<Desc/Clms Page number 1>
'DISPOSITIF DE CONTROLE OU DE REGULATION DUNE VITESSE ANGULAIRE.
La présente invention, système Charles KAPLAN, est relative à -un dispositif de contrôle ou de régulation, sensible à la vitesse angulaire.
Ce- dispositif comprend en premier lieu un alternateur tacé- trique qui fournit un courant alternatif dont la fréquence est proportionnel- le à celle de la machine que l'on veut contrôler ou régler. Cette machine peut être par exemple un alternateur dont on. veut pouvoir régler la fréquen- ce, ou encore un moteur entravant par exemple une machine-outil que l'on veut faire tourner à'une vitesse déterminée et constante. Lorsque la machine que l'on veut contrôler ou régler est un alternateur, il peut etre possible de brancher l'alternateur à la place de l'alternateur tachymétrique.
Par des moyens appropriés., cet alternateur tachymétrique fournit à un circuit com- prenant des redresseurs et l'appareil de contrôle ou de régulation, deux tensions qui ne sont en quadrature que lorsque la vitesse dudit alternateur correspond à la vitesse nominale désirée, le tout étant disposé de façon qu'aucun courant ne parcoure l'appareil de contrôle ou de régulation lors- que les deux tensions susmentionnées sont en quadrature, et qu'un courant parcoure cet appareil lorsqu'il existe un écart entre la vitesse actuelle de la machine que l'on veut contrôler ou régler et sa vitesse nominale, ce courant étant fonction de cet écart (en particulier proportionnel à cet é- cart) et son sens variante suivant le sens dudit écart.
L'appareil de contrôle ou de réglage peut être un moteur à courant continu pouvant tourner dans un sens ôu dans l'autre suivant la po- larité de la tension continue à ses bornes, ce qui réalise une régulation continuée Ce moteur agira par exemple sur les organes qui contrôlent l'ad- mission du fluide moteur dans la turbine qui entraîne l'alternateur ou sur le rhéostat d'excitation du moteur à courant continu qui entraxe une ma- chine que 119 on veut faire tourner à une'vitesse déterminée ou constante.
<Desc/Clms Page number 2>
Lappareil de réglage ou de contrôle pourrait être également un galvano- mètre à cadre mobile, indicateur ou enregistreur dont la graduation s'é- tendrait de part et d"autre du zéro et dont l'aiguille pourrait être éven- tuellement munie de. contacts pour la commande des organes de réglage.
L'invention se-va bien comprise à l'aide de la description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés., lesquels description et dessins sont bien entendu donnés surtout à titre d'indication et sans aucun carac- tère limitatif
La fig. 1 représente un schéma d'un dispositif de régulation conforme à l'invention, utilisé pour le réglage de la vitesse d'un alterna- teur.
Les figs. 2a et 2b sont des diagrammes.
La fig. 3 est une variante de la fige la
Sur la fige 1, on voit en 1 une magnéto tachymétrique fournis- sant une tension monophasée U. Cette magnéto tachymétrique est reliée rigi- dement à un alternateur 2 dont on veut régler automatiquement la vitesse en fonction des écarts de fréquence de part et d'antre de la fréquence normale, 3 est un moteur à courant continu pouvant tourner dans un sens ou dans l'au- tre suivant la polarité de la tension continue à ses bornes. Ce moteur agit directement ou indirectement par l'intermédiaire d'un servo-moteur approprié sur les organes qui contrôlent l'admission du fluide moteur dans la turbine qui entraîne l'alternateur 2.
Entre les points A et B, sont branchés d'une part les redresseurs 4 et 5 connectés en série, et d'autre part les redres- seurs 6 et 7 également connectés en série. En partant du point A, les re- dresseurs 4 et 5 sont connectés dans le sens direct ou de conduction, tan- dis que les redresseurs 6 et 7 sont connectés dans le sens inverse ou de non- conduction.
Tout autre dispositif de redressement permettant d'obtenir le même résultat est, bien entendu, applicable,,
Le moteur à courant continu 3 est branché entre le point C, situé entre les redresseurs 4 et 5, et le point D, situé entre les redres- seurs 6 et 7. I1 peut être alimenté par un amplificateur qui, dans ce cas, est branché entre C et D.
Les points A et B, sont connectés aux bornes de la magnéto tachymétrique 1 avec interposition d'une résistance en série 80
9 et 10, sont deux condensateurs de capacité égale, connectés en série., l'ensemble étant branché en parallèle aux bornes A et B. La capa- citance des condensateurs 9 et 10 étant faible par rapport à la valeur de la résistance 8, les tensions U2 et - U2 aux bornes desdits condensateurs sont en quadrature avec la tension U fournie par la magnéton tachymétrique.
Les condensateurs 9 et 10 peuvent être ramplacés par des self- inductances,,
Il est une résistance insérée entre le point C et la borne com- mune des deux condensateurs 9 et 10. La résistance 11 est connectée en sé- rie avec une self inductance 12 et un condensateur 13, l'ensemble étant bran- ché aux bornes de la magnéto tachymétrique 1 par l'intermédiaire d'un trans- formateur d'isolement 14.
Les valeurs de la selfinductance et de la capacité sont choisies de telle façon que lorsque l'alternateur 2 tourne à sa. vitesse voulue, la fréquence de la tension fournie par la magnéto tachymétrique 1 correspond à la fréquence d'accord de la self 12 et du condensateur 13, de sorte que la tension Ul aux bornes de la résistance 11 est en phase avec la tension U aux bornes de la magnéto tachymétrique 1 et, par conséquent, en quadratu- re avec les tensions U2 et - U2 aux bornes des condensateurs 9 et 1 .
De ce fait, la tension résultante U' appliquée aux bornes A et C est égale à la tension U" appliquée aux bornes 0 et B (fige 2a) et le courant résultant dans la branche C-D est nuls
<Desc/Clms Page number 3>
Lorsque la vitesse de l'alternateur 1 sécarte de la vitesse voulue, la condition de résonance n'est plus remplie dans le circuit 11 - 12 - 13 et la tension Ul n'est plus en quadrature avec les vecteurs U2 et -U2 (figo 2b).Dans ces conditions, les tensions résultantes U' et U" ne sont plus égales, ce qui fait apparaître un courant dans la branche C-D.
Ce courant est sensiblement proportionnel à la différence arithmétique des tensions U' et U". Il est facile de démontrer que pour de faibles écarts positifs ou négatifs de fréquence (ou de vitesse) par rapport à la fréquen- ce nominale (ou à la vitesse nominale),le courant qui parcourt le moteur 3 est proportionnel à la valeur de ces écarts, et son sens varie suivant le signe de l'écarta
La fige 3 est une variante de la fig. 1 dans laquelle la ma- gnéto tachymétrique comporte deux enroulements distincts fournissant deux tensions en quadrature.
De ce fait, les-deux condensateurs 9 et 10 sont remplacés par deux résistances 9' et 10' qui ont toutes deux la même valeur, L'inductance 12 peut comporter un certain nombre de prises (ou la capacité du condensateur 13 peut être variable) ce qui permet de changer la fréquence d'accord du circuit Il - 12 - 13 et par conséquent de réaliser un dispositif de contrôle ou de régulation pour différentes vitesses. A ti- tre d'exemple d'application de cette disposition, on cite le réglage de la vitesse de machines devant fonctionner à différentes vitesses de régime, (machines-outils par exemple). o
On peut également insérer dans la branche C-D, en série avec le moteur à courant continu 3, au moins une résistance aux bornes de laquel- le est connectée une source à tension continue.
Cette disposition est par- ticulièrement intéressante lorsqu'il s'agit du réglage de la vitesse d'un alternateur, non plus en fonction seulement de la différence V entre la vi- tesse actuelle dudit alternateur et la vitesse nominale, mais en fonction d'une expression binôme ( V + K. P) dans laquelle P désigne la différence entre la puissance actuelle fournie par l'alternateur et la puissance pré- vue au programme d'exploitation du réseau sur lequel l'alternateur est con- necté, et K désigne une constante numérique. La source à tension continue branchée aux bornes de la résistance en série avec le moteur à courant con- tinu 3, fournit une tension proportionnelle à K. P par tout moyen connu indifférent au regard de l'invention..
Dans le cas où l'on désire que la réponse du dispositif de ré- glage suivant l'invention ne soit pas proportionnelle à l'écart entre la vitesse actuelle de la magnéto tachymétrique 1 et la vitesse pour laquelle la résonance est réalisée dans le circuit 11 - 12 - 13 on pourra obtenir ce résultat en ajoutant dans le circuit C-D des résistances variant sui- vant la tension appliquée à leurs bornes (par exemple, en plaçant en déri- vation aux bornes du moteur 3, un ou plusieurs redresseurs).
Il est entendu qu'on ne désire pas se limiter aux formes de réalisation de l'invention représentées et décrites, lesquelles ont été données simplement à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif.
Par conséquent, toutes les variantes ayant même principe, et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le ca- dre de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
'' ANGULAR SPEED CONTROL OR REGULATION DEVICE.
The present invention, Charles KAPLAN system, relates to a control or regulation device, sensitive to angular speed.
This device comprises in the first place a tacetrical alternator which supplies an alternating current the frequency of which is proportional to that of the machine to be controlled or regulated. This machine can be for example an alternator of which one. wants to be able to regulate the frequency, or even a motor hampering, for example, a machine tool which one wants to make turn at a determined and constant speed. When the machine to be checked or adjusted is an alternator, it may be possible to connect the alternator instead of the tachometric alternator.
By appropriate means., This tachometric alternator supplies to a circuit comprising rectifiers and the control or regulation apparatus, two voltages which are in quadrature only when the speed of said alternator corresponds to the desired nominal speed, the whole being arranged so that no current flows through the monitoring or regulating apparatus when the two aforementioned voltages are in quadrature, and that a current flows through this apparatus when there is a difference between the actual speed of the machine that it is desired to control or adjust and its nominal speed, this current being a function of this difference (in particular proportional to this difference) and its direction varying according to the direction of said difference.
The control or adjustment device can be a direct current motor which can rotate in one direction or the other depending on the polarity of the direct voltage at its terminals, which achieves continuous regulation This motor will act for example on the components which control the admission of the working fluid into the turbine which drives the alternator or on the excitation rheostat of the direct current motor which centers a machine that 119 is to be rotated at a determined speed or constant.
<Desc / Clms Page number 2>
The regulating or checking apparatus could also be a movable-frame galvano-meter, indicator or recorder, the graduation of which would extend on either side of zero and whose needle could possibly be provided with contacts. for controlling the regulating devices.
The invention will be clearly understood with the aid of the following description as well as the accompanying drawings, which description and drawings are of course given above all by way of indication and without any limiting character.
Fig. 1 represents a diagram of a regulation device in accordance with the invention, used for regulating the speed of an alternator.
Figs. 2a and 2b are diagrams.
Fig. 3 is a variant of the freeze
In fig 1, we see at 1 a tachometric magneto supplying a single-phase voltage U. This tachometric magneto is rigidly connected to an alternator 2, the speed of which is to be automatically adjusted as a function of the frequency deviations of part and of other than the normal frequency, 3 is a direct current motor capable of rotating in one direction or the other depending on the polarity of the direct voltage at its terminals. This motor acts directly or indirectly through the intermediary of an appropriate servomotor on the members which control the admission of the driving fluid into the turbine which drives the alternator 2.
Between points A and B are connected on the one hand the rectifiers 4 and 5 connected in series, and on the other hand the rectifiers 6 and 7 also connected in series. Starting from point A, rectifiers 4 and 5 are connected in the forward or conduction direction, while rectifiers 6 and 7 are connected in the reverse or non-conduction direction.
Any other adjustment device making it possible to obtain the same result is, of course, applicable,
DC motor 3 is connected between point C, located between rectifiers 4 and 5, and point D, located between rectifiers 6 and 7. It can be supplied by an amplifier which, in this case, is connected between C and D.
Points A and B are connected to the terminals of magneto tachometer 1 with the interposition of a resistor in series 80
9 and 10, are two capacitors of equal capacity, connected in series., The assembly being connected in parallel to terminals A and B. The capacity of capacitors 9 and 10 being low compared to the value of resistor 8, the voltages U2 and - U2 at the terminals of said capacitors are in quadrature with the voltage U supplied by the tachometric magneton.
The capacitors 9 and 10 can be replaced by self-inductors ,,
It is a resistor inserted between point C and the common terminal of the two capacitors 9 and 10. Resistor 11 is connected in series with an inductance choke 12 and a capacitor 13, the whole being connected to the terminals. of magneto tachometer 1 via an isolation transformer 14.
The values of the selfinductance and the capacitance are chosen such that when the alternator 2 turns at its. desired speed, the frequency of the voltage supplied by the magneto tachometer 1 corresponds to the tuning frequency of the choke 12 and of the capacitor 13, so that the voltage Ul at the terminals of the resistor 11 is in phase with the voltage U at the terminals of magneto tachometer 1 and, consequently, quadratural with the voltages U2 and - U2 at the terminals of capacitors 9 and 1.
Therefore, the resulting voltage U 'applied to terminals A and C is equal to the voltage U "applied to terminals 0 and B (freeze 2a) and the resulting current in branch C-D is zero
<Desc / Clms Page number 3>
When the speed of the alternator 1 deviates from the desired speed, the resonance condition is no longer fulfilled in the circuit 11 - 12 - 13 and the voltage Ul is no longer in quadrature with the vectors U2 and -U2 (figo 2b). Under these conditions, the resulting voltages U 'and U "are no longer equal, which causes a current to appear in the branch CD.
This current is appreciably proportional to the arithmetic difference of the voltages U 'and U ". It is easy to demonstrate that for small positive or negative deviations of frequency (or of speed) with respect to the nominal frequency (or of the speed nominal), the current flowing through motor 3 is proportional to the value of these deviations, and its direction varies according to the sign of the deviation
Fig 3 is a variant of FIG. 1 in which the tachometer has two separate windings providing two quadrature voltages.
Therefore, the-two capacitors 9 and 10 are replaced by two resistors 9 'and 10' which both have the same value, Inductor 12 can have a certain number of taps (or the capacity of capacitor 13 can be variable ) which makes it possible to change the tuning frequency of circuit II - 12 - 13 and consequently to realize a control or regulation device for different speeds. By way of example of application of this arrangement, mention may be made of the adjustment of the speed of machines having to operate at different speed speeds (machine tools for example). o
It is also possible to insert into branch C-D, in series with direct current motor 3, at least one resistor across which a direct voltage source is connected.
This arrangement is particularly advantageous when it comes to adjusting the speed of an alternator, no longer as a function only of the difference V between the actual speed of said alternator and the nominal speed, but as a function of a binomial expression (V + K. P) in which P denotes the difference between the actual power supplied by the alternator and the power specified in the operating program of the network to which the alternator is connected, and K denotes a numeric constant. The direct voltage source connected to the terminals of the resistor in series with the direct current motor 3 supplies a voltage proportional to K. P by any known means which is indifferent with regard to the invention.
In the event that it is desired that the response of the adjustment device according to the invention is not proportional to the difference between the current speed of the magneto tachometer 1 and the speed at which resonance is produced in the circuit 11 - 12 - 13 this result can be obtained by adding resistors to the circuit CD which vary according to the voltage applied to their terminals (for example, by placing one or more rectifiers at the terminals of the motor 3).
It is understood that one does not wish to be limited to the embodiments of the invention shown and described, which have been given merely by way of examples and without any restrictive character.
Consequently, all the variants having the same principle and the same object as the arrangements indicated above would fall within the scope of the invention as they do.