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La présente invention concerne une transmission synchrone ayant la forme d'un arbre moteur dit arbre électrique, à vitesse constante et faible angle de déplacement.
On entend par arbre électrique un montage de machines électriques permettant, dans des limites de charge déterminées, la merche en synchronisme de deux ou de plusieurs moteurs sans accouplement mécanique entre ceux-ci. Quand le moteur de l'arbre électrique prend pour lui le couple de charge total, il s'agit d'un arbre électrique moteur. Durant le fonctionnement en charge, un ..angle de déplacement ou de décalage détermine s'établit entre la génératrice et le moteur de l'arbre électrique, exactement
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comme entre l'extrémité motrice et l'extrémité entraînée d'un arbre mécanique.
Pour de nombreux genres de transmissions, par exemple celles pour les machines à tailler des engrenages on exige un angle de déplacement tellement réduit entre les machines de l'arbre électrique que, pour s'y conformer, les machines doivent être fortement surdimensionnées, ou bien on doit disposer de moyens spéciaux pour compenser l'angle de déplacement. Dans le cas des transmissions synchrones de type connu, la compensation de l'angle de décalage est réalisée par rotation mécanique des stators ou par déplacement des vecteurs des tensions primaires.
On obtient, de cette façon, un glissement égal en valeur et en sens pour les deux machines synchrones de l'arbre électrique.
Une façon de compenser l'angle de déplacement pour une transmis- sion synchrone à vitesse constante est décrite ci-après.
La transmission synchrone décrite ci-après pour le cas particulier d'un transfert de couple à vitesse constante se com- pose d'un moteur synchrone et d'un arbre électrique de trans- mission dont, suivant l'invention, la génératrice de l'arbre électrique travaille dans la garnie des angles de glissement positifs croissants (s > + 1) et dont le moteur de l'arbre électrique travaille dans la gamme des angles de glissementnégatifs décrois- sants (s< -1), la différence de vitesse de rotation qui en ré- sulte entre les machines de l'arbre électrique étant compensée par un réducteur placé derrière le moteur de l'arbre électrique.
Cette transmission synchrone assure une vitesse constante suivant le principe ci-après : le moteur de l'arbre électrique tourne plus vite que la génératrice de l'arbre électrique, la différence étant, dans le cas où les deux machines de l'arbre électrique ont le même nombre de pôles, égale au double de la vitesse de rotation synchrone du moteur de l'arbre électrique. Pour différentes vitesses de la génératrice de l'arbre électrique, il n'y a pas proportionnalité entre celles-ci et les vitesses de rotation cor-
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respondantes du moteur de l'arbre électrique, de sorte que le synchronisme entre la génératrice de l'arbre électrique et l'ar- bre de transmission entraîné doit être assuré par variation du rapport de multiplication du réducteur.
Ceci entraîne la néces- sité de la commande par moteur synchrone. Il est à remarquer que le moteur de l'arbre électrique doit être mécaniquement calculé pour la plus grande vitesse de rotation.
Une autre caractéristique de l'invention réside en ce que, par le choix approprié des rigidités à la torsion des dif- férentes machines,. 1-l'angle de décalage de l'arbre électrique, constitué par la différence entre le double de l'angle de dépla- cement du moteur de commande et l'angle de déplacement du moteur de l'arbre électrique, est maintenu à une valeur très faible ou nulle, le jeu du'réducteur étant compensé du même fait. Les rapports entre les angles de déplacement et les moyens d'influencer les rigidités angulaires des différentes machines sont décrites plus loin.
L'invention envisage d'utiliser aussi la variation des rigidités angulaires des différentes machines dans le cas du '-transfert de couple à vitesse constante, quand l'égalité des vitesses de rotation n'est pas maintenue entre les arbres consi- dérés
Si la compensation de l'angle de déplacement entraîne des exigences particulièrement dures, le rapport de multiplication u du réducteur doit être aussi élevé que possible. Suivant l'in- vention, la valeur de l'angle de déplacement a est diminuée en fonction du rapport de multiplication.
La présente invention est représentée à'titre d'exemple aux deux figures ci-annexées. La figure 1 représente schématique- ment l'arbre moteur électrique. Le moteur synchrone 1 entraîne la génératrice de l'arbre 2 (convertisseur de fréquence) dans le sens opposé à son champ tournant. Le secondaire de la généra-
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trice de l'arbre est relié au moteur 3 de l'arbre électrique.
Le montage est tel que le moteur 3 est à double alimentation et sa vitesse de rotation, dans le cas où les deux machines de l'arbre électrique ont le même nombre de pôles, est supérieure à la - vitesse de rotation de la génératrice de l'arbre du double de la vitesse de rotation synchrone. L'égalité des vitesses est ré- tablie entre l'arbre I et l'arbre II grâce à un réducteur placé derrière le moteur de l'arbre électrique.
La figure 2 représente les rapports entre les différents angles de déplacement utilisés en principe. Quand le moteur syn- chrone 1 est chargé, son rotor retarde de l'angle aSM sur le repère 0. Comme la génératrice 2 de l'arbre électrique tourne dans le sens opposé à son champ tournant, cela signifie que, grâce au couplage entre les deux machines, les vecteurs de tension secondaires'de la génératrice 2 de l'arbre électrique sont déphasés en avant. L'angle de retard aSM dû à la charge du moteur synchrone
1 est transféré sous la forme d'un angle de déphasage en avant au moteur 3 de l'arbre électrique. Ce dernier comprend cependant un angle de déplacement propre WWNdirigé à l'opposé du sens de rotation mécanique. Cet angle de déplacement aWNest fonction du com- portement des machines de l'arbre électrique.
Il augmente avec l'angle de déphasage entre les tensions appliquées et les forces électromotrices dans les enroulements primaires et secondaires . des deux machines de l'arbre électrique. Comme la figure 2 le montre, l'angle de déplacement résultant a = 2 etc. - aWN ce qui n'assure cependant pas l'égalité entre les vitesses de rotation de l'arbre 1 et du rotor du moteur 3 de l'arbre électrique. Cette différence entre les vitesses angulaires de l'arbre 1 et du moteur
3 de l'arbre électrique fait qu'il n'est pas possible de mesurer directement l'angle de déplacement résultant a' constituant la différence entre le double de l'angle de déplacement du moteur de commande et l'angle de déplacement du moteur de l'arbre électri-
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que.
Il est cependant possible de le mesurer en prenant la* somme' ou la. différence de l'angle de déplacement aSM et l'angle de dé- placement entre le moteur 3 de l'arbre électrique et un moteur auxiliaire tournant à vide à la même vitesse et alimente par le même réseau à la fréquence Il. Pour le. marche en synchronisme, il suffit cependant de connaître l'angle de déplacement entre @ arbres tournant à la même vitesse. 1'angle de déplacement est réduite .grâce au réducteur, dans le rapport de multiplication de ce dernier.
L'angle de déplacement directement mesurable entre les arbres a et II vaut aussi a/u, grâce à quoi u = nWN/nII nMW représente ici la vitesse de rotation du moteur de l'arbre électrique et nII représente la vitesse de rotation de l'arbre II En choisissant convenablement les rigidités à la torsion (mkg/gen) il est possible, dans les limites de stabilité de la charge, de maintenir l'angle de déplacement entre les arbres 1,
et II à une valeur très petite et même nulle pour des charges déterminées. La figure 2 montre eue l'angle de déplacement a/u devient nul quand 1'angle (le déplacement aWN du moteur 3 de l'arbre électrique vaut Le double de l'angle de déplacement aSM du moteur synchrone 1.
On peut faire verirer la. rigidité à la torsion du moteur synchrone d'une .lanière plar simple, par variation de l'excita- tion.
L& variation de la fpieidté à la torsion du moteur de l'arbre électrique est au contraire, pouir des machines données, un peu plus compliquée et exige l'insertion de moyens appropriés, par exemple de selfsou de dispositifs de réglage de vitesse dans le circuit primaire ou secondaire des machines de l'arbre électri- que.
Afin d'éviter au amaxiumu les phénomènes d'oscillation dans le dispositif de synchronisotion et 1* éventuel décrochage des machines de 1} arbre électrique, le moteur synchrone 1 doit posséder un puissant dispositif amortisseur. A cet effet, on utilise
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une machine asynchrone synchronisée dont le circuit secondaire à courant continu est alimenté suivant le principe de l'excitation parallèle. Dans le cas où le circuit secondaire est en étoile, l'excitation série exige l'accès du point neutre, parce que-la partie d'enroulement non parcourue par le courant d'excitation peut être :aise en court circuit par l'amortissement.