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La présente invention concerne les treuils électriques et elle a pour but de procurer un tel apparail dans lequel soient prévus des moyens assurant que l'on reste maître du mouvement de la charge de l'appareil quand le courant d'alimentation vient à manquer, et qui permette de faire mouvoir la charge à vitesse constante quand il le faut.
Suivant un aspect de la présente invention, un treuil électrique comprend un tambour de treuil dont le diamètre réel varie quand une charge appliquée à l'appareil descend et que le câble, ou l'équivalent, portant la charge se déroule du tambour, un moteur électrique à vitesse variable entraînant le tambour et alimenté par une source électrique, un moyen pour commander la dite
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source en fonction du diamètre réel du tambour a.fin de Maintenir une vitesse d'enroulement déterminée, et un dispositif automatique pour le freinage électrique du moteur électrique lorsque le courant d'alimentation vient à manquer.
Le moteur peut être un moteur synchrone alimenté par une source de courant alternatif polyphasé ou une source de courant continu variant périodiquement, et, de préférence, le moteur est de la nature décrite dans le brevet de même date de la Demanderesse intitulé "Moteur électrique".
S'il s'agit d'un moteur synchrone, la vitesse du moteur peut être réglée en faisant varier la fréquence de la source alimentant le moteur. Si le moteur comprend un rotor à aimants permanents par exemple, comme décrit dans le brevet précité, le freinage du moteur peut être réalisé soit à l'aide d'un enroulement de stator fermé soit en connectant l'enroulement de stator normal dans un circuit fermé de freinage.
Afin que l'invention soit clairement comprise, un exemple de treuil électrique suivant l'invention sera décrit ci-après avec référence à l'unique figure du dessin annexé qui représente schématiquement une paire de moteurs électriques de treuil alimentés par la même source et entraînant une charge commune. Les deux moteurs et leurs tambours de treuil marchent en synchronisme et chaque tambour doit disposer d'une gamme étendue de vitesses continûment variables et doit pouvoir marcher pendant de longues périodes à de faibles vitesses. Chaque moteur est prévu de façon à exercer un couple suffisant à l'arrêt pour retenir la charge et, dans le cas d'un manque de courant, des 'moyens sont prévus pour ré gler d'une façon déterminée la vitesse de la charge retombante.
Comme le dessin le montre, les deux moteurs de treuil 1 et 2 sont des moteurs triphasés tels que décrits dans le brevet précité et le rotor 3 ou 4 de chaque moteur 1 ou 2 est accouplé à un tambour de treuil 5 ou 6 soit directement comme représenté, soit par l'intermédiaire d'engrenages. Chaque rotor 3 ou 4 comprend un inducteur multipolaire à aimants permanents associé à un stator
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comprenant un enroulement de freinage en circuit fermé 7 ou 8 et un enroulement triphasé 9 ou 10. Les deux enroulements triphasés 9 et 10 sont alimentés à partir de barres omnibus à courant alternatif 'de basse fréquence 11 par l'intermédiaire d'un contacteur quadripolaire 12 et la vitesse de marche des moteurs est réglée en faisant'varier la fréquence du courant alimentant les barres omnibus 11.
Chaque tambour de treuil 5 ou 6 a une forme telle ou est arrangé de telle façon que le diamètre réel du tambour, c'est-à-di- re le rayon.du tambour au point où un câble le quitte, décroisse et c'est pourquoi, dans le cas de freinage, la vitesse d'une charge portée par le câble diminue et peut être réduite à une valeur réel- Lement faible au moment où la charge atteint son niveau le plus bas Cette variation du diamètre réel de chaque tambour de treuil peut être réalisée simplement par enroulement du câble sur lui-même en partant d'un diamètre minimum de l'ordre d'un ou deux pouces (quelques centimètres) et jusqu'à un diamètre maximum de l'ordre de 6 ou 7 pouces (15 à 20 centimètres).
Ou bien, la surface utile du tambour de treuil peut être de forme générale conique et peut être disposée de façon que le point où le câble quitte le tambour soit proche du sommet du cône'lors du déroulement du câble.
Lorsque le courant manque dans les barres omnibus 11 alimentant les moteurs 1 et 2, les rotors à aimants permanents 3 et 4 coopèrent avec les inducteurs de stator 7 et 8 pour produire des couples de'freinage, mais il va de soi que les enroulements 7 et 8 peuvent être omis si on prévoit des moyens pour connecter les enrou lements triphasés 9 et 10 des moteurs dans un ou des circuits fermés de freinage. En plus du freinage électrique quand le courant fait défaut, les rotors 3 et 4. produisent aussi, à l'arrêt, un couple suffisant pour maintenir la charge, l'alimentation venant des barres omnibus 11 étant dans ce cas constante, comme décrit ci- après.
Le montage électrique prévu pour l'alimentation des bardes omnibus 11 comprend un convertisseur de fréquence alimenté par
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des barres omnibus de réseau 13 à courant alternatif de fréquence courante à 50 périodes et alimentant lui-même les barres omnibus 11 avec du courant alternatif à une fréquence comprise entre 0 et 5 périodes par seconde, par exemple.
A la fréquence 0, les rotors 3, 4 et les tambours de treuil 5, 6 sont maintenus fixes et on peut ainsi, en variant la fréquence, régler la vitesse des moteurs 3 et 4..Le convertisseur de fréquence fait l'objet du brevet de même date de la Demanderesse intitulé "Montage d'alimentation électrique" et il suffit de dire ici qu'il comprend un régulateur d'induction 14, un transformateur triphasé à quatre enroulements 15 comprenant un enroulement primaire 16 et trois enroulements secondaires 17, 18 et 19, trois ..transformateurs de redressement 20, 21 et 22 et trois circuits redresseurs à double alternance 23, 24 et 25 dont les bornes de sortie sont connectées aux phases respectives des barres omnibus 11, par l'intermédiaire de commutateurs du type à collecteur 26, 27, 28 montés sur un arbre 29 accouplé à l'arbre du régu-:
lateur d'induction 14.
Le rotor du régulateur 14 est entraîné, par l'intermédiaire d'une boite 30 à quatre vitesses, par un petit moteur électrique à courant continu' 31, la botte de vitesses 30 pouvant avoir trois vitesses avant et une vitesse arrière, la vitesse arrière étant égale à la plus petite vitesse avant. La"vitesse de rotation du rotor du régulateur commande la vitesse des rotors de treuil 3 et quand la vitesse zéro est demandée, un frein à commande électrique 32 bloque le rotor dans une position fixe.
Comme le rayon de déroulement du câble de chaque tambour de treuil varie, c'est-à-dire que le diamètre réel de chaque tambour varie, il faut, si on désire que la charge soit montée ou descendue à vitesse constante, lier la vitesse du moteur à courant con. tinu 31 entraînant' le rotor du régulateur 14 au diamètre réel des tambours ; il faut donc que le moteur tourne à plus grande vitesse quand le câble s'enroule suivant un faible rayon. La relation voulue est obtenue par utilisation d'un moteur auxiliaire 33 semblable aux moteurs 3 et 4 mais sans enroulement fermé de freinage, le mo-
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teur 33 étant connecté aux barres omnibus 11 et actionnant un rhéostat d'excitation (ou d'induit) prévu. pour le moteur 31 ainsi qu'un indicateur de position 35 du treuil ou de la charge.
Le moteur 31 est alimenté par les barres omnibus alternatives 13 par l'intermédiaire d'un circuit redresseur 36, et le rhéostat 34 règle l'excitation de l'inducteur shunt 37 du moteur 31 de façon à maintenir une vitesse d'enroulement constante. Le moteur continu à vitesse variable 31 assure non seulement une vitesse d'enroulement constant mais procure aussi un moyen de commande de la vitesse des rotors de régulateur, comme le fait la boite à quatre vitesses 30; on peut ainsi obtenir une gamme de vitesses très étendue pour les rotors de régulateur.
Le fonctionnement du treuil décrit ci-dessus ressort clairement de ce qui précède., toute vitesse d'enroulement convenable étant déterminée par le choix d'une vitesse dans la boîte 30. Les moteurs de treuil 3 et 4 commandent une seule charge et restent tou- jours en synchronisme que ce soit pendant la marche normale ou lors d'une coupure de courante puisque leurs enroulements de stator 9 et 10 sont couplés électriquement par les barres omnibus 11.
Il est à noter que la présente-invention comprend aussi un treuil électrique dont le diamètre réel du tambour varie quand une charge associée à l'appareil descend et que le câble, ou l'équivalent, portant la charge se déroule du tambouret un moteur électrique à vitesse variable entraînant le tambour et alimenté par une source électrique.
L'invention comprend aussi un treuil électrique dont le diamètre réel du tambour varie quand une charge associée à l'appareil descend et que le câble, ou l'équivalent, portant la charge se déroule du tambour, un moteur électrique à vitesse variable entraînant le tambour et alimenté par une source électrique, et un moyen automatique pour produire un freinage électrique du moteur électrique lorsque le courant vient à manquer.
L'invention est particulièrement utile dans le cas de
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treuils électriques prévus pour la montée et la descente des tiges de réglage, c'est-à-dire, des tiges, en matières absorbant les neu- trons, dans les réacteurs atomiques. Un tambour d'une forme telle que son diamètre réel décroisse lorsque la tige de réglage descend à l'intérieur du noyau du réacteur et que le câble ou équivalent se déroule du tambour assure, dans le cas d'une coupure de courant dans l'alimentation d'un moteur électrique à vitesse variable en- traînant le tambour, qu'on reste maître jusqu'à un certain point des mouvements de la tige de réglage.
Cette commande peut être amé- liorée par l'utilisation d'un moyen automatique, comme un enroule- ment fermé,assurant le freinage électrique du moteur électrique.
On peut prévoir, en outre, des moyens pour régler l'alimentation en fonction du diamètre réel du tambour d'enroulement de façon à garder une vitesse d'enroulement déterminée, mais il n'est pas toujours nécessaire de prévoir le maintien d'une telle vitesse d'enroulement déterminée. Il peut en effet être intéressant dans certains cas, quand on utilise un tambour d'enroulement dont le diamètre décroit régulièrement quand.le câble, ou l'équivalente se déroule, de maintenir la vitesse de rotation du tambour constante pendant que la tige de réglage descend à l'intérieur du noyau du
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réacteur.
La vitesse d'enroulement,'c'est-à-dire la vitesse de dé- placement de la tige de réglage, décroit donc au fur et à mesure que la tige pénètre à l'intérieur du noyau.'Comme son effet sur la réactivité-augmente avec le degré de pénétration, les deux facteurs peuvent s'équilibrer jusqu'à un certain point. Cependant, même là où on ne maintient pas une vitesse d'enroulement déterminée, il sera normalement prévu plusieurs vitesses avant et au moins une vitesse arrière pour le moteur électrique à vitesse variable, de façon que celui-ci dispose d'une gamme de vitesses étendue et réglable avec précision.
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The present invention relates to electric winches and its aim is to provide such an apparatus in which means are provided ensuring that one remains in control of the movement of the load of the apparatus when the supply current is lacking, and which allows the load to move at constant speed when necessary.
In accordance with one aspect of the present invention, an electric winch comprises a winch drum the actual diameter of which varies as a load applied to the apparatus descends and the cable, or the like, carrying the load unwinds from the drum, motor. variable-speed electric drive driving the drum and supplied by an electric source, a means for controlling said
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source according to the real diameter of the drum in order to maintain a determined winding speed, and an automatic device for the electric braking of the electric motor when the supply current is lacking.
The motor may be a synchronous motor supplied by a polyphase alternating current source or a periodically varying direct current source, and, preferably, the motor is of the nature described in the Applicant's patent of the same date entitled "Electric motor". .
If it is a synchronous motor, the motor speed can be adjusted by varying the frequency of the source supplying the motor. If the motor comprises a rotor with permanent magnets for example, as described in the aforementioned patent, the braking of the motor can be achieved either by using a closed stator winding or by connecting the normal stator winding in a circuit. closed braking.
In order for the invention to be clearly understood, an example of an electric winch according to the invention will be described below with reference to the single figure of the appended drawing which schematically represents a pair of electric winch motors supplied by the same source and driving a common charge. The two motors and their winch drums operate in synchronism and each drum must have a wide range of continuously variable speeds and must be able to run for long periods at low speeds. Each motor is provided so as to exert sufficient torque at standstill to retain the load and, in the event of a lack of current, means are provided to regulate in a determined manner the speed of the falling load. .
As the drawing shows, the two winch motors 1 and 2 are three-phase motors as described in the aforementioned patent and the rotor 3 or 4 of each motor 1 or 2 is coupled to a winch drum 5 or 6 either directly as shown, either through gears. Each rotor 3 or 4 comprises a multipolar inductor with permanent magnets associated with a stator
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comprising a closed-circuit braking winding 7 or 8 and a three-phase winding 9 or 10. The two three-phase windings 9 and 10 are supplied from low-frequency alternating current bus bars 11 via a four-pole contactor 12 and the running speed of the motors is regulated by varying the frequency of the current supplied to the bus bars 11.
Each winch drum 5 or 6 has such a shape or is arranged so that the actual diameter of the drum, i.e. the radius of the drum at the point where a cable leaves it, decreases and c ' This is why, in the case of braking, the speed of a load carried by the cable decreases and can be reduced to a real low value at the moment when the load reaches its lowest level This variation of the real diameter of each drum winch can be achieved simply by winding the cable on itself starting from a minimum diameter of the order of one or two inches (a few centimeters) and up to a maximum diameter of the order of 6 or 7 inches (15 to 20 centimeters).
Or, the effective area of the winch drum may be generally conical in shape and may be arranged so that the point where the cable leaves the drum is near the top of the cone as the cable unwinds.
When there is no current in the bus bars 11 supplying motors 1 and 2, the permanent magnet rotors 3 and 4 cooperate with the stator inductors 7 and 8 to produce braking torques, but it stands to reason that the windings 7 and 8 may be omitted if means are provided for connecting the three-phase windings 9 and 10 of the motors in one or more closed braking circuits. In addition to the electric braking when the current is lacking, the rotors 3 and 4 also produce, when stationary, sufficient torque to maintain the load, the power coming from the bus bars 11 being in this case constant, as described below. - after.
The electrical assembly provided for the supply of the omnibus bards 11 comprises a frequency converter supplied by
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AC network busbars 13 with a current frequency of 50 periods and itself supplying the busbars 11 with AC current at a frequency between 0 and 5 periods per second, for example.
At frequency 0, the rotors 3, 4 and the winch drums 5, 6 are kept fixed and it is thus possible, by varying the frequency, to adjust the speed of the motors 3 and 4. The frequency converter is subject to the Applicant's patent of the same date entitled "Electrical power supply assembly" and it suffices to say here that it comprises an induction regulator 14, a three-phase transformer with four windings 15 comprising a primary winding 16 and three secondary windings 17, 18 and 19, three rectifier transformers 20, 21 and 22 and three full-wave rectifier circuits 23, 24 and 25, the output terminals of which are connected to the respective phases of the bus bars 11, by means of switches of the type with manifold 26, 27, 28 mounted on a shaft 29 coupled to the regulating shaft:
induction lator 14.
The governor rotor 14 is driven, through a four-speed gearbox 30, by a small direct current electric motor 31, the gearbox 30 being able to have three forward speeds and one reverse speed, the reverse speed. being equal to the lowest forward speed. The rotational speed of the governor rotor controls the speed of the winch rotors 3 and when zero speed is demanded an electrically controlled brake 32 locks the rotor in a fixed position.
As the cable unwinding radius of each winch drum varies, i.e. the actual diameter of each drum varies, it is necessary, if it is desired that the load be raised or lowered at constant speed, link the speed of the motor with current con. tinu 31 driving the rotor of the regulator 14 to the actual diameter of the drums; it is therefore necessary that the motor rotates at higher speed when the cable is wound in a small radius. The desired relationship is obtained by using an auxiliary motor 33 similar to motors 3 and 4 but without a closed braking winding, the mo-
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tor 33 being connected to bus bars 11 and actuating an excitation rheostat (or armature) provided. for the motor 31 as well as a position indicator 35 of the winch or of the load.
The motor 31 is powered by the alternating bus bars 13 via a rectifier circuit 36, and the rheostat 34 regulates the excitation of the shunt inductor 37 of the motor 31 so as to maintain a constant winding speed. The variable speed continuous motor 31 not only provides a constant winding speed but also provides a means of controlling the speed of the governor rotors, as does the four speed gearbox 30; a very wide range of speeds can thus be obtained for the governor rotors.
The operation of the winch described above is clear from the above, with any suitable winding speed being determined by the selection of a speed in the box 30. The winch motors 3 and 4 control a single load and stay all the time. - days in synchronism whether during normal operation or during a power cut since their stator windings 9 and 10 are electrically coupled by the bus bars 11.
It should be noted that the present invention also comprises an electric winch, the actual diameter of the drum of which varies when a load associated with the apparatus descends and the cable, or the equivalent, carrying the load unwinds from the drum and an electric motor. variable speed driving the drum and powered by an electrical source.
The invention also includes an electric winch, the actual diameter of the drum of which varies as a load associated with the apparatus descends and the cable, or the like, carrying the load unwinds from the drum, a variable speed electric motor driving the drum and powered by an electric source, and automatic means for producing electric braking of the electric motor when the current is lacking.
The invention is particularly useful in the case of
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Electric winches provided for raising and lowering adjustment rods, that is to say rods, made of neutron-absorbing materials, in atomic reactors. A drum of a shape such that its actual diameter decreases as the adjustment rod descends inside the reactor core and the cable or the like unwinds from the drum ensures, in the event of a power failure in the reactor. power supply to a variable-speed electric motor driving the drum, which controls the movements of the adjustment rod up to a certain point.
This control can be improved by the use of an automatic means, such as a closed winding, ensuring the electric braking of the electric motor.
Means can also be provided for adjusting the feed as a function of the actual diameter of the winding drum so as to keep a determined winding speed, but it is not always necessary to provide for the maintenance of a such determined winding speed. It may indeed be advantageous in some cases, when using a winding drum whose diameter decreases regularly as the cable, or the equivalent unwinds, to keep the drum rotation speed constant while the adjustment rod descends inside the core of the
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reactor.
The winding speed, that is to say the speed of movement of the adjusting rod, therefore decreases as the rod enters the interior of the core. As its effect on the core. reactivity - increases with the degree of penetration, the two factors can balance each other up to a certain point. However, even where a determined winding speed is not maintained, there will normally be several forward speeds and at least one reverse speed for the variable-speed electric motor, so that the latter has a range of speeds. extended and adjustable with precision.