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SYSTEMES DE CONTROLE ELECTRONIQUES POUR CIRCUITS DE REDRESSEURS.
La présente invention se rapporte aux systèmes électroniques pour contrôler le courant ou la tension des redresseurs à décharge qui alimentent un appareil d'utilisation ou charge à courant continu à partir d'une source de courant alternatif. Sous un aspect plus particulier., l'invention concerne les systèmes de contrôle pour actionner les moteurs à courant continu sous des conditions contrôlées ou réglées de couple ou de vitesse.
Dans de tels systèmes,le moteur ou autre appareil d'utilisation est alimenté en courant par 1-'intermédiaire de tubes redresseurs du type à dé- charge dans un gaz, tels que des thyratrons ou des ignitrons dont le circuit' de contrôle reçoit des tensions contrôlées pour décaler le point d'allumage des tubes redresseurs par rapport à la période cyclique de la tension-plaque alternative contrôlant ainsi l'intensité du courant redressé qui passe à travers les tubes. De cette manière par exemple,la vitesse d'un moteur à contrôler est ajustée et réglée conformément à une valeur de vitesse désirée.
Des systèmes connus de ce type sont équipés avec des dispositifs limiteurs de courant fonctionnant électroniquement qui répondent au courant dans le circuit d'induit du moteur et agissent sur le contrôle de grille des tubes redresseurs d'induit de manière à empêcher le.courant induit de dépas- ser notablement une valeur donnée. Il en résulte que le dispositif limiteur de courant évite des surcharges excessives endommageant les tubes redresseurs et contrôle également l'accélération du moteur pendant les périodes,de démar- rage, ou les périodes de variations rapides de la vitesse.
L'invention actuel- le a pour objet d'améliorer et simplifier de tels systèmes en ce qui concerne le dispositif limiteur de courant qui vient d'être mentionné, de manière à ob- tenir une limitation de courant sûre et facilement réglable à l'aide d'élé- ments de circuits électroniques, et des circuits associés plus simples et moins coûteux que cela n'était nécessaire jusqu'ici-à cet effet,
Dans les systèmes connus, le circuit de contrôle du redresseur d'induit reçoit usuellement une tension de polarisation périodique de grille qui est synchrone avec la tension d'anode et déphasée par rapport à celle-ci Cette polarisation de grille est la résultante d'une tension alternative et d'une tension constante à sens unique.
De plus, une tension continue variable
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est utilisée pour décaler le point d'allumage du redresseur;,.et diverses ten- sions de polarisations constantes et variables sont appliquées au circuit - grille d'un tube amplificateur qui contrôle la tension continue qui vient d'être mentionnée. L'invention a également pour objet de simplifier les élé- ments de circuit pour fournir ces diverses tensions grille et de contrôle.
Plus particulièrement, la présente invention a pour objet d'avoir une source unique de tension constante à courant continu, fournissant toutes les tensions continues constantes ou réglables nécessaires dans le système.
Un autre objet de l'invention se rapportant au contrôle du moteur est de réaliser un système du type mentionné plus haut dans lequel, en plus d'un contrôle électronique, et d'une régulation du courant et de la tension du circuit d'induit du moteur, une zone de vitesses accrue, est prévue, au moyen du contrôle électronique de l'inducteur, et dans lequel le redresseur d'inducteur correspondant est contrôlé par sa grille, au moyen d'une tension réglableégalement dérivée de la source de courant continu à tension constante mentionnée plus haut, réalisant ainsi une simplification additionnelle de ces systèmes moteurs contrôlables par l'inducteur.
Ces objets de l'invention, ainsi que d'autres, comme les disposi- tifs prévus par l'invention pour les réaliser, apparaîtront facilement au cours de la description qui va suivre de diverses formes de réalisation de l'invention; en référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 montre le schéma électrique d'un système de contrôle électronique destiné au fonctionnement réversible et au contrôle d'inducteur d'un moteur à courant continu;
La figure 2 montre un schéma électrique d'un autre système pour des conditions plus simples destiné à un fonctionnement non réversible du mo- teur avec une excitation non contrôlable, c'est-à-dire une excitation constan- te de l'inducteur;
La figure 3 montre schématiquement les circuits d'un autre système encore pour un moteur non réversible avec contrôle de l'inducteur.
Ainsi, ces exemples de systèmes conformes à l'invention diffèrent également l'un de l'autre à d'autres points de vue, comme on le verra plus loin.
Dans la description de la figure 1 qui va suivre, on donnera entre parenthèses des désignations commerciales de types spécifiques de tubes élec- troniques et des valeurs numériques de résistances et de tension,. 'Ces dési- gnations et ces valeurs numériques sont conformes à un système de contrôle qui a été construit expérimentalement et utilisé avec succès. Il est bien évident, toutefois, que ces références sont données simplement à titre d'exem- ple et que des tubes appropriés de valeurs diverses peuvent être employés, selon les conditions à remplir, les desiderata et les connexions de circuit choisies pour chaque application particulière.
En particulier, les valeurs de paramètre de circuit, devraient être considérées comme des exemples d'ordre de grandeur, ou de dimensions relatives appropriées plutôt que des quantités obligatoires.
Le système conforme à la figure 1 est alimenté par une ligne à courant alternatif par l'intermédiaire d'un transformateur principal 1,avec les enroulements secondaires 2 (600 volts), 3 (580 volts), 4 (100 volts) et 5 110 volts). Le moteur à courant continu M (de 3 HP par exemple) à contrô- ler a son induit 6 alimenté par l'enroulement secondaire 2 et est équipé avec un enroulement inducteur série 7, tel qu'un enroulement interpôles de compen- sation et avec un enroulement inducteur principal à excitation séparée 8.
Le circuit d'induit du moteur comprend deux tubes redresseurs contrôlables 11 et 12. Ces'tubes consistent de préférence en thyratrons (du type WL-672). Pour de grands moteurs, on peut utiliser à leur place des igni- trons, et l'angle d'allumage des ignitrons peut alors être contrôlé par des thyratrons, dont les circuits de contrôle ou circuits-grille sont alors dé- signés et agissent de la manière décrite plus loin. Les tubes 11 et 12 ont un conducteur de cathode commun 13 connecté à une borne de l'induit 6. L'au-
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ter borne de l'induit est connectée au point central du secondaire 2. Les anodes respectives des' tubes 11 et 12 sont reliées aux deux points extrêmes du secondaire 2, respectivement.
Le circuit d'induit est contrôlé par des contacteurs inverseurs FCR et RCR qui sont mutuellement verrouillés, de telle sorte qu'un seul d'en- tre eux puisse être'excité à la fois. Les contacts principaux 14 et 15 du contacteur FCr sont contrôlés par un solénoïde 16 qui actionne également trois contacts auxiliaires 17, 18 et 19. Les contacts principaux 21 et 22 du contacteur RCr sont contrôlés par une bobine 23 qui actionne également les contacts auxiliaires 24 et 25. Le circuit de bobine pour le contacteur FCR s'étend par. un contact 27 d'un relais de contrôle ICR une bobine 28 et un contact d'interverrouillage 29.
Le circuit de la bobine du contacteur RCR est contrôlé par le contact 31 d'un autre relais de contrôle 2CR avec une bobine 32 et du contact interlock 33. Les circuits des bobines des relais 1CR et 20R comprennent un contact à poussoir "avant" 34, et un contact à pous- soir "arrière" 35, respectivement, et sont alimentés par le secondaire par l'intermédiaire d'un contact "d'arrêt" 36 normalement fermé. Les circuits des bobines des relais 1CR et 2CR comprennent également, le. contact normalement ou- vert 37 d'un relais 6CR dont la bobine 38 est alimentée par le secondaire 5, chaque fois que le transformateur l est alimenté. Le relais 6CR a un autre contact normalement ouvert 39 dans le circuit de l'enroulement secondaire 3.
La bobine 41 d'un relais 7CR est également alimentée par le secondaire 5 du transformateur 1, ce relais 7GR ayant les contacts 42, 43, 44 et 45.Les cir- cuits de bobines pour les contacteurs FCR et RCR comprennent un contact nor- malement fermé 46 d'un relais 4CR dont la bobine de-. contrôle 47 est alimentée par la tension d'induit du moteur M et actionne également un contact inter- lock 48. Le relais 4CR attire son armature chaque fois que la tension d'in- duit dépasse une faible valeur donnée.
Par conséquente la polarité de conne- xion de 1-'induit peut être inversée par le relais FCR du RCR seulement lors- que la tension d'induit et la vitesse du moteur sont tombées au-dessous d'une valeur prédéterminée pour laquelle le contact 46 se ferme. Un autre relais de tension 5CR a sa bobine 51 connectée aux bornes de l'induit 6 du moteur, de* sorte que son contact 52 se ferme lorsque la tension d'induit dépasse une va- leur donnée qui peut être différente de la tension,. mentionnée plus haut, de commande du relais 4CR.
Des résistances 53 et 54 (ensemble de 15.000 ohms) sont connectées' en série aux bornes de l'induit 6 chaque fois que l'un ou l'autre contact FCR et RCR est actionné. Les deux résistances 53 et 54 forment un diviseur de ten- sion de sorte que la chute de tension au bornes de la résistance 53 est dans un rapport donné avec la tension d'induit du moteur. Comme cela sera expliqué par la suite., cette chute de tension est effective dans les circuits de con- trôle des tubes pour contrôler et régler la vitesse du moteur. Un condensateur de filtrage 55 (de 2 MFD) est connecté aux bornes de la résistance 54.
Entre les anodes des tubes 11 et 12 et les extrémités successives du secondaire 2 sont connectés les deux primaires 56 et 57 d'un transformateur de courant 58. L' enroulement secondaire 59 du transformateur 58 fournit ainsi une tension proportionnelle au courant ou à la chute de tension 1R dans le cir- cuit d'induit. Cette tension est redressée par,un redressur jumelé 61 (du type
6 x 5) qui est connecté au secondaire 59 en parallèle avec une résistance de charge 62 (100.000 ohms). La tension redressée est imposée aux bornes de l'ar- rangement série de deux rhéostats 63 (5000 ohms) et 64 (500 ohms).
Une résis- tance 65 (10.000 ohms) est connectée en série à la borne réglable ou curseur du rhéostat 64. La tension prise aux bornes de la partie réglée du rhéostat
64 est également effective dans les circuits de 'contrôle des tubes pour four- nir une tension de référence proportionnelle à la chute de tension 1R dans le circuit d'induit du moteur et aussi pour un contrôle de limitation de cou- rant et d'accélération, comme cela sera expliqué plus loin.
Un condensateur
66 (de 0,1 microfarad) est connecté en série avec la résistance 65 aux bornes' d'une partie de rhéostat 63 et d'une partie de rhéostat 64, et sert également au contrôle de la limite de courant,, comme on le verra de même plus loin*
L' enroulement inducteur principal 8 du moteur 6 est alimenté .par
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le secondaire 3 du transformateur par l'intermédiaire d'un tube redresseur contrôlable 67 (type WL-5557) dont la grille de contrôle est désignée par 68.
Une résistance de charge 69 (6000 ohms) est connectée en parallèle sur l'en- roulement inducteur 8. Un autre tube redresseur 71 (type WL-866A) est con- necté aux bornes de l'enroulement inducteur 8 afin de permettre au courant inducteur de persister pendant les intervalles non conducteurs du tube re- dresseur 67. De cette manière, l'enroulement inducteur 8 est alimenté par du courant redressé pratiquement sur l'onde complète, en dépit du fait que seul le tube 67 est soumis au contrôle de grille. Le courant de chauffage pour les cathodes des tubes 67 et 71 est fourni par le secondaire 72 à pri- se moyenne d'un transformateur auxiliaire 73 dont le primaire est alimenté par le secondaire 4 du transformateur principal 1.
Le transformateur 73 a un autre secondaire à prise centrale 74 qui fait partie d'un circuit de dé- phasage 75 qui est attaché à un transformateur de grille 76.
Le transformateur 76 fait partie des circuits de contrôle et de grille des tubes redresseurs d'induit 11 et 12. Une extrémité du transforma- teur 76 est attachée à la grille de contrôle 77 du tube 11, par l'intermé- diaire d'une résistance 78 (220.000 ohms) . L'autre extrémité du transforma- teur 76 est attachée à la grille de contrôle 79 du tube 42 par une résistan- ce 80 (220.000 ohms).
Le circuit de contrôle pour les tubes 11 et 12 s'étend à partir d'une borne centrale du circuit de déphasage 75, par un conducteur 81 et une résistance 82 (100.000 ohms) à une résistance de charge 83 (20.000 ohms) et, de là, par les résistances 84 (2. 500 ohms) et 85 (1.000 ohms), à un rhéostat potentiométrique 86 (500 ohms) et, du curseur de ce rhéostat, par une partie réglée d'un rhéostat de contrôle de vitesse 87 (25.000 ohms) ou un rhéostat de contrôle en parallèle 88 (25.000 ohms) selon celui des con- tacts 43 ou 42 du relais 7CR qui est fermé. A partir du contact de relais 43 ou 42, le circuit de contrôle pour les tubes redresseurs d'induit 11 et 12 s'étend par un conducteur 89 et une résistande 54 à un conducteur 90 qui est connecté au conducteur cathodique commun 13 des tubes 11 et 12.
Le circuit de contrôle pour les tubes redresseurs d'induit 11 et 12, qui vient d'être mentionné, comprend les sources suivantes de tensions grilles composantes: a1) La première source est représentée par le circuit de dépha- sage 75 et le transformateur de grille correspondant 76.
Cette course impo- se aux grilles des deux tubes une composante alternative de la tension gril- le qui est déphasée d'environ 90 par rapport à la tension d'anode des tubes respectifs. a2) Une seconde source de composante de la tension grille est re- présentée par la totalité des résistances connectées en série 82, 84, 85 qui fournissent une tension continue de polarisation essentiellement contrôlée par la chute de tension aux bornes de la résistance 82, tandis que la chute de tension aux bornes des résistances 84 et 85 est négligeable pour le circuit de contrôle des redresseurs d'induit et sert à fournir une tension de pola- risation constante pour la grille-écran du tube de contrôle principal 102 qui sera décrit plus loin.
Les résistances qui viennent d'être mentionnées sont alimentées par une tension dérivée d'un transformateur 93 dont le primaire est connecté au secondaire 4 du transformateur principal 1. La tension secondaire (1080 volts) du transformateur 93 est redressée par une diode jumelle 94 '(du type 543) et amortie au moyen d'une réactance de filtrage 95 (10 henry) et d'un condensateur de filtrage 96 ( de 8 microfarads). La tension continue filtrée .
.est appliquée, par un conducteur 97, aux bornes d'un circuit potentiométrique qui comprend les résistances 84 et 85 en série avec le rhéostat 86 et en sé- rie avec un autre rhéostat 98 (2.500 ohms), les rhéostats 86 et 98 étant en parallèle avec une résistance 99 (3.000 ohms).
La borne commune du rhéostat 98 et de la résistance 99 est connec-
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tée par un conducteur 101 à l'autre pôle de l'équipement de redresseur et de filtre qui vient d'être mentionné. La résistance 82 est connectée en série avec une résistance 82' entre le conducteur de grille 81 des redresseurs d'in- duit et l'extrémité négative de la résistance 83. La résistance 82' est con- nectée à- l'extrémité, négative de la source à tension constante (redresseur 94). Les résistances 82 et 82' forment ensemble un diviseur de tension qui permet au conducteur de grille 81 de devenir négatif aussi bien que positif par rapport aux conducteurs de cathode 13 et 90 des redresseurs d'induit.
On obtient ainsi un contrôle complet des tubes redresseurs d'induit sans sources de polarisation auxiliaires. a3) Une troisième source de tension grille composante pour les tu- bes redresseurs d'induit est représentée par la résistance de charge 83. La tension imposée au circuit de contrôle par la résistance 83 est à sens unique et de valeur variable. Elle élève ou abaisse la tension de polarisation de grille périodique mentionnée plus haut et avance ou retarde ainsi les points d'allumage des tubes 11 et 12, faisant ainsi varier la tension appliquée à l'induit du moteur pour contrôler la vitesse du moteur. La tension de contrô- le de vitesse prise aux bornes de la résistance 83 est produit et contrôlée de la manière suivante.
La résistance 83 est connectée sous forme de charge dans le circuit plaque d'un maître-tube de contrôle 102 qui fonctionne en amplificateur et consiste de préférence en un tube à vide, tel qu'une pentode (type 6V6). La grille de contrôle du maître-tube 102 est désignée par 103. Le circuit plaque du tube 102 s'étend en série par les résistances 83, 82 et 82' et est alimenté par la source de tension-constante (redresseur 94, etc).
On reconnaîtra que la chute de tension aux bornes de la résistance 83 dépend de la conductance du maitre-tube 102 et, par conséquente des condi- tions de tension dans le circuit grille du maître tube 102 qui sera décrit plus loin.
Les trois sources de tension mentionnées plus haut (a1), (a2), (a3) sont les seules qui déterminent essentiellement la condition de fonctionnement des tubes redresseurs d'induit 11 et 12. Par conséquent, le fonctionnement'' de ces tubes ne dépend pratiquement "que de la chute de tension aux bornes de la résistance 83 et, par conséquent., à l'état du contrôle de grille pour le maître-tube 102. Ceci est vrai., en dépit du fait que deux autres sources de tension peuvent être reconnues dans le circuit de contrôle des tubes redres- eurs d'induite Une de ces autres sources est représentée par la résistance 54 laquelle, comme cela a été expliqué plus haut, reçoit une tension dérivée aux bornes de l'induit du moteur.
Une autre source de tension est représen- tée par le rhéostat de contrôle de vitesse 88 ou 87. Ces rhéostats sont sous une tension dérivée du redresseur décrit plus haut, et des circuits filtres comprenant le tube 94. Toutefois;, les tensions aux bornes de la résistance 55 et aux bornes des rhéostat 88 ou 87 sont d'un plus petit ordre de grandeur que les trois tensions des sources mentionnées plus haut (al), (a2) et (a3).
De plus, les deux tensions additionnelles s'opposent et s'annulent pratique- ment' l'une l'autre. Par conséquent, les. deux tensions additionnelles n' ont pas d'effet de contrôle appréciable sur les tubes redresseurs d'induit et peuvent être négligées dans les considérations qui vont suivre de la perfor- mance de contrôle du circuit de contrôle des tubes redresseurs d'induit.
Il a été mentionné que la conductance des tubes redresseurs d'in- duit dépend essentiellement seulement des variations de tensions aux bornes de la résistance qui sont contrôlées, à leur tour., par les conditions de tension dans le circuit grille du maitre-tube 102. Le circuit-grille du maî- tre-tube s'étend depuis la grille 103, par la résistance'65., la borne cen- trale du rhéostat diviseur de tension 64, une résistance 104 (220.000 ohms), la résistance 54, le conducteur 89, le contact 42 ou 43 à la borne mobile du rhéostat de contrôle de vitesse 88 ou 87, et de là, par une partie du rhéostat, au conducteur de cathode 105 du maître-tube 102.
Ce circuit-grille du maître -tube comprend quatre sources connec- tées en série de tensions grille composantes:
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(b1) Une première source est représentée par le rhéostat de con- trôle de vitesse, par exemple, le rhéôstat 88, lorsque le contact 42 est fermé. La partie dérivée du rhéostat 88 fournit une tension constante re- dressée dont la valeur choisie détermine la vitesse à laquelle le moteur doit tourner..
(b2)La seconde source de tension grille pour le maître-tube est représentée par la résistance 54. Comme cela a été expliqué précédemment, la tension aux bornes de cette résistance est proportionnelle à la tension d'induit du moteur. La polarité de connexion est telle que la tension de la résistance 54 est en opposition série avec la tension'de contrôle de vitesse du rhéostat 88.
Lorsque le moteur tourne à la vitesse réglée par le rhéostat 88, les deux tensions des sources (a) et (b) s'annulent l'une l'autre dans une telle mesure qu'une petite tension négative, de quelques volts, par exem- ple, est imposée au maitre-tube 102 pratiquement comme cela est nécessaire pour maintenir la chute de tension de la résistance 83 et les points d'allu0 mage des redresseurs d'induit 11, 12, aux valeurs correspondant à la vitesse correcte du moteur;
Si le moteur tourne trop vite, * la tension de polarisation résultante sur la grille 103 du maître-tube 102 devient plus négative de sor- te que la chute de tension de la résistance 83 est modifiée dans-le sens re- tardant le point d'allumage des redresseurs d'induit, ramenant ainsi la ten- sion d'induit du moteur et par conséquent la vitesse du moteur pratiquement à la valeur correcte. Si la tension d'induit tombe au-dessous de la valeur voulue, l'action de contrôle inverse, de sorte que les tubes redresseurs d'in- duit avancent leurs points d'allumage et augmentant la tension d'induit et la vitesse du moteur pour rétablir les conditions de marche normales.
(b3) La troisième source de tension dans le circuit grille du maî- tre-tube est représentée par la partie active du rhéostat 64. Comme cela a été expliqué plus haut, la tension aux bornes de ce- rhéostat est proportion- nelle à la chute de tension 1R dans le circuit d'induit. La polarité de con- nexion est telle que cette tension a un effet correctif sur la tension gril- le résultante du maître-tube. De cette manière, le système fournit une com- pensation automatique de la chute de tension ohmique 1R, de sorte que la vi- tesse du moteur reste constante à une valeur exclusivement déterminée par le réglage choisi du curseur du rhéostat de contrôle 88. Par conséquent, ce rhéostat peut être gradué en termes de vitesse du moteur..
La résultante des tensions des sources (b2) et (b3) est proportionnelle à la vitesse du moteur, quelle que soit la charge ou couple imposé au moteur dans la limite admise des charges. Il sera donc bien entendu que les sources (b2) et (b3) peuvent être remplacées par toute autre source appropriée de tension proportionnelle à la vitesse, par exemple par une génératrice tachymètre.
(b4) Une autre source de tension dans le circuit grille du maitre- tube est représentée par la résistance 65. La chute de tension aux bornes de cette résistance ne change que pendant les périodes d'accélération et a.sim- plement un effet correcteur qui sera expliqué plus loin.
Avant de décrire le fonctionnement du système dans son ensemble, on décrira tout d'abord le circuit de contrôle associé à la grille 68 du tu- be redresseur d'inducteur 67. Le circuit grille pour le tube 67 s'étend par une résistance 115 (47.000 ohms) et par un des contacts 44 et 45, par l'in- ternédiaire de la partie dérivée d'un rhéostat 116 ou 117 (chacun de 100.000 ohms), puis par le conducteur 97 et une partie d'un rhéostat 120 (270.000 ohms), un enroulement du transformateur'76 et le conducteur 121 au point moyen de l'enroulement 72 du transformateur, et de la, à la cathode du tube 67.
Ce circuit grille du redresseur d'inducteur comprend trois sour- ces de tension grille composante : (cI) Une source est représentée par le transformateur 76. Elle impose au circuit grille du redresseur d'inducteur une composante de tension alternative déphasée d'environ 90 sur la tension d'anode du secondaire 3 du transformateur.
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(c2) Une seconde source de tension grille pour le redresseur d'in- ducteur est représentée par la partie en circuit du rhéostat 120.'Ce rhéostat reçoit une tension redressée constante du redresseur 94 et, par conséquent, fournit une tension de polarisation de grille constante.
(c3)La troisième source de tension grille est représentée par le rhéostat 116 (ou 117). Les-rhéostats 116 et 117 sont connectés aux bornes d'une partie réglée du rhéostat 119-lequel, à son tour, est connecté par le contact 52, aux bornes de sortie du redresseur 94. La partie en circuit du rhéostat 118 ou 117 fournit une tension de polarisation continue réglable, dont la valeur détermine la quantité d'excitation fournie à l'enroulement in- ducteur du moteur 8. De cette manière,l'excitation du champ peut être con- trôlée et variée en changeant le réglage du rhéostat 116 de manière à augmen- ter la bande admissible de vitesses de moteur.
Lorsque le bouton-poussoir "avant" 34 est actionné, le relais CR attire son armature et se verrouille lui-même en fermant son contact 29. Le contact 27 ferme le circuit de bobine du contacteur FCR qui ferme le circuit d'induit aux contacts 14, 15 et connecte les résistances 53, 54 aux bornes de l'induit, de sorte qu'une partie de la tension d'induit apparaît aux bor- nes de la résistance 54. En négligeant la compensation de la chute de tension ohmique 1R et le contrôle de la limite de courant qui sera discuté plus loin, la tension entre le conducteur de cathode 105 du maître-tube 102 et le curseur du rhéostat potentiométrique 87 moins la tension aux bornes de la résistance 54 est imposée à la grille de contrôle 103 du maître-tube.
Puisque le conduc- teur 90 est positif par rapport au conducteur 89, toute diminution de la ten- sion d'induit résultera en une réduction de tension sur la grille du maître- tube et, par conséquent, en une réduction du courant plaque dans ce tube. Cette réduction du courant plaque résulte en une chute de tension réduite aux bor- nes de la résistance de charge 83 et oblige l'anode du tube 103 à devenir plus positive. Puisque l'anode est connectée par la résistance 82 et le conducteur 81 au transformateur de déphasage 73 des tubes redresseurs d'induit, ce déca- lage du potentiel dans le sens positif avance la phase de la tension grille des redresseurs d'induit ,et oblige ces redresseurs à s'allumer plus tôt dans le cycle, augmentant ainsi la tension d'induit imposée au moteur.
Cette ac- tion est entièrement automatique et oblige le moteur à accélérer à une vites- se déterminée par le réglage choisi pour le rhéostat de contrôle de vitesse 87.
Comme cela a été expliqué plus haut, la tension dérivée du transfor- mateur de courant 58, imposée, par l'intermédiaire du redresseur 61, à une par- tie du rhéostat 64 entre le curseur correspondant et la résistance adjacente 104, est proportionnelle au courant d'induit du moteur. Cette tension est in- troduite directement dans le circuit grille du maître-tube 102, et introduit une action correctrice qui, en réglant le curseur du rhéostat 64, peut être effectuée pour compenser la chute de tension ohmique 1R dans le circuit d'in- duit, de sorte que le moteur travaille avec une caractéristique vitesse-charge essentiellement plate.
On comprendra facilement diaprés ce qui précède qu'au moment où., par suite de la manoeuvre du contact "avant" 34, le contacteur FCR attire son armature, le moteur est soumis à une-tension d'induit croissante et commence à accélérer jusqu'à la vitesse réglée déterminée par le rhéostat 87. Pendant la période d'accélération, le courant d'induit pourrait atteindre des valeurs de pointe élevées endommageant le redresseur d'induit, et le taux d'accéléra- tion pourrait être trop rapide pour l'équipement à entraîner. Ainsi, un con- trôle de limite de courant et d'accélération est désiré pour éviter ces possi- bilités nuisibles.
Le système décrit plus haut comprend deux appareils composants qui assurent ce contrôle limiteur. Un appareil consiste en un condensateur 111 (0,1 microfarad) et sert à empêcher les pointes de courant élevées pendant la période de démarrage initiale. L'autre appareil limiteur comprend le transfor- mateur 58 et le redresseur 61 avec les rhéostat 63, 64 et sert à contrôler l'accélération pendant les parties suivantes et principales de la période de
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démarrage et pour éviter les courants de surcharge pendant la marche con- tinue du moteur.
Si l'on considère d'abord le rôle limiteur de courant du conden- sateur 111, on remarquera que ce condensateur est court-circuité par les contacts 18 et 48 lorsque le circuit d'induit est ouvert et le moteur est au repos. Au moment où le contacteur FCR se fermée le court-circuit aux bor- nes du condensateur 111 est éliminé, et ce condénsateur est maintenant con- necté en série avec la résistance 112 (47.000 ohms) entre la grille de con- trôle 103 et l'anode du maître -tube 102. Comme cela a été expliqué plus haut,la tension grille du maitre-tube commence à décroitre au même moment et oblige la chute de tension dans la résistance de plaque 83 à réduire aussi de manière à avancer le point d'allumage des redresseurs d'induit.
Toutefois, le condensateurlll est maintenant soumis à la tension entre gril- le et anode et commence à se charger. La charge ainsi fournie au condensa- teur 111 retarde la baisse de la tension grille et, par conséquent, retarde également l'avance des points d'allumage des redresseurs d'induit. Il en résulte que le taux d'accroissement du courant dans le circuit d'induit pen- dant la partie initiale de la période de démarrage est réduit. Cet effet cesse, lorsque le condensateur est pratiquement chargé complètement, mais la constante de temps du circuit à capacitance (111, 112) peut facilement être choisie pour suffire à éviter les pointes de courant initiales qui se produi- raient sans cela immédiatement après l'instant du démarrage.
Ensuite, le second dispositif limiteur de courant agissant de manière permanente prend soin de -limiter l'accélération du moteur et d' em- pêcher les surcharges, de la manière suivante. Comme, pendant la période de démarrage, le courant dans l'induit croit graduellement, le courant dans les rhéostats63 et 64 croit en proportion directe. Le curseur sur le rhéostat 64 est connecté à la grille 103 du maître- tube 102, et le curseur du rhéostat 63 est connecté à la cathode d'un tube à lueur 106 (type OD3). Lorsque les curseurs sur ces deux rhéostats ont une différence de potentiel égal à la tension de rupture du tube à lueur 106, ce tube devient conducteur, connec- tant ainsi le curseur du rhéostat 63 à la cathode du maître-tube 102 par l'intermédiaire d'une différence de potentiel constante dans le tube 106.
Tout nouvel accroissement de la différence de potentiel entre les curseurs des rhéostats 63 et 64 forcera la grille 103 du maître-tube à devenir plus positive, augmentant ainsi le courant plaque du maître-tube, ce qui augmente la chute de tension aux bornes de la résistance 83 et. oblige le conducteur 81 connecté aux grilles des tubes redresseurs d'induit 11, 12 à devenir néga- tif, réduisant ainsi la tension et l'intensité du circuit d'induit. Cet effet limiteur de courant assure une accélération douce et régulière et évite les surcharges excessives.
La marche est arrêtée en actionnant le contact Il arrêt 36. Ceci oblige d'abord le relais 1CR' puis le contacteur FCR à laisser retomber son armature. Lorsque le contacteur FCR s'ouvre, il est désirable que les gril- les des tubes redresseurs d'induit soient négatives afin de bloquer les tu- bes. Ceci est réalisé en court-circuitant le condensateur 111 par l'intermé- diaire du contact auxiliaire 18 du contacteur FCR. Ceci connecte la grille 103 du maître tube 102 à l'anode, forçant ainsi le tube 102 à porter un fort courant plaque et à augmenter la chute de tension dans la résistance 83, ren- dant négatif le conducteur de grille 81 des redresseurs d'induit.
Le condensateur 111 et le redresseur 112 constituent également un circuit d'alimentation en retour qui amortit toutes les composantes oscilla- toires apparaissant dans le circuit plaque du maitre-tube. Ceci est dû au fait que le circuit 111-112 réduit le gain du tube 102 comme amplificateur de courant alternatif mais ne dérange pas son action comme amplificateur à courant continu. Par conséquent, les valeurs à sens unique de la tension- grille résultante appliquée au tube 102 sont amplifiées dans une bien plus grande mesure que toutes ondulations de la tension. De cette manière, la stabilité du contrôle et de la régulation est notablement accrue et un bon équilibre du tube est obtenu à toutes les vitesses et pour toutes les char-
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ges du moteur.
Les caractéristiques-exposées plus haut impliquait le con- densateur 111, la résistance 2-12-'et le contact 18 ont également été décri--: tes dans le brevet -français demandé par-..la demanderesse le 4 mai 1949 pour: "Perfectionnements aux commandes électroniques pour moteurs électriques".
Si une charge est' soudainement appliquée au moteur, provoquant ' un accroissement brusque du courant d'induit, il se produit., évidemment, ,un accroissement du courant dans le secondaire 59 du transformateur 58.' Toute- fois,la tension aux bornes des rhéostats potentiométriques.63 et 64 ne croit pas à la même cadence, en raison de l'action filtrante du condensa- ¯ teur 60 (2 microfarads). , '
Cet effet de retardement de la réponse de l'appareil à un ac- croissement subit de la charge, toutefois, est compensé par le condensateur 66 (0,1 microfarrad) qui forme un circuit en retour positif ou par antici- pation en ce qui concerne le courant.
Lorsque le courant dans les rhéostats 63 et '64 croit, le condensateur 66 voit sa charge varier et, par conséquent, modifie la tension aux bornes de la résistance 65. Ainsi, la grille 103 du tube 102 est forcément négative, demandant ainsi plus de tension d'induit et,par conséquent, plus de courant. Inversement, une diminution rapide de la charge d'induit oblige le condensateur 66 et la résistance 65 à forcer la grille 103 du tube 102 à devenir positive, demandant ainsi moins de ten- sion d'induit et,par conséquent, moins de courant.
En choisissant convenablement la valeur du condensateur 66 et les: réglages des rhéostats 63 et 64, on peut obtenir une réponse rapide, sans m difficultés dues au pompage. Cette particularité du système est également dé- crite dans le brevet français demandé le 4 mai 1949 par la demanderesse pour : "Commandes électroniques pour moteurs électriques't.
On a parlé, dans ce qui précède, du contact "avant" 34. Lorsque, au contraire, c'est¯le contact "arrière" 35 qui est actionné, le relais 2CR et le contacteur RCR attirent leurs armatures, à la place du relais 1CR et du contacteur FOR. Il en résulte que le circuit d'induit est fermé avec une pola- rité inversée pour la connexion de l'induit 6. Le moteur tourne alors en sens inverse, et l'opération de contrôle et de régulation est pratiquement la même que pendant l'opération de marche avant décrite plus haut. Toutefois, le re- lais 7CR est maintenant également excité. Il en résulte que le rhostat de contrôle de vitesse 87 devient inopérant, et le rhéostat de contrôle de vi- tesse 88 fonctionne, à sa place, dans le circuit grille du maître-tube.
Par conséquent, le moteur tournera maintenant à une vitesse in- verse déterminée par le réglage du curseur dans le rhéostat 88. On voit que les vitesses avant et arrière peuvent ainsi être réglées.au préalable indé- pendamment l'une de l'autre.
Dans ce qui précède, il a été tacitement supposé qu'aucune modi- fication n'est apportée à 1'excitation de l'inducteur du moteur. En fait, toutefois, le système de la figure 1 assure une zone de variation de vitesse accrue par le contrôle de l'excitation de l'inducteur en plus du contrôle décrit plus haut du courant d'induit. Pendant la marche avant du moteur, lorsque le relais 7CR a laissé retomber son armature et son contact 45 est iermé, le circuit grille du redresseur d'inducteur 67 est sous le contrôle du rhéostat 117.
La vitesse avant dépend donc aussi de la position du curseur du rhéostat 117. Pendant la marche en sens inverse, lorsque le relais 7CR a attiré son armature et le contact 44 est fermé, le rhéostat 116 est effectif, de sorte que la vitesse inverse dépend également du réglage du curseur du rhéostat 116. Pour les basses vitesses, les rhéostats 116 et 117 sont de préférence réglés pour contrôler le redresseur 67 pour une pleine excitation 'du moteur, de sorte qu'alors le contrôle de-la vitesse n'est affecté qu'en changeant le réglage du curseur du rhéostat-87 ou 88.
Pour les vitesses plus élevées, au delà des limites de contrôle. des rhéostats 87 et 88, les rhéostats 117 et 116 peuvent être réglés pour contrôler le redresseur dinducteur 67 pour appliquer un champ -réduit--au moteur, de manière à augmenter la vitesse au moteur,
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Il faut noter que les rhéostats de contrôle d'inducteurs 116 et 117 dérivent cette alimentation de la même source ,courant continu (93, 94, etc) de tension constante qui alimente également les rhéostats de con- trôle 87, 88 et le circuit plaque du maître-tube 102.
En fait, cette source de courant continu est la seule source utilisée dans le système pour fournir toutes les tensions continues constantes, y compris la tension de polarisa- tion pour les divers circuits-grille des tubes, nécessaires dans le système;
Le système représenté à la figure 2 est prévu pour le fonction- nement non réversible d'un moteur avec une zone réduite de contrôle de vites- se et une excitation constante de Il inducteur..Ainsi, dans le système de la figure 2, le contacteur inverseur RCR et le relais correspondant 2CR ainsi que le contact 35 de la figure 1 sont omis ; tous les éléments appartenant au contrôle d'inducteur de la figure 1, c'est-à-dire le contacteur 7CR, les rhéostats d'inducteur 116, 117 et le circuit grille du redresseur d'induc- teur sont également omis.
A part ces simplifications, le système de la figure 2 est semblable à celui de la figure 1. Les éléments du système désignés à la figure 2 par des nombres de référence entre 201 et 299 correspondent res- pectivement aux éléments désignés à la figure 1 par les nombres entre 1 et 99; et les éléments désignés à la figure 2 par des nombres entre 301 et 312 correspondent aux éléments respectifs désignés à la figure 1 par les nombres entre 101 et 112. En tenant compte de ceci, le système de la figure 2 sera compris d'après la description détaillée qui précède de la figure 1, de sorte qu'il suffit de mentionner la performance essentielle et les caractéris- tiques saillantes du système simplifié.
Le relais 6CR, de préférence un relais à temps, rappelle son ar- mature et ferme les contacts 237 et 239 chaque fois que le transformateur 201 est excité. Le contact 239 ferme le circuit du redresseur d'inducteur de sorte que l'enroulement inducteur du moteur 208 reçoit une excitation con- stante par les tubes redresseurs 267 et 271, à partir du secondaire 203 du transformateur 201. La manoeuvre du contact de démarrage 234 oblige le relais 1CR à attirer son armature et à se bloquer par le contact 229.
Le contact 227 alimente la bobine 216 du contacteur d'induit FCR dont le contact 217 ouvre le circuit de la résistance de freinage dynamique 220, tandis que les contacts 214 et 215 ferment le circuit d'induit. L'induit reçoit alors le courant par les tubes redresseurs 211 et 212, à partir du secondaire 202.
Ce courant est déterminé par les conditions de tension du circuit de contrô- le du redresseur qui comprend la résistance de charge 283 dans le circuit plaque du tube de contrôle 302, de sorte que l'angle d'allumage et le courant de débit des redresseurs d'induit dépendent de la chute de tension aux bornes de la résistance 283. Cette.chute de tension est contrôlée par le circuit grille du tube 302 qui s'étend entre la grille 303 et le conducteur cathodi- que 305 et comprend une partie déterminée du rhéostat de contrôle de vitesse 287. Le rhéostat 287 fournit une tension réglée de régérence de la vitesse, conformément à la vitesse désirée pour le moteur.
Dans le circuit grille est également comprise la résistance shuntant l'induit 254 qui fournit une tension proportionnelle à la tension d'induit et opposée à la tension de référence de vitesse. Dans le circuit grille du tube 302 est également disposée une partie de rhéostat 264 qui est alimentée par le redresseur 261 à partir du transfor- mateur de courant,258 et fournit une tension compensatrice de la chute ohmi- que 1R. La vitesse du moteur est ainsi contrôlée et réglée pratiquement de la même manière que celle du moteur dans le système de la figure 1. Le tube 306 et les éléments de circuit associés assurent le contrôle de l'accélération et du courant limite.
Le tube 302 a un circuit d'alimentation en ,retour néga- tif entre l'anode et la grille de contrôle qui comprend le condensateur 311 et la résistance 312. Le condensateur 311 est court-circuité par le contact 218 lorsque le circuit. d'induit du moteur est ouvert et commence à se charger au moment du démarrage. Il en résulte que la position de phase des points d'allumage des redrésseurs d'induit est retardée, empêchant ainsi des poin- tes initiales de courant de démarrage, pratiquement comme cela a été expli- qué à propos de la figure 1. Cet effet dure pendant quelques cycles jusqu'à ce que le condensateur soit complètement chargé.
Ensuite, le circuit du tube
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à lueur 306 devient effcetif pour limiter le courant d'induit pendant les périodes d'accélération et de surcharge, en conduisant le courant chaque fois que la tension aux bornes du tube atteint sa valeur de rupture.
Le système représenté à la figure 3 procure un contrôle associé d'induit et d'inducteur très semblable à celui du système de la figure 1, mais est prévu pour un fonctionnement non réversible du moteur et à ce point de vue, est semblable à celui de la figure 2. Les nombres de référen- ce entre 401 et 520 dans la figure 3 désignent des éléments correspondant aux éléments respectifs de la figure 1, dont les nombres, entre 1 et 120, comportent le même dernier chiffre ou les mêmes deux derniers chiffres.
Grâce à ces similitudes, les circuits et le fonctionnement du système de-la figure 3 seront compris, dans une large mesure, d'après la description qui précède de la figure 1, de sorte qu'il suffira d'indiquer par la suite les différences marquantes et les modifications prévues dans le système de la figure 3.
On se rappellera que, dans le système de la figure 1, un circuit ptentiom¯trique, composé de deux résistances connectées en série 82 et 82' s'étend entre le côté anode de la résistance de charge 83 au maître -tube 102 et l'extrémité négative (conducteur 101) de la source à tension constan- te pour obtenir des tensions positives et négatives constantes sur les gril- les respectives des tubes redresseurs d'induit 11, 12. Ceci permet une simpli- fication très considérable des circuits, car les sources de polarisation au- xiliaires sont inutiles. On remarquera qu'un circuit potentiométrique sembla- ble est prévu dans le système de la figure 2, où ce circuit comprend les ré- sistances 282, 282', et s'étend entre l'extrémité côté anode de la résistance 283 et la borne négative 301 de la source de tension constante..
Si l'on re- vient maintenant aux composantes correspondantes du système représenté à la figure 3, deux éléments de circuit potentiométriques corinectés en série 482 et 482' seront de nouveau retrouvés entre la résistance 483 du maître-tube et le conducteur négatif 501 de la source de tension constante. Toutefois, Isolé- ment 482 de la figure 3 consiste en un tube à cathode froide du type régulateur de tension au lieu des résistances 82 ou 282 représentées à la figure 1 ou à la figure 2. L'utilisation d'un tube à lueur comme élément diviseur de tension dans ce cas particulier à l'avantage de réduire ou empêcher pratique- ment la perte d'amplification due sans cela à la connexion potentiométrique.
Une autre modification représentée à la figure 3 concerne les con- nexions du tube de contrôle de limite de courant 506 avec le circuit grille du maître-tube502 et avec les rhéostats potentiométriques 463 et 464 de la source de tension répondant au courartt. Conformément à la figure 3,et pour les distinguer des tubes correspondants 106 et 306 dans les figures 1 et 2, respectivement, le tube à lueur 506 a son anode connectée à la grille de con- trôle 503 du maître-tube 502, tandis que la cathode est connectée au contact glissant ou curseur du rhéostat 464.
Dans des conditions de marche normale, seule la chute de tension aux bornes d'une partie des rhéostats 463 est ef- fective dans le circuit-grille du maître-tube pour fournir la compensation à la chute de tension ohmique 1R, tandis que le tube 506 n'est pas conducteur.
Pendant les périodes d'accélération et de surcharge, toutefois, la tension aux bornes du tube 506 atteint la valeur de rupture de sorte que le tube de- vient conducteur et connecte la grille 503 du maître-tube 502 au curseur plus positif du rhéostat 464.Alors, le maître-tube est amené à retarder les points d'allumage des tubes redresseurs d'induit 411, 412.
Si l'on désire une sensibilité plus grande du contrôle de limite de courant aux variations du courant induite on peut ajouter un condensateur positif d'alimentation en retour, comme dans les systèmes des figures 1 et 2.
Un tel condensateur est représenté à la figure 3, en 466.
Il est bien évident que certains des aspects et caractéristiques, décrits ci-dessus, de l'invention, sont applicable à des systèmes de contrôle autres que pour le contrôle de moteurs. Il est également apparent d'après ce qui précède que l'invention permet diverses modifications et il semblera évi- dent aux spécialistes que l'invention peut être réalisée dans des systèmes au- tres que ceux qui ont été particulièrement décrits et .représentés ici, sans
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écarter les objets et avantages essentiels de l'invention, et sans s'écar- ter de l'esprit de'cette invention.