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DISPOSITIF DE COMMANDE REVERSIBLE PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN CONVERTISSEUR
A DECHARGE A VAPEUR DANS UN MONTAGE A UN GODET.
Des commandes réversibles avec moteurs '4 courant continu, alimen- tés par l'intermédiatire de convertisseurs à décharge à vapeur et dont la vi- tesse peut être modifiée à l'aide d'une commande par grille, peuvent, comme on le sait, être basés sur les trois principes essentiels suivants :
a) Dans un montage à deux godets (en croix) un renversement du courant et de la tension est possible, de telle sorte que l'on peut obtenir un retour d'énergie en cas de freinage ainsi qu'un renversement du sens de marche, le sens du champ d'excitation restant le même. b) Dans un montage à un godet on peut réaliser un fonctionnement réversible par renversement du champs, en réglant de façon appropriée la ten- sion du convertisseur dans la modulation du redresseur et du redresseur in- versé. c) Dans un montage à un godet on peut en outre obtenir un fonc- tionnement réversible par renversement de 1?induit à l'aide d'un inverseur de polarité.
La première réalisation est désavantageuse au point de vue éco- nomique, à cause de l'équipement double des godets. La deuxième réalisation ne peut être employée que dans une mesure limitée, à cause de l'inertie relative- ment grande du champ. La troisième réalisation par contre peut avec une com- mande appropriée satisfaire toutes les exigences.
Les difficultés essentiel- les résident ici dans le fait que l'inverseur de polarité doit être commandé à un moment préciso Dans la plupart des cas une automatisation complète est absolument nécessaire, étant donné que le phénomène d'inversion, par exemple dans les laminoirs, ne doit prendre que quelques secondes, l'opérateur ne de- vant manoeuvrer de préférence qu'un seul levier de commande (bâton) pour le
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réglage de la vitesse et du sens de rotation.
Les procédés de commande connus jusqu'à présent, outre qu'ils pré- sentent l'inconvénient constitué par le grand nombre d'éléments de commande, n'ont pas encore apporté de solution satisfaisante pour une inversion précise du circuit de l'induit. On a appliqué essentiellement des principes techniques de commande. La présente invention par contre applique le principe du réglage, de façon telle que le nombre de tours est mesuré et est comparé à une valeur désirée réglable à la main, l'écart étant utilisé pour modifier la tension de convertisseur,le renversement de 1-'inverseur de polarité ayant toujours lieu lorsque la variation de vitesse du moteur ne suit pas la valeur désirée.
Lorsque le sens du courant nécessaire dans l'induit en cas de modification à la main de la vitesse désirée, correspond à celui du godet, la vitesse de rotation devient en pratique immédiatement égale à la valeur dé- sirée. Si par contre la valeur désirée est modifiée pour obtenir une dimi- nution de la vitesse, ce qui exige un freinage par retour d'énergie, il faut au préalable renverser le circuit de l'inducteur et faire fonctionner le re- dresseur comme convertisseur continu-alternatif, pour qu'une accélération dans le sens désiré puisse avoir lieu.
Le fait que la valeur réelle de la vitesse ne correspond pas, en cas d'une diminution, à la valeur désirée, est, suivant l'invention, un critère précis pour la nécessité de renversement du circuit de l'induit, Dans ce cas le régulateur vient occuper une position finale déter- minée, de telle sorte que la constatation de ce critère est relativement aisée et ne peut faire aucun doute.
Les figures 1 à 3 représentent schématiquement des formes de réa- lisation de l'invention, Fig. 1 représente le montage complet, tandis que Fig.
2 et 3 représentent des modifications techniques du montage.
Dans fig. 1 on emploie pour le réglage un ou plusieurs tubes élec- troniques. Le moteur 1 est alimenté par le convertisseur 2 commandé par grille par l'intermédiaire d'un inverseur de polarité 3. En vue d'économiser un ins- trument de mesure du nombre de tours, le réglage a lieu de façon telle que la tension de l'induit est comparée à celle de l'indicateur de la valeur désirée 4 réglable à la main. L'indicateur de valeur désirée est soumis à une tension continue 5 proportionnelle à la tension alternative de l'anode et qui peut donc être puisée dans le réseau sans stabilisation,, Il est muni d'une dériva- tion centrale fixe en vue du renversement du sens de la tension.
La différen- ce entre la valeur désirée et la valeur réelle agit par l'intermédiaire des résistances 6 et 7 sur la grille du tube- électronique 8, qui par 1'interné- diire de la commande 9 influence les grilles du convertisseur 2 de façon telle qu'une diminution de leur courant anodique, grâce à une augmentation de leur tension de grille négative, fait également diminuer la tension continue du convertisseur 2, ou en provoque un renversement en fonctionnement continu-al- ternatif. Au courant iv dans le tube 9 correspond donc une tension de conver- tisseur précise. Pour iv-= zéro on obtient la contretension de convertisseur inversé la plus élevée possible.
Pour cette raison il faut que la gamme de ré- glage de la commande de grille 9 soit suffisamment grande - environ 150 degrés électriques.
La commutation de l'inverseur de polarité 3 doit toujours avoir lieu en l'absence de courante Ceci est généralement assuré lorsque le conver- tisseur remplit dans une mesure suffisante le rôle de convertisseur continu- alternatif et est effectué pour cette raison par le relais à minima 10 raccor- dé aux pôles, dont l'enroulement a est soumis à une tension continue 11 et qui attire l'armature contre le contact Z lorsque le courant iv dans l'enroulement b est inférieur à une certaine valeur minimum. Le dispositif de commutation sans fin 12 est alors avancé d'un cran, ce dispositif pouvant également être remplacé par un dispositif culbuteur à relais, et l'inverseur de polarité 3 est commuté dans la position a ou bo C'est donc chaque fois que le courant iv est inférieur à la valeur minimum critique qu'a lieu une inversion de polarité dans l'induit.
On peut encore prévoir comme garantie supplémentaire un contact
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13 dans le circuit des tubes;, ce contact souvrant pendant un court instant à chaque manoeuvre de l'inverseur de polarité ce qui implique la commutation - du convertisseur. Dans le but de permettre l'opération d'inversion ou une modi- fication de la vitesse dans le temps le plus court possible sans dépasser le courant maximum admissible dans l'induit ou le godet,on a prévu un système de limitation du courant, composé du transformateur d'intensité du courant con- tinu 14 (ou bien d'un transformateur d'intensité du courant alternatif du côté primaire du transformateur du convertisseur) du redresseur 15, de la résistan- ce 16, de la soupape 17 et de la tension désirée 18 du courant (identique à la tension continue auxiliaire 11).
Si la tension dans la résistance 16 - propor- tionnelle au courant de l'induit - dépasse la valeur de la tension 18, la limi- tation est produite dans le sens d'une diminution de la tension du convertis- seuro Le machiniste peut donc déplacer le repère de la vitesse désirée 4 avec une rapidité arbitraire sans crainte de surcharger le convertisseur ou le mo- teur. Il en résulte alors des conditions optima pour l'accélération et par suite des durées d'inversion les plus courtes possibles.
Pour permettre la commutation du relais 10 pour un courant iv très faible et pour protéger son enroulement b contre une surcharge thermique, on a monté en dérivation à la résistance 20 le redresseur 19. Il en résulte égale- ment une limitation de la chute de tension dans cet enroulement.
Pour expliquer plus en détail le fonctionnement, on va traiter quelques exemples de modification de valeur désirée de vitesse :
Si par exemple l'inverseur de polarité 3 occupe la position re- présentée a et la dérivation de l'indicateur de valeur désirée 4 la position neutre, le courant iv a une valeur correspondant à la.tension.de convertisseur zéro, qui se trouve quelque peu en dessous de la moitié de la valeur maximum.
Si à présent le levier de la valeur désirée 4 est déplacé dans la position po- sitive, un excès de potentiel négatif est provoqué dans le circuit de grille.
Le courant iv devient nul, dès que la modification de la valeur désirée a at- teint l'ordre de grandeur de la statique normale (environ 10%), et une com- mutation de l'inverseur de polarité 3 a lieu. Etant donné que simultanément les pôles de la tension différentielle entre la valeur désirée et la valeur réelle sont inversés, c'est le courant iv ou la tension du convertisseur qui augmente.
Le moteur est accéléré dans le sens désiré avec un courant, dont l' intensité est déterminée par la valeur réglée du courant limite 18, jusqu'à ce que finalement la tension de la valeur de vitesse désirée est annulée par la tension aux bornes du moteur et qu'aucune accélération supplémentaire n'a lieuo Si en vue du renversement du sens de rotation du. moteur ou en vue de la diminution de la vitesse de rotation, le levier de commande 4 est déplacé de la position positive vers la position négative, il en résulte tout d'abord, é- tant donné que l'inverseur de polarité occupe encore la position b, un blo- cage du tube de réglage 8, ce qui provoque la commutation. Cette situation est représentée en plus simple par la fig. 2.
Le convertisseur fonctionne comme redresseur inversé et freine le moteur avec le courant limite JA. Dès que la tension réelle Ui devient inférieure à la tension désirée Us, la va- leur de iv diminue, jusqu'à ce que finalement une nouvelle commutation ait lieu et que le moteur soit maintenu à la vitesse de rotation désirée. Si le levier, dépassant le point neutre, a été placé dans la position négative., au- cune commutation n'a lieu. Le convertisseur passe peu à peu de la modulation onduleur à la modulation redresseur, ce qui provoque le renversement du sens de rotation. Si l'on déplace-le levier de la position négative vers la posi- tion positive, la commutation a lieu de la même-manière. Après la commutation on trouve la situation suivant fig. 3, un freinage ayant lieu à nouveau.
Lors d'une première mise en marche ou bien lors de mouvements inhabituels du levier de commande, il se peut que le convertisseur fonctionne déjà complètement comme onduleur et qu'un déplacement supplémentaire du le- vier de commande dans le sens d'une augmentation de la tension de' grille né- gative du tube 8 ait lieu. La vitesse du moteur est alors nulle et n'obéit au déplacement du levier qu'après qu'il ait passé rapidement par la position neu- tre et qu'ainsi une commutation ait eu lieu. Il n'est pas utile dans la prati-
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que de prévoir une touche supplémentaire pour le mécanisme de commutation,,étant donné que l'opération consistant à faire passer le levier de commande par la position neutre ne prend pas plus de temps que la pression sur une touche.
Si le déplacement des impulsions de grille dans la commande 9 a lieu par prémagnétisation de bobines de réactance, la commutation en fonction- nement redresseur inversé peut avoir lieu relativement rapidement en cas de blo- cage du tube 8, et peut être retardée dans le sens opposé grâce à un choix ap- proprié de la valeur de la tension 11. Par 1-'introduction de cette constante de temps déterminée dans le rapport approximatif de 1:10, la contretension du redresseur inversé ne diminue pas subitement après commutation de l'inverseur de polarité, ce qui fait éviter des pointes de surcharge.
Il faut encore faire remarquer que l'emploi de la tension aux bor- nes de l'induit pour la comparaison des nombres de tours est favorable pour des raisons de stabilisation, étant donné que par suite de la chute de potentiel dans la résistance de l'induit un certain retour d'énergie a lieu et que des réglages défectueux peuvent être évités plus facilement.
Une augmentation supplémentaire du nombre de tours pour une ten- sion maximum du convertisseur grâce à une diminution du champ, est facilement réalisable avec l'arrangement décrit. Un affaiblissement du champ par montage d'une résistance dans le circuit excitateur ou par diminution de la tension d' excitation a lieu lorsque l'on déplace le levier de commande au-delà de la po- sition terminale du potentiomètre 4, sans qu'une augmentation supplémentaire de la tension désirée se produise, ce qui est aisément réalisable grâce à l'em- ploi d'un potentiomètre à collecteur.
Si l'on déplace ensuite le levier de com- mande en vue de diminuer le nombre de tours, il se produit également un bloca- ge du tube 8 et ainsi une commutation de l'inverseur de polarité, étant donné qu'aussitôt est produite une augmentation de la tension aux bornes de l'induit.
Il faut assurer par des mesures appropriées que le courant du champ d'excita- tion n'augmente pas plus rapidement que*; ne diminue le nombre de tours pour le courant d'induit de limitation.
Le procédé décrit fonctionne également pour le freinage nécessai- re dans des machines de transport, qui sont accélérées par la charge à trans- porter.
REVENDICATIONS. la Dispositif¯de commande réversible par l'intermédiaire d9un convertisseur à décharge à vapeur dans un montage à un godet avec commutation de l'induit, caractérisé en ce que la commande du nombre de tours est basée sur le principe d'un réglage dans lequel on mesure le nombre de toursqui est comparé à une valeur désirée qui peut être modifiée à la main, 19écart de réglage étant utilisé pour la modification de la tension de convertisseur, la commutation de l'inverseur de polarité dans le circuit de 1-'induit ayant toujours lieu lorsque le nombre de tours du moteur ne suit pas la variation de la valeur désirée.