed so that a polarity reversal of the reference or generator voltage causes the main switch to invert into the motor armature circuit. As the voltage of the generator must always be applied with the same polarity, a double alternation rectifier can be interposed between the generator G and the switch S, or we can reverse the connection polarity of the generator according to a reverse polarity of its voltage.
The variant of FIG. 2 is an example of the above possibilities. Figure 2 only gives the current conductors for the armature and thyratrons and the modified parts of the generator circuits, all other parts of the device being assumed to be identical to the corresponding parts of figure 1.
The generator G is equipped with a zero speed switch 79, the contact of which closes only when the generator turns in a given direction. When the zero switch 79 closes, it connects a suitable current source 80 to the coil 81 of an inverter 82 whose contacts 83, 84 are in the armature circuit of the motor and the contacts 85, 86 in the circuit of the generator G. The inverter 82 then reverses the polarity of the link of the armature of the motor 12 with respect to the thyratrons 5,6, while the contacts 85 and 86 reverse the link polarity of the generator G.
When the generator is driven for example forward while the switch S is put in the opposite position, the inverter 82 remains in the position indicated and the motor 12 operates in forward direction. When the generator G changes direction, the switch 79 causes the contact 82 to cause the motor and the generator to change direction so that the motor this time turns in the opposite direction but still under the control of the voltage of the generator. , From all other points of view, the performance of the modified device is similar to that described with reference to FIG. 1.
EMI6.1
RIÉV LE N D I C àT I o N s.
1. - Electronic motor control device, comprising an adjustable rectifier connecting a direct current motor to an alternating current source, a control circuit for the rectifier comprising a circuit device serving to supply it with voltage to adjust the voltage. - motor speed, a mobile machine with variable speed and mechanically separate from the motor, and a voltage source responsive to the speed and controlled by the aforesaid machine forming part of the circuit device and serving to rotate the motor at a speed determined by the aforementioned machine.