<Desc/Clms Page number 1>
SYSTEMES ELECTRONIQUES POUR ALIMENTER DES MOTEURS A COURANT CONTINU A
PARTIR D'UNE SOURCE A COURANT ALTERNATIF.
La présente invention se rapporte aux systèmes électroniques pour alimenter un moteur à courant continu à partir d'une source de courant alter- natif pour fonctionner à une vitesse contrôlable et réglée.
La présente invention a pour objet de réaliser un système de ce type qui assure un réglage précis de la vitesse'dans des limites très étendues, par exemple de 1 à 20 ou plus, à l'aide d'un équipement simple et robuste et d'un plus petit nombre d'organes ou éléments que cela n'a été nécessaire jus- qu'ici pour des systèmes ayant un rendement et une diversité de vitesses compa- rables.
Un autre objet de l'invention est de réaliser un système du type considéré qui soit particulièrement approprié et ait une meilleure performance de régulation de la vitesse, pour servir à l'entrainement d'un bobinoir, plus spécialement un mécanisme d'entraînement de bobine du type à noyau.
Un autre objet de l'invention vise à assurer un contrôle de la vi- tesse entre des limites très écartées, et une régulation sans à-coups de la vitesse, selon laquelle le moteur est contrôlé automatiquement et électrique- ment pour tourner toujours sous la tension d'induit la plus haute possible et le champ le plus intense possible pour une vitesse donnée quelconque, assurant ainsi le courant induit le plus faible possible avec le champ le plus intense, et par conséquent la plus grande stabilité pour toute vitesse dans les limites permises.
L'invention a également pour objet de réaliser de tels systèmes de manière à obtenir un contrôle stable, prédéterminé et réglable des périodes de démarrage et d'accélération du moteur, évitant ainsi les surcharges dans l'équipement électrique aussi bien que des efforts excessifs ou des irrégula- rités de la matière bobinée; et on cherche également à assurer un tel contrô- le de l'accélération par des moyens électroniques relativement très simples et sûrs.
<Desc/Clms Page number 2>
A cet effet,et, conformément à une caractéristique de la présen- te invention,on alimente le circuit d'induit d'un moteur à courant continu, à partir de la source de courant alternatif par l'intermédiaire d'un ou plu- sieurs tubes redresseurs contrôlables, on excite l'inducteur du moteur à par- tir de la même source,par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs autres tubes redresseurs contrôlables, et on contrôle ensemble les redresseurs d'induit et d'inducteur au moyen d'un tube de contrôle principal ou maître-tube, en répon- se à la vitesse du moteur, de telle sorte qu'une variation de la tension gril- le d'un seul maître-tube agisse sur le courant d'induit et sur l'excitation de l'inducteur du moteur, dans un rapport désiré l'un par rapport à l'antre.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, on impose aux redresseurs d'induit et d'inducteur des tensions de blocage de grille cons- tantes de telles valeurs respectives que le redresseur d'inducteur ne commence à réduire l'excitation'du champ qu'après que le redresseur d'induit a parcouru presque tout son contrôle, obtenant ainsi un système moteur dans lequel la ten- sion d'induit atteint son maximum avant que le champ normal du moteur ne soit affaibli, et inversement, l'inducteur a reçu son excitation totale avant que la tension d'induit ne soit réduite.
@ Conformément à une autre caractéristique de l'invention, on utili- se des dispositifs limiteurs de courant et de contrôle d'accélération qui ré- pondent au courant dans le circuit d'induit du moteur et agissent sur le cir- cuit-grille du maitre-tuge de contrôle, de sorte qu'un effet réducteur de vi- tesse est imposé au redresseur d'induit ou au redresseur d'inducteur, ou aux deux,en raison de l'action de contrôle jjointe de ce maître-tube sur ces redres- seurs.
Selon un antre aspect encore de l'invention, on équipe le système avec un dispositif d'avance lente contrôlable par l'opérateur, qui oblige le moteur à tourner à une vitesse basse prédéterminée ou vitesse centimétrique indépendante du réglage de vitesse normal du système.
Ces objets ainsi que d'autres caractéristiques de l'invention ap- paraîtront au cours de la description qui va suivre de la forme de réalisation d'un système moteur pour bobinoir conforme à l'invention représenté aux dessins par un schéma électrique de la figure 1), et deux diagrammes explicatifs des figures 2 et 3 respectivement..
Le système représenté à la figure 1 sert à actionner un bobinoir pour obtenir une vitesse linéaire constante de la matière à enrouler sur un noyau de bobine, ou à dérouler d'une telle bobine.
Afin de présenter un exemple concret d'un système moteur réalisé effectivement et utilisé avec succès, on indiquera ci-dessous entre parenthèses les. désignations de type dés tubes électroniques et les valeurs numériques des quantités électriques. Il faut bien comprendre que ces références ne sont don- nées qu'à titre d'exemple, et que les valeurs numériques sont principalement destinées à indiquer des ordres de grandeur préférables et peuvent être modi- fiées selon les nécessités et desiderata de chaque application particulière.
La matière en ruban 1, telle que du papier, un textile, ou du mé- tal laminé, passé entre des rouleaux de guidage 2 et s'enroule sur une bobine réceptrice 3. Un des rouleaux entraîne une génératrice-tachymètre 4 qui four- nit une tension continue proportionnelle à la vitesse linéaire de la matière à enrouler. Le noyau 3 de la bobine est entraîné par l'induit 5 d'un moteur à courant continu M (par exemple d'une puissance de 3 HP) qui est équipé d'un enroulement inducteur série 6, tel qu'un enroulement de compensation, ou inter- polaire, et d'un enroulement inducteur principal 7 à excitation séparée.
Le circuit d'induit 8 du moteur M est alimenté par les secondaires d'un transformateur de courant 9 alimenté par les conducteurs Ll, L2 et L3 d'une ligne à courant alternatif. Le transformateur 9, représenté symboliquement, peut consister en, un transformateur polyphasé courant ou en un groupe de trans- formateurs monophasés. Entre l'induit 8 et les secondaires du transformateur 9 sont interposés des tubes redresseurs contrôlables, 11., 12, 13, par exemple des thyratrons (type WL. 105). Ces tubes, représentés symboliquement, sont
<Desc/Clms Page number 3>
disposés pour un redressement triphasé sur demi-période.
Bien qu'on ait repré- senté trois tubes, il peut suffire d'enutiliser deux dans certains cas, tandis que pour obtenir un courant redressé de plus grande uniformité ou puissance, on peut en employer un plus grand nombre, par exemple quatre tubes.
Le circuit d'induit passe par les contacts 14 et 15 d'un contact FCR dont la bobine contrôle également-deux contacts auxiliaires 17 et 18. Le contact 18 connecte une résistance de freinage dynamique 19 (de 2 à 10 ohms) aux bornes de l'induit 5, lorsque le contacteur est désalimenté.
Le circuit d'induit comprend les enroulements primaires 20 et 21, d'un transformateur de courant 22 dont l'enroulement secondaire'fournit une tension proportionnelle au courant d'induit redressé fourni au moteur M
L'enroulement inducteur principal 7 du moteur M est alimenté par le secondaire 23 d'un transformateur 24 dont le primaire peut être attaché à la ligne à courant alternatif mentionnée plus haut.
Le transformateur 24 est équipé de deux secondaires additionnels 25 et 26. Le courant du secondaire 23 est redressé par un tube redresseur con- trôlable 27, tel qu'un thyratron (du type WL. 17). Une résistance de charge 28 (5500 ohms) est connectée en parallèle sur l'enroulement inducteur 7, et le circuit de l'inducteur est contrôlé par le contact 29 d'un relais d'induc- teur 4CR dont la bobine 30 actionne également un contact interlock de verrouil- lage 31. Afin d'obtenir un redressement de l'onde complète pour l'enroulement inducteur 7, une diode 32 (du type WL. 866) est connectée aux bornes de l'en- roulement inducteur 7, en sens opposé au tube 27.
Le tube 32 maintient la cir- culation du courant dans l'enroulement 7 pendant les intervalles non conducteurs du tube contrôlable 27.
Les tubes redresseurs d'induit 11, 12, et 13 et le tube redresseur d'inducteur 27 sont contrôlés par un maître-tube de contrôle unique 35 dont la grille de contrôle est désignée par 36. Le tube 35 consiste en un tube am- plificateur à vide de préférence une pentode (du type 6V6). La performance de contrôle du tube 35 sera mieux comprise par une étude des circuits grille ou de contrôle correspondant aux tubes redresseurs d'induit et=d'inducteur.
Le circuit de contrôle pour les tubes redresseurs d'induit 11, 12, 13, s'étend, depuis les grilles de contrôle correspondantes 37, 38 39, en pas- sant par les résistances de grille respectives 40, 41 42 (chacune de 220.000 ohms) jusqu'aux transformateurs de grille 43, 44 45, respectivement, qui ont un conducteur commun 46. A partir du conducteur 46, le circuit de contrôle continue par une résistance de charge 47 (30.000 ohms), et les sections de ré- sistance 48 (5.000 ohms) et 49 (1. 550 ohms) d'une résistance-diviseur de ten- sion, au conducteur 50 qui est connecté au conducteur cathodique commun des tubes 11, 12 et 13.
Le circuit grille qui vient d'être mentionné pour les tubes 11, 12, 13, comprend trois sources de'tensions de contrôle composantes. Une sour- ce est représentée par les transformateurs respectifs 43 44 45 qui imposent à chaque tube une composante de tension grille alternative.
La connexion de phase des transformateurs de grille à la ligne à courant alternatif est telle que la composante de tension-grille alternative . pour chaque tube est déphasée de 90 par rapport à la tension plaque du même tube. La seconde source de tension de contrôle est représentée par les sections 48 et 49 de la résistance. Ces sections sont disposées en série avec des sec- tions additionnelles 51 (1500 ohms), 52 (2300 ohms) et 53 (4600 ohms) aux bor- nes d'une source de tension continue constante. Cette source, symboliquement représentée en 54 peut consister en un circuit redresseur alimenté par la ligne à courant alternatif mentionnée plus haut. La source 54 impose à la résistan- ce (48, 49 51, 52, 53) une tension constante (470 volts).
Par conséqùent, la chute de tension aux bornes des sections de résistance 48 et 49 dans le cir- cuit de contrôle des tubes redresseurs d'induit fournit une tension de blocage de grille constante (269 volts). Cette tension constante se combine avec la composante de tension alternative mentionnée ci-dessus, pour former une tension grille périodique qui est synchrone avec la tension d'anode, et convenablement
<Desc/Clms Page number 4>
déphasée.
La troisième source de tension dans le circuit de contrôle pour les redresseurs d'induit est représentée par la résistance de charge 47. Cette résistance impose au. circuit une composante de tension grille à sens unique, de valeur variable,qui a pour effet d'élever ou d'abaisser la tension grille périodique mentionnée ci-dessus, en avançant ou retardant ainsi l'angle d'al- lumage des tubes redresseurs, de manière à contrôler la tension et le courant redressés appliqués au circuit d'induit du moteur.
Afin de fournir cette tension variable à sens unique, la résistance 47 est connectée dans le circuit-plaque du maître-tube 35. Ce circuit plaque reçoit une tension plaque constante, prise aux bornes des sections 48, 51 et 52 (408 volts) de la résistance-diviseur de tension. Ce circuit plaque comprend une résistance 55 (15000 ohms) normalement court-circuitée par le contact 56 d'un relais 2CR dont la bobine 57 contrôle également un contact interlock 58.
On reconnaîtra que la chute de tension aux bornes de la résistan- ce 47 dépend de la conductance du maître-tube 35. La conductance est contrô- lée par le circuit grille du maître-tube qui s'étend de la grille de contrôle 36 du tube 35 par une résistance 61 (160.000 ohms), une résistance 62 (100.000 ohms) et un conducteur 63 au curseur réglable d'un rhéostat potentiométrique 64 (20. 000 ohms) connecté aux bornes de sortie de la génératrice tachymétrique 4. A partir du rhéostat 64, le circuit grille du maître-tube continue par un conducteur 65 au curseur d-'un rhéostat de contrôle de vitesse 65 (10.000 ohms) et, de là, par une résistance 67 (5.000 ohms) au conducteur cathodique 68 du maître-tube 35.
Le circuit grille du maître-tube qui vient d'être décrit comprend deux sources principales de tensions grille composantes. Une source est re- présentée par le théostat de contrôle de vitesse 66 et fournit une tension con- tinue dont la valeur détermine la vitesse à laquelle le moteur M doit tourner et qui est réglée par le choix de la position du curseur du rhéostat. Cette tension réglée est.dérivée aux bornes de la section 53 de la résistance, par l'intermédiaire d'une résistance 67 et d'un rhéostat 69 (10.000 ohms), et, si nécessaire,peut être stabilisée par un tube régulateur de tension 80 à catho- de froide (du. type OA3). La tension de contrôle de vitesse n'est effective que lorsqu'un contact 70 est fermé dans un relais 1CR dont la bobine 71 action- ne également deux contacts interlock 72 et 73.
Le circuit de la bobine 71 comprend un contact de "démarrage" nor- malement ouvert 74, un contact "d'arrêt" normalement fermé 75,et un contact "d'avance lente" 76. La seconde source de tension grille dans le circuit grille du maître tube est représentée par la partie en circuit du rhéostat ta- chymétrique 64. La tension de mesure de la vitesse du rhéostat 64 est en op- position série avec la tension de contrôle de vitesse du rhéostat 66, de sorte que la tension grille résultante pour le maître-tube 35 correspond pratiquement à la valeur différentielle des deux tensions composantes.
Avant de continuer l'explication du fonctionnement des circuits du tube, on donnera une description du fonctionnement des contacts de con- trôle et des relais électromagnétiques. Chaque fois que la ligne à courant alternatif avec le transformateur 24 sont sous une tension de fonctionnement normale, le relais 4CR attire son armature et ferme les contacts 29 et 31.
Lorsque, alors, le contact de démarrage est temporairement actionné par l'opé- rateur, le relais 1CR fonctionne et ferme son contact de retenue en 73. Le' contact 72 du relais 1CR alimente la bobine 16 de sorte que le contacteur FCR fonctionne et ferme le circuit d'induit. Le moteur accélère alors jusqu'à la vitesse réglée par le curseur du rhéostat de contrôle de la vitesse 66.
Le moteur se trouve coupé lorsque l'opérateur oblige le contacteur FCR et le relais 1CR à retomber en actionnant le contact d'arrêt 75. Le moteur est alors freiné dynamiquement au moyen de la résistance 19 et le relais 3GR empêche le contacteur FCR d'être refermé aussi longtemps que la vitesse du mo- teur est supérieure à la faible valeur de sécurité. Le fonctionnement du con- tact 76 et du relais 2CR sera indiqué plus loin.
Lorsque le mécanisme de commande du bobinoir est en marche stable
<Desc/Clms Page number 5>
à la vitesse désirée, la tension de contrôle de la vitesse du rhéostat 66 et la tension tachymétrique du rhéostat 64 se compensent dans une telle mesure qu'une faible tension grille négative est imposée au maître-tube 35, de sorte que la conductance de ce tube a la valeur requise pour maintenir aux bornes de la résistance de charge 47 une chute de tension juste suffisante pour main- tenir l'angle d'allumage des redresseurs d'induit 11, 12 et 13 à la valeur cor- respondante de la valeur voulue pour la vitesse et la tension d'induit du mo- teur.
Lorsque le mécanisme d'entraînement montre une tendance à accélé- rer sa vitesse d'enroulement linéaire au-dessus de la valeur voulue, cet accrois- sement de vitesse est enregistré par la génératrice tachymétrique 4, et la gril- le 36 du maître-tube 35 devient plus positive par rapport à la cathode de sorte que la tension aux bornes de la résistance 47 est accrue. Il en résulte que le point d'allumage des tubes redresseurs 11, 12 et 13 est retardé, réduisant ainsi la tension d'induit. Par conséquent, le système ramené automatiquement la vitesse d'enroulement à sa valeur voulue.
Lorsque la vitesse d'enroulement tombe au-dessous de cette valeur, .la tension tachymétrique tombe également et oblige le maître-tube 35 à réduire la tension aux bornes de la résistance 47, ce qui a pour effet d'avancer le point d'allumage des redresseurs d'induit, compensant ainsi la tendance au ralentissement du système.
Si le contrôle qui vient d'être mentionné agissait seulement sur les tubes redresseurs, dans le circuit d'induit, les limites de vitesses entre lesquelles la vitesse d'enroulement peut être réglée et maintenue, seraient comparativement limitées. Toutefois, comme cela a été mentionné plus haut,, le maître-tube sert également au contrôle de l'excitation de l'inducteur du moteur M A cet effet, la résistance de charge 47 qui fait partie du circuit plaque du maitre-tube est également connectée dans le circuit grille du tube redresseur d'inducteur 37. ,
Le circuit grille pour le tube 27 va de la grille de contrôle cor- respondante 81, par une résistance 82 (220. 000 ohms) et une partie d'une résis- tance potentiométrique 83 (20. 000 ohms), un conducteur.
84, la section 48 de la résistance-diviseur de tension, et la résistance de charge 47 et le conduc- teur 46, à, la cathode du tube redresseur d'inducteur 27. Le circuit grille comprend trois sources de tension-grille composantes. Une source est représen- tée par la section de résistance 48 qui, alimentée par la source 54, fournit une tension de blocage de grille constante (191 volts) La seconde source de tension est représentée par la partie active du rhéostat 83. Ce rhéostat est connecté aux bornes de l'enroulement 25 du transformateur et par conséquent fournit une composante de tension altern ative. La troisième source de tension dans le circuit grille du tube redresseur d'inducteur 27 est représentée par la résistance de charge mentionnée plus haut, 47.
Comme cela a été expliqué, cette tension est à sens unique et sous le contrôle du circuit grille du mai tre-tube 35. La valeur de la tension aux bornes de la résistance 47 détermine la conductance du tube redresseur d'inducteur 27 et, par conséquent, la quan- tité d'excitation redressée appliquée à l'enroulement inducteur principal 7 du moteur. Les composantes constante et alternative de la tension-grille pour le tube 27 sont ajustées de telle manière que le contrôle d'inducteur opère dans un rapport donné avec le contrôle des tubes redresseurs d'induit, comme cela sera expliqué ci-dessous.
Il a été mentionné qu'un accroissement de la tension de la généra- trice tachymètre 4 provoque un accroissement du courant circulant dans le mai- tre-tube 35 et un accroissement de la tension aux bornes de la résistance de charge 47 du maître-tube, avec le résultat de retarder les points d'allumage des tubes redresseurs d'induit 11, 12, 13. Puisque la résistance de charge 47 se trouve également dans le circuit-grille du redresseur d'inducteur 27, cet accroissement qui vient d'être mentionné de la tension aux bornes de la résistance 47 fera a'vancer le point d'amorçage ou allumage du redresseur d'in- ducteur, renforçant .ainsi l'excitation du moteur.
Chacune de ces actions de la résistance 47 pour le contrôle des redresseurs, ou les deux réunies.,- ont pour conséquence un ralentissement du moteur et, par conséquent, tendent à cor- riger l'excès de vitesse montré par la tension de la génératrice tachymétrique.
<Desc/Clms Page number 6>
Puisque le circuit de contrôle des tubes redresseurs d'induit et le circuit grille du tube redresseur d'inducteur peuvent comprendre des sections différem- ment dimensionnées du diviseur de tension (par exemple, comme représenté, les sections 48 et 49 dans le circuit de contrôle du redresseur d'induit, et sec- tion 48 dans le circuit grille du redresseur d'inducteur), la composante cons- tante de la tension grille du redresseur d'inducteur peut-facilement être ajus- tée de telle manière que les redresseurs d'induit couvrent toute leur zone de contrôle avant que le redresseur d'inducteur ne réponde à l'action de contrô- le du maître-tube. De cette manière, l'invention permet d'obtenir un mécanis- me moteur dans lequel la tension d'induit doit atteindre une valeur maximum avant que l'inducteur ne puisse être affaiblie et, inversement,
l'inducteur doit avoir atteint son excitation maximum avant de pouvoir réduire la tension d'induit. En d'autres termes, aux basses vitesses¯, le champ du moteur est maxi- mum et la tension d'induit est au-dessous du maximum, et chaque fois que la vitesse est accrue par affaiblissement du champ, la tension d'induit est maxi- mum. Ceci est important, car ceci signifie que le moteur tourne toujours à la tension d'induit la plus forte possible, et dans le champ inducteur le plus fort possible pour une vitesse donnée quelconque. Ceci est très désirable, car on assure ainsi le plus petit courant induit possible et aussi une stabi- lité de vitesse maximum en raison du champ intense.
Le contrôle joint, qui vient d'être décrit, des redresseurs d'in- duit et d'inducteur par le maître-tube, est effectif, non seulement pendant la régulation automatique de la vitesse qui vient d'être décrite, mais aussi pendant des variations réglées de la vitesse du moteur. Comme cela a été men- tionné, la vitesse est déterminée par le réglage du curseur dans le rhéostat de contrôle de vitesse 66. On suppose, par exemple, que le moteur tourne à une vitesse constante.
La tension de la partie active du rhéostat 66 est alors pratiquement compensée par la tension de polarité opposée aux bornes du rhéos- tat tachymétrique 64 .de sorte que la tension grille négative résultant de quel- ques volts pour le maître-tube 35 maintient la tension amplifiée aux bornes de la résistance 47 à une valeur correspondant à un angle d'allumage détermi- né des redresseurs d'induit et d'inducteur.
Si, afin d'augmenter la vitesse du moteur,le curseur du rhéostat 66 est écarté de la cathode du maître-tube 35 vers une autre position, l'équilibre des tensions est momentanément détruit, et la grille de contrôle du maître-tube 35 devient négative..La tension aux bornes de la résistance 47 décroit et soit le point d'allumage des redresseurs d'induit est déphasé en avant., soit le joindre d'allumage du redresseur d'in- ducteur est déphasé en arrière, soit encore ces deux déphasages ont lieu succes- sivement, comme cela a été expliqué plus haut. Ceci résulte en un accroisse- ment de la vitesse du moteur, et le moteur accélère jusqu'à une nouvelle vitesse pour laquelle un nouvel équilibre du système est établi avec une tension gril- le résultante légèrement plus négative pour le maître-tube.
Inversement, la vitesse est réduite, lorsque le curseur du rhéostat .66 est déplacé vers la ca- thode du maître-tube.
L'opération de contrôle de vitesse qui vient d'être décrite est représentée par le diagramme de la figure 2 de la puissance en chevaux en fonc- tion de la vitesse. Comme cela a été mentionné, le champ n'est pas affaibli avant que la tension d'induit totale n'ait été atteinte. Ainsi., la caractéris- tique de vitesse suit? par exemple la courbe SI. Aux basses vitesses, jusqu'au point Pl, le champ a da pleine valeur.. et la variation de vitesse n'est due qu'à une variation de la tension d'induit. Aux vitesses supérieures à Pl, le contrôle de la vitesse n'est dû qu'à l'affaiblissement du champ. On,suppose que le moteur est réglé pour bobiner à la vitesse maximum M1 et qu'il commen- ce à bobiner sur un noyau de bobine vide.
Alors, à mesure que la bobine de matière se forme, la vitesse est réduite par le renforcement du champ, jusqu'à la vitesse Q1 pour la bobine pleine. Lorsqu'on désire opérer à une vitesse de bobinage plus réduite, on règle le rhéostat de contrôle 66 de manière cor- respondante, afin que le système retrouve son équilibre à, mettons, une moitié de la tension tachymétrique considérée auparavant. Alors., le moteur commence- rait à opérer, par exemple, à la vitesse M1 avec un noyau de bobine vide, et réduirait sa vitesse graduellement, conformément à la courbe S2, par exemple jusqu'à la vitesse Q2, pour la bobine pleine.
<Desc/Clms Page number 7>
Le système est équipe avec des dispositifs limiteurs de courante pour protéger les tubes redresseurs et les circuits contre des surcharges excès- sives, et aussi pour contrôler l'accélération du moteur au démarrage ou au chan- gement de régime. Les dispositifs limiteurs de courant sont du type également décrit dans la demande de brevet pour "commandes électroniques pour moteurs électriques" déposée le même jour au nom de la même demanderesse, et seront décrits plus loin.
Une double diode 85 (du type 6 x 5) est connectée au secondaire du transformateur de courant 22 pour le recressement de l'onde entière. La tension redressée apparaît aux bornes d'un condensateur 86 (2 microfarads) et est imposée à un circuit de deux résistances en série 87 (4.700 ohms) et 88 (5.000 ohms). Une borne du circuit des résistances est connectée par l'inter- médiaire d'un tube à lueur à cathode froid 89 (du type OD3) avec le conducteur cathodique 68 du maître tube 35. L'autre borne du circuit des résistances est connectée, par l'intermédiaire de la résistance 61 mentionnée plus haut, à la grille de contrôle 36 du maître-tube 35.
Puisque le secondaire du transformateur 22 est alimenté suivant le courant redressé circulant dans l'induit 5 la tension redressée imposée eux bornes des résistances 87, 88 est proportionnelle au courant d'induit- du moteur. Aussi longtemps que cette tension reste au-dessous d'une valeur limi- te donnée, l'opération de contrôle, décrite plus haut du système, reste norma- le. Lorsque le courant d'induit et la tension aux bornes des résistances 87
88, devient assez important pour que la chute de tension aux bornes du tube
89 dépasse la tension de rupture du tube, ce tube devient conducteur.
Il en résulte que le circuit des résistances 87, 88 est connectée en fait., entre la cathode et la grille de contrôle du maître-tube 35 et modifie la tension gril- le résultante de manière à réduire l'angle d'allumage des redresseurs d'induit, et selon le cas, à augmenter l'angle d'allumage du redresseur d'inducteur.
.Ainsi,, le dispositif limiteur de courant joue son rôle et en agissant soit sur les redresseurs d'induit, soit sur le redresseur d'inducteur, soit sur les deux, limite la vitesse du moteur conformément à un courant de charge maximum prédé- terminé.
Ce courant limite peut être réglé au moyen d'un rhéostat 88.
Le dispositif limiteur de courant est également muni d'un conden- sateur 90 (de 0,5 microfarad) qui est connecté en série avec le rhéostat 62 aux bornes des résistances 87 et 88 Dans le cas d'une variation subite de la charge à entraîner, le condensateur se charge ou se décharge et fait suffi- samment varier la chute de tension aux bornes du rhéostat 62 pour modifier la tension grille du maître-tube 35. Ainsi, le circuit du condensateur 90 et du rhéostat 62 agit comme un circuit de retour négatif et stabilise le circuit grille du maître-tube pour éviter des oscillations.
Ce circuit de retour né- gatif est réglable au moyen d'un rhéostat 620
Pour obtenir un démarrage sans à-coups, et un courant continu ré- gulier dans le maître-tube 35, un condensateur 92 (0,1 microfarad) est connec té en série avec une résistance 93 (47.000 ohms) entre l'anode et la grille de contrôle 36 du maître-tube 35, et le condensateur est court-circuité par le contact 17 du contacteur d'induit FCR chaque fois que le contacteur laisse retomber son armature. Le condensateur 92 et la résistance 93 représentent pour le tube 35 un circuit de retour négatif du type également décrit dans la demande de brevet citée plus haut. Ce circuit négatif réduit le gain du tube
35 comme amplificateur de courant alternatif,, mais ne dérange pas son action comme amplificateur de courant continu.
Par conséquent, les valeurs à sens unique de la tension-grille résultante appliquée au tube 35 sont amplifiées dans une bien plus grande mesure que toutes les oscillations de tension.
De cette manière, on améliore encore la stabilité du contrôle et de la régulation, et on obtient un bon équilibre de tube à toutes les vitesses et pour toutes les charges du moteur.
Un relais 3CR peut être prévu pour empêcher la refermeture du cir- cuit d'induit lorsque, après une opération précédente, le moteur n'est pas en- core freiné à un arrêt pratiquement parfait. Le relais 3CR a une bobine 94 connectée aux bornes de la résistance 19 pour ouvrir un contact normalement
<Desc/Clms Page number 8>
fermé 95 dans le circuit de. la bobine du contacteur FCR, lorsque la chute de tension aux bornes de la résistance 19 est supérieure à une faible valeur donnée.
Lorsque le contacteur FCR est désexcité et le moteur est au. repos, le conden- sateur 92 est court-circuité et la grille 36 est connectée à l'anode du tube 35, par l'intermédiaire de la résistance 93 et du contact 17. Par conséquent, le tube 35 confuit maintenant tout le courant., de sorte que la tension de con- trôle aux bornes de sa résistance 47 a sa valeur maximum et une tension néga- tive de blocage élevée est imposée aux grilles des redresseurs d'induit 11, 12, et 13, tandis que le redresseur d'inducteur 27 est complètement conducteur pour appliquer l'excitation d'inducteur maximum su moteur. Lorsque le contact de démarrage '74 est actionné et que le contacteur FCR se soulève et ferme le circuit d'induit, le condensateur 92 devient effectif et se charge.
Ceci re- tarde l'annulation du courant-plaque du tube 35 et ainsi aussi l'augmentation du courant passant à travers les tubes redresseurs d'induit 11, 12 et 13.
De cette manière, le circuit du condensateur 92 opère également comme un dispositif de démarrage qui oblige la tension de contrôle aux bornes de la résistance 47 à décroître lentement et empêcher ainsi le passage de cou- rants à pointes élevées dans le circuit d'induit pendant les quelques premiers cycles du courant de démarrage. Une fois que le condensateur 92 est complète- ment chargé, le dispositif limiteur de courant décrit plus haut, alimenté par le transformateur de courant 22, prend la suite et contrôle toute nouvelle ac- célération du moteur jusqu'à ce que le moteur atteigne la vitesse désirée, et le courant induit atteigne sa valeur normale, pour laquelle la génératrice-ta- chymètre est capable de régler la vitesse.
Les conditions qui viennent d'être mentionnées régnant pendant la période de démarrage sont représentées, à titre d'exemple, par le diagramme de la figure 3. Le circuit d'induit est fermé à l'instant du démarrage To.
Le courant C croit rapidement, et le moteur accélère selon la courbe des vites- ses S. Tout d'abord, pendant l'intervalle To- T1 le circuit de démarrage du condensateur 92 agit pour retarder l'accroissement du courant et éviter une pointe de courant jusqu'à ce que le condensateur soit complètement chargé.
Ensuite, ou chaque fois que la tension d'induit croît plus vite que le moteur chargé ne peut accélérer, le dispositif limiteur de courant associé au trans-- formateur 22 agit et reste actif jusqu'au moment T2 où le courant d'induit C décroît vers sa valeur normale. Ensuite,au moment T3, la vitesse S atteint sa valeur réglée et la régulation de vitesse par contrôle tachymétrique peut de nouveau avoir lieu.
Dans de nombreux systèmes moteurs, en particulier des moteurs de bobinoirs,il est nécessaire d'enfiler la matière à enroulerà basse vitesse, sans que la régulation de vitesse normale puisse agir. Le contact centrimétri- que ou d'avance lente 76 et le relais 2CR mentionnés plus haut sont prévus à cet effet. Lorsque le contact d'avance lente 76 est actionné, il désexcite le relais 1CR et excite à sa place le relais 2CR.
Le contact 56 du relais 2CR place alors la résistance 55 dans le circuit plaque du maître-tube 35, ré- duisant ainsi la chute de tension aux bornes de la résistance 47 à une valeur faible, correspondant à la vitesse lente désirée, tandis que le rhéostat de contrôle de vitesse 66 et la génératrice-tachymétrique 4 sont inopérants par suite de l'ouverture du contact 70 dans le relais 1CR Le contacteur FCR res- te actionné au contact 58 du relais 2CR, de sorte que le moteur tourne à la . vitesse très lente d'enfilage, déterminée par la valeur choisie ou réglée de la résistance 55.
Il est bien évident, après une étude de ce qui précède, que les systèmes conformes à la présente invention peuvent être modifiés à divers points de vue, et, par conséquent, que l'invention n'est pas limitée aux par- ticularités décrites plus haut, et peut subir, de nombreuses modifications sans sortir des limites de l'invention.
REVENDICATIONS..
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
ELECTRONIC SYSTEMS FOR POWERING DIRECT CURRENT MOTORS
FROM AN ALTERNATIVE CURRENT SOURCE.
The present invention relates to electronic systems for powering a DC motor from an AC source to operate at a controllable and regulated speed.
The object of the present invention is to provide a system of this type which ensures precise adjustment of the speed within very wide limits, for example from 1 to 20 or more, using simple and robust equipment and A smaller number of members or elements than has heretofore been necessary for systems having comparable efficiency and variety of speeds.
Another object of the invention is to provide a system of the type considered which is particularly suitable and has better speed regulation performance, to serve for driving a winder, more especially a coil driving mechanism. of the core type.
Another object of the invention is to ensure speed control between very wide limits, and smooth speed regulation, in which the motor is automatically and electrically controlled to always run under pressure. highest possible armature voltage and the strongest possible field for any given speed, thus ensuring the lowest possible induced current with the strongest field, and therefore the greatest stability for any speed within the limits allowed.
Another object of the invention is to realize such systems in such a way as to obtain a stable, predetermined and adjustable control of the starting and acceleration periods of the motor, thus avoiding overloads in the electrical equipment as well as excessive or excessive efforts. irregularities in the coiled material; and it is also sought to ensure such control of the acceleration by relatively very simple and reliable electronic means.
<Desc / Clms Page number 2>
For this purpose, and in accordance with a characteristic of the present invention, the armature circuit of a direct current motor is supplied from the alternating current source by means of one or more If the rectifier tubes are controllable, the inductor of the motor is energized from the same source, through one or more other controllable rectifier tubes, and the armature and inductor rectifiers are controlled together at the same time. by means of a main control tube or master tube, in response to the speed of the motor, so that a variation in the voltage to the grill of a single master tube acts on the armature current and on the excitation of the inductor of the motor, in a desired ratio one relative to the other.
According to another characteristic of the invention, the armature and inductor rectifiers are imposed constant gate blocking voltages of such respective values that the inductor rectifier does not begin to reduce the excitation of the field. that after the armature rectifier has gone through almost all of its control, thus obtaining a motor system in which the armature voltage reaches its maximum before the normal field of the motor is weakened, and conversely, the inductor received its full excitation before the armature voltage was reduced.
@ According to another characteristic of the invention, current limiting and acceleration control devices are used which respond to the current in the armature circuit of the motor and act on the grid circuit of the motor. control master, so that a speed reducing effect is imposed on the armature rectifier or the inductor rectifier, or both, due to the joint control action of this master tube on these rectifiers.
According to yet another aspect of the invention, the system is fitted with a slow advance device controllable by the operator, which forces the motor to turn at a predetermined low speed or centimeter speed independent of the normal speed setting of the system.
These objects as well as other characteristics of the invention will become apparent in the course of the description which follows of the embodiment of a motor system for a winder according to the invention shown in the drawings by an electrical diagram of FIG. 1), and two explanatory diagrams in Figures 2 and 3 respectively.
The system shown in Figure 1 is used to actuate a winder to obtain a constant linear speed of the material to be wound on a coil core, or to unwind from such a coil.
In order to present a concrete example of a motor system effectively produced and used successfully, we will indicate in brackets below. type designations of electronic tubes and numerical values of electrical quantities. It should be understood that these references are given by way of example only, and that the numerical values are mainly intended to indicate preferable orders of magnitude and can be modified according to the needs and desiderata of each particular application. .
The tape material 1, such as paper, textile, or laminated metal, passes between guide rollers 2 and winds onto a take-up reel 3. One of the rollers drives a generator-tachometer 4 which supplies nit a direct voltage proportional to the linear speed of the material to be wound. The coil core 3 is driven by the armature 5 of a DC motor M (for example with a power of 3 HP) which is equipped with a series 6 inductor winding, such as a compensation winding , or interpolar, and a main inductor winding 7 with separate excitation.
The armature circuit 8 of the motor M is supplied by the secondaries of a current transformer 9 supplied by the conductors L1, L2 and L3 of an alternating current line. The transformer 9, represented symbolically, can consist of a current polyphase transformer or of a group of single-phase transformers. Between the armature 8 and the secondaries of the transformer 9 are interposed controllable rectifier tubes, 11, 12, 13, for example thyratrons (type WL. 105). These tubes, represented symbolically, are
<Desc / Clms Page number 3>
arranged for three-phase rectification over half-period.
Although three tubes have been shown, it may be sufficient to use two in some cases, while in order to obtain a rectified current of greater uniformity or power, a greater number may be employed, for example four tubes.
The armature circuit passes through the contacts 14 and 15 of an FCR contact, the coil of which also controls two auxiliary contacts 17 and 18. The contact 18 connects a dynamic braking resistor 19 (from 2 to 10 ohms) to the terminals of armature 5, when the contactor is de-energized.
The armature circuit comprises the primary windings 20 and 21, of a current transformer 22, the secondary winding of which supplies a voltage proportional to the rectified armature current supplied to the motor M
The main inductor winding 7 of the motor M is supplied by the secondary 23 of a transformer 24, the primary of which can be attached to the a.c. line mentioned above.
The transformer 24 is equipped with two additional secondaries 25 and 26. The current of the secondary 23 is rectified by a controllable rectifier tube 27, such as a thyratron (of the type WL. 17). A load resistor 28 (5500 ohms) is connected in parallel to the inductor winding 7, and the inductor circuit is controlled by the contact 29 of an inductor relay 4CR, the coil 30 of which also actuates an inductor. interlock interlock contact 31. In order to obtain full wave rectification for field winding 7, a diode 32 (type WL. 866) is connected to the terminals of field winding 7, in direction opposite to tube 27.
Tube 32 maintains the flow of current in coil 7 during the non-conductive intervals of controllable tube 27.
The armature rectifier tubes 11, 12, and 13 and the inductor rectifier tube 27 are controlled by a single control tube master 35, the control grid of which is designated 36. Tube 35 consists of an am- tube. Vacuum plifier preferably a pentode (of the 6V6 type). The control performance of tube 35 will be better understood by a study of the grid or control circuits corresponding to the armature and inductor rectifier tubes.
The control circuit for the armature rectifier tubes 11, 12, 13, extends from the corresponding control grids 37, 38 39, passing through the respective grid resistors 40, 41 42 (each of 220,000 ohms) to gate transformers 43, 44 45, respectively, which have a common conductor 46. From conductor 46, the control circuit continues through a load resistor 47 (30,000 ohms), and the feedback sections sistor 48 (5,000 ohms) and 49 (1,550 ohms) of a voltage divider resistor, to conductor 50 which is connected to the common cathode conductor of tubes 11, 12 and 13.
The grid circuit which has just been mentioned for tubes 11, 12, 13 comprises three sources of component control voltages. One source is represented by the respective transformers 43 44 45 which impose an AC grid voltage component on each tube.
The phase connection of the gate transformers to the AC line is such that the AC grid voltage component. for each tube is 90 out of phase with respect to the plate voltage of the same tube. The second source of control voltage is represented by sections 48 and 49 of the resistor. These sections are arranged in series with additional sections 51 (1500 ohms), 52 (2300 ohms) and 53 (4600 ohms) at the terminals of a constant direct voltage source. This source, symbolically represented at 54, can consist of a rectifier circuit supplied by the alternating current line mentioned above. Source 54 imposes a constant voltage (470 volts) on the resistor (48, 49 51, 52, 53).
Therefore, the voltage drop across resistor sections 48 and 49 in the armature rectifier tube control circuit provides a constant gate blocking voltage (269 volts). This constant voltage combines with the AC voltage component mentioned above, to form a periodic gate voltage which is synchronous with the anode voltage, and suitably
<Desc / Clms Page number 4>
out of phase.
The third voltage source in the control circuit for armature rectifiers is represented by load resistor 47. This resistance imposes on. circuit a one-way gate voltage component of varying value which has the effect of raising or lowering the above-mentioned periodic gate voltage, thereby advancing or retarding the firing angle of the rectifier tubes , so as to control the rectified voltage and current applied to the motor armature circuit.
In order to provide this one-way variable voltage, resistor 47 is connected in the plate circuit of the master tube 35. This plate circuit receives a constant plate voltage, taken across sections 48, 51 and 52 (408 volts) of the voltage divider resistor. This plate circuit comprises a resistor 55 (15000 ohms) normally short-circuited by the contact 56 of a 2CR relay, the coil 57 of which also controls an interlock contact 58.
It will be recognized that the voltage drop across resistor 47 depends on the conductance of the master tube 35. The conductance is controlled by the gate circuit of the master tube which extends from the control gate 36 of the tube. tube 35 by a resistor 61 (160,000 ohms), a resistor 62 (100,000 ohms) and a conductor 63 to the adjustable slider of a potentiometric rheostat 64 (20,000 ohms) connected to the output terminals of the tachometric generator 4. From rheostat 64, the grid circuit of the master tube continues through a conductor 65 to the slider of a speed control rheostat 65 (10,000 ohms) and thence through a resistor 67 (5,000 ohms) to the cathode conductor 68 of the master tube 35.
The gate circuit of the master tube which has just been described comprises two main sources of component gate voltages. A source is represented by the speed control theostat 66 and supplies a continuous voltage, the value of which determines the speed at which the motor M must turn and which is regulated by the choice of the position of the cursor of the rheostat. This regulated voltage is derived across section 53 of the resistor, via resistor 67 and rheostat 69 (10,000 ohms), and, if necessary, can be stabilized by a voltage regulator tube. 80 cold cathode (type OA3). The speed control voltage is only effective when a contact 70 is closed in a 1CR relay, the coil 71 of which also actuates two interlock contacts 72 and 73.
The coil circuit 71 includes a normally open "start" contact 74, a normally closed "stop" contact 75, and a "slow forward" contact 76. The second voltage source burns out in the circuit. the grid of the master tube is represented by the in-circuit part of the tachymetric rheostat 64. The speed measurement voltage of the rheostat 64 is in series opposition with the speed control voltage of the rheostat 66, so that the voltage resulting grid for the master tube 35 practically corresponds to the differential value of the two component voltages.
Before continuing with the explanation of the operation of the tube circuits, a description of the operation of the control contacts and the electromagnetic relays will be given. Whenever the AC line with transformer 24 is under normal operating voltage, relay 4CR draws its armature and closes contacts 29 and 31.
When, then, the start contact is temporarily actuated by the operator, relay 1CR operates and closes its retain contact at 73. Contact 72 of relay 1CR energizes coil 16 so that the FCR contactor operates and closes the armature circuit. The motor then accelerates to the speed set by the speed control rheostat slider 66.
The motor is cut off when the operator forces the FCR contactor and the 1CR relay to drop by actuating the stop contact 75. The motor is then braked dynamically by means of the resistor 19 and the 3GR relay prevents the FCR contactor from turning off. be closed as long as the motor speed is above the low safety value. The operation of contact 76 and relay 2CR will be described later.
When the winder drive mechanism is running steady
<Desc / Clms Page number 5>
at the desired speed, the speed control voltage of rheostat 66 and the tacho voltage of rheostat 64 offset each other to such an extent that a low negative gate voltage is imposed on the master tube 35, so that the conductance of this tube has the value required to maintain at the terminals of the load resistor 47 a voltage drop just sufficient to maintain the ignition angle of the armature rectifiers 11, 12 and 13 at the corresponding value of the value required for motor speed and armature voltage.
When the drive mechanism shows a tendency to accelerate its linear winding speed above the desired value, this speed increase is registered by the tacho generator 4, and the grill 36 of the master. tube 35 becomes more positive with respect to the cathode so that the voltage across resistor 47 is increased. As a result, the ignition point of the rectifier tubes 11, 12 and 13 is delayed, thus reducing the armature voltage. As a result, the system automatically returns the winding speed to its desired value.
When the winding speed drops below this value, the tacho voltage also drops and causes the master tube 35 to reduce the voltage across resistor 47, which has the effect of advancing the point of. ignition of the armature rectifiers, thus compensating for the tendency to slow down the system.
If the aforementioned control acted only on the rectifier tubes, in the armature circuit, the speed limits between which the winding speed can be regulated and maintained, would be comparatively limited. However, as mentioned above, the master tube also serves to control the excitation of the inductor of the MA motor this effect, the load resistor 47 which is part of the plate circuit of the master tube is also connected in the grid circuit of the inductor rectifier tube 37.,
The grid circuit for tube 27 goes from the corresponding control grid 81, through a resistor 82 (220,000 ohms) and part of a potentiometric resistor 83 (20,000 ohms), a conductor.
84, section 48 of the voltage divider resistor, and load resistor 47 and conductor 46, to the cathode of inductor rectifier tube 27. The grid circuit includes three component grid voltage sources. One source is represented by resistor section 48 which, fed by source 54, provides a constant gate blocking voltage (191 volts) The second voltage source is represented by the active part of rheostat 83. This rheostat is connected to the terminals of the winding 25 of the transformer and therefore provides an AC voltage component. The third voltage source in the grid circuit of the inductor rectifier tube 27 is represented by the aforementioned load resistor, 47.
As has been explained, this voltage is one-way and under the control of the gate circuit of the may tre-tube 35. The value of the voltage across the resistor 47 determines the conductance of the rectifier tube of inductor 27 and, by therefore, the amount of rectified excitation applied to the main field winding 7 of the motor. The constant and AC components of the grid voltage for tube 27 are adjusted such that the inductor control operates in a given ratio with the control of the armature rectifier tubes, as will be explained below.
It has been mentioned that an increase in the voltage of the tachometer generator 4 causes an increase in the current flowing in the master-tube 35 and an increase in the voltage across the load resistor 47 of the master-tube. , with the result of delaying the ignition points of the armature rectifier tubes 11, 12, 13. Since the load resistor 47 is also in the grid circuit of the inductor rectifier 27, this increase which comes from mentioning of the voltage across resistor 47 will advance the ignition or ignition point of the inductor rectifier, thereby enhancing the excitation of the motor.
Each of these actions of the resistor 47 for the control of the rectifiers, or both together., - result in a slowing down of the motor and, therefore, tend to correct the excess speed shown by the voltage of the generator tachometer.
<Desc / Clms Page number 6>
Since the armature rectifier tube control circuit and the inductor rectifier tube grid circuit may include differently sized sections of the voltage divider (for example, as shown, sections 48 and 49 in the control circuit of the armature rectifier, and section 48 in the gate circuit of the inductor rectifier), the constant component of the gate voltage of the inductor rectifier can easily be adjusted so that the rectifiers d The armature cover their entire control area before the inductor rectifier responds to the control action of the master tube. In this way, the invention makes it possible to obtain a motor mechanism in which the armature voltage must reach a maximum value before the inductor can be weakened and, conversely,
the inductor must have reached its maximum excitation before the armature voltage can be reduced. In other words, at low speeds, the motor field is maximum and the armature voltage is below the maximum, and whenever the speed is increased by weakening the field, the armature voltage is maximum. This is important, because it means that the motor is always running at the highest possible armature voltage, and in the strongest possible field for any given speed. This is very desirable, since this ensures the smallest possible induced current and also maximum speed stability due to the intense field.
The attached control, which has just been described, of the inductor and inductor rectifiers by the master tube, is effective, not only during the automatic speed regulation which has just been described, but also during controlled variations in engine speed. As mentioned, the speed is determined by adjusting the slider in the speed control rheostat 66. Assume, for example, that the motor is running at a constant speed.
The voltage of the active part of the rheostat 66 is then substantially compensated by the voltage of opposite polarity across the tachometric rheostat 64 so that the negative gate voltage resulting from a few volts for the master tube 35 maintains the voltage. amplified across resistor 47 to a value corresponding to a determined firing angle of the armature and inductor rectifiers.
If, in order to increase the speed of the motor, the cursor of the rheostat 66 is moved away from the cathode of the master tube 35 to another position, the voltage balance is momentarily destroyed, and the control grid of the master tube 35 becomes negative..The voltage across resistor 47 decreases and either the ignition point of the armature rectifiers is out of phase forward., or the ignition joint of the inductor rectifier is out of phase backward, or again, these two phase shifts take place successively, as has been explained above. This results in an increase in motor speed, and the motor accelerates to a new speed at which a new system equilibrium is established with a resulting slightly more negative grill voltage for the master tube.
Conversely, the speed is reduced when the cursor of the rheostat .66 is moved towards the cathode of the master tube.
The speed control operation which has just been described is represented by the diagram of FIG. 2 of the power in horsepower as a function of the speed. As mentioned, the field is not weakened until the full armature voltage has been reached. So, the speed characteristic follows? for example the SI curve. At low speeds, up to point Pl, the field has a full value ... and the speed variation is only due to a variation in the armature voltage. At speeds above Pl, the speed control is due only to the weakening of the field. It is assumed that the motor is set to wind at maximum speed M1 and that it begins to wind on an empty coil core.
Then, as the coil of material is formed, the speed is reduced by the strengthening of the field, to the speed Q1 for the full coil. When it is desired to operate at a lower winding speed, the control rheostat 66 is adjusted accordingly, so that the system regains its equilibrium at, say, half of the tachometric voltage considered previously. Then, the motor would start to operate, for example, at speed M1 with an empty coil core, and reduce its speed gradually, according to curve S2, for example up to speed Q2, for the full coil. .
<Desc / Clms Page number 7>
The system is equipped with current limiting devices to protect the rectifier tubes and circuits against excessive overloads, and also to control the acceleration of the motor when starting or changing speed. The current limiting devices are of the type also described in the patent application for "electronic controls for electric motors" filed the same day in the name of the same applicant, and will be described below.
A double diode 85 (of the 6 x 5 type) is connected to the secondary of the current transformer 22 for the recressing of the whole wave. The rectified voltage appears across a capacitor 86 (2 microfarads) and is imposed on a circuit of two series resistors 87 (4,700 ohms) and 88 (5,000 ohms). One terminal of the resistance circuit is connected via a cold cathode glow tube 89 (type OD3) with the cathode conductor 68 of the master tube 35. The other terminal of the resistance circuit is connected, via the resistor 61 mentioned above, to the control grid 36 of the master tube 35.
Since the secondary of transformer 22 is supplied with the rectified current flowing in the armature 5, the rectified voltage imposed on them across resistors 87, 88 is proportional to the armature current of the motor. As long as this voltage remains below a given limit value, the control operation, described above of the system, remains normal. When the armature current and the voltage across the resistors 87
88, becomes large enough that the voltage drop across the tube
89 exceeds the breaking voltage of the tube, this tube becomes conductive.
As a result, the circuit of resistors 87, 88 is actually connected between the cathode and the control grid of the master tube 35 and changes the resulting burn-out voltage so as to reduce the firing angle of the rectifiers. armature, and as the case may be, increasing the firing angle of the inductor rectifier.
Thus, the current limiting device plays its role and by acting either on the armature rectifiers or on the inductor rectifier, or on both, limits the speed of the motor in accordance with a predefined maximum load current. finished.
This limit current can be adjusted by means of a rheostat 88.
The current limiting device is also provided with a capacitor 90 (of 0.5 microfarad) which is connected in series with the rheostat 62 at the terminals of resistors 87 and 88 In the event of a sudden change in the load at driven, the capacitor charges or discharges and varies the voltage drop across the terminals of the rheostat 62 enough to modify the gate voltage of the master tube 35. Thus, the circuit of the capacitor 90 and of the rheostat 62 acts as a circuit negative feedback and stabilizes the grid circuit of the master tube to avoid oscillations.
This negative feedback circuit is adjustable by means of a 620 rheostat.
To achieve a smooth start, and a smooth direct current in the master tube 35, a capacitor 92 (0.1 microfarad) is connected in series with a resistor 93 (47,000 ohms) between the anode and the control grid 36 of the master tube 35, and the capacitor is short-circuited by the contact 17 of the armature contactor FCR each time the contactor lets its armature drop. The capacitor 92 and the resistor 93 represent for the tube 35 a negative feedback circuit of the type also described in the patent application cited above. This negative circuit reduces the gain of the tube
35 as an alternating current amplifier, but does not interfere with its action as a direct current amplifier.
Therefore, the one-way values of the resulting gate voltage applied to tube 35 are amplified to a much greater extent than any voltage oscillations.
In this way, the stability of control and regulation is further improved, and a good tube balance is obtained at all speeds and for all engine loads.
A 3CR relay can be provided to prevent reclosing of the armature circuit when, after a previous operation, the motor is not yet braked to a practically perfect stop. The 3CR relay has a coil 94 connected across resistor 19 to open a contact normally
<Desc / Clms Page number 8>
closed 95 in the circuit. the coil of the FCR contactor, when the voltage drop across resistor 19 is greater than a low given value.
When the FCR contactor is de-energized and the motor is on. idle, capacitor 92 is shorted and grid 36 is connected to the anode of tube 35, through resistor 93 and contact 17. Therefore, tube 35 now conducts all current. , so that the control voltage across its resistor 47 has its maximum value and a high negative blocking voltage is imposed on the gates of the armature rectifiers 11, 12, and 13, while the rectifier d inductor 27 is fully conductive to apply the maximum inductor excitation to the motor. When the start contact '74 is actuated and the FCR contactor lifts and closes the armature circuit, the capacitor 92 becomes effective and charges.
This delays the cancellation of the plate current of the tube 35 and thus also the increase of the current passing through the armature rectifier tubes 11, 12 and 13.
In this way, the capacitor circuit 92 also operates as a starting device which causes the control voltage across resistor 47 to slowly decrease and thus prevent the passage of high peak currents into the armature circuit for a while. the first few cycles of the starting current. Once the capacitor 92 is fully charged, the current limiting device described above, supplied by the current transformer 22, takes over and controls any further acceleration of the motor until the motor reaches speed. desired speed, and the induced current reaches its normal value, for which the generator-tachometer is able to adjust the speed.
The conditions which have just been mentioned prevailing during the start-up period are represented, by way of example, by the diagram of FIG. 3. The armature circuit is closed at the start-up time To.
The current C increases rapidly, and the motor accelerates according to the speed curve S. First, during the interval To-T1 the starting circuit of the capacitor 92 acts to delay the increase of the current and avoid a spike. of current until the capacitor is fully charged.
Then, or each time the armature voltage increases faster than the loaded motor can accelerate, the current limiting device associated with the transformer 22 acts and remains active until time T2 when the armature current C decreases towards its normal value. Then, at time T3, speed S reaches its set value and speed regulation by tacho control can take place again.
In many motor systems, in particular winding motors, it is necessary to thread the material to be wound up at low speed, without the normal speed regulation being able to act. The centrimetric or slow forward contact 76 and the relay 2CR mentioned above are provided for this purpose. When the slow forward contact 76 is actuated, it de-energizes the 1CR relay and in its place energizes the 2CR relay.
Contact 56 of relay 2CR then places resistor 55 in the plate circuit of master tube 35, thus reducing the voltage drop across resistor 47 to a low value, corresponding to the desired slow speed, while the Speed control rheostat 66 and tacho-generator 4 are inoperative due to opening of contact 70 in relay 1CR. FCR contactor remains actuated at contact 58 of relay 2CR, so that the engine runs at. very slow threading speed, determined by the chosen or adjusted value of resistance 55.
It is quite evident from a study of the foregoing that the systems according to the present invention can be modified from various points of view, and, therefore, that the invention is not limited to the particulars described above. high, and can undergo many modifications without going beyond the limits of the invention.
CLAIMS ..
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.