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"Procédé pour la commande ou le réglée de la vitesse d'un moteur à courant continu et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.*
Comme moteurs pour des commandes à vitesse réglable on utilise généralement des moteurs à courant continu, étant donné que leur nombre de tours peut être réglé d'une manière simple en variant la tension de l'in- duit. Lorsqu'on dispose comme alimentation d'un réseau alternatif ou triphasé, les moteurs peuvent être branchés par l'intermédiaire d'un redresseur dont la tension de sortie peut être variée par la commande de l'amorçage des soupapes. Afin d'obtenir des opérations de réglage rapi- des, il faut un réglage dynamique ayant le moins d'inertie possible.
Pour cette raison, on a prévu deux circuits de réglage particulière, l'un pour la constante de temps du circuit de l'induit du moteur, qui est déterminée par l'inductivité et la résistance du circuit de l'induit, et l'autre pour la constante de temps mécanique. En vue d'une commande déterminée du réglage, on superpose un circuit
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à l'autre. Pour le réglage du nombre de tour. d'un moteur à courant continu, on peut par exemple former un circuit de réglage du courant pour la constante de tempadu cir- cuit de l'induit et un circuit superposé de réglage du nombre de tours pour la constante de temps mécanique.
Le régulateur du nombre do tours fonctionne ainsi comme régulateur principal et son signal de sortie est envoyé au régulateur d'intensité comme valeur nominale du courant de l'induit,
Lorsqu'on désire effectuer une inversion du sens de rotation du moteur, on utilise avantageusement des redresseurs en montage d'inversion. Des montages d'inver- sion comportant des groupes de soupapes en montage en treillis ou anti-parallèle peuvent être conçus avec ou sans courant de circulation. Lors du fonctionnement sans courant de circulation, les deux redresseurs sont modulés chaque instant à la tension de la machine, de manière qu'ils soient toujours prêts à conduire instantanément le courant de charge.
Ce mode de fonctionnement se prête, par conséquent, avantageusement à des opérations de régla- ge rapides. Le courant de circulation constitue cependant pour les deux groupes de redresseurs et pour le transfor- mateur correspondant une charge complémentaire se mani- festant du coté du réseau par une consommation de puissan- ce déwattée et, par conséquent par une dépréciation du facteur de puissance.
En plus du courant de circulation statique, les soupapes des redresseurs sont chargées d'un courant dynamique de circulation qui apparait à l'instant où la modulation du redresseur conduisant tout juste le courant de charge est augmentée brusquement dans le sens d'une tension continue croissante, Etant donné que l'un des deux redresseurs est toujours modulé dans la plage d'ondulation, la limite de cadence d'ondulation devant être respectée, la plaque de commande toute entière de redressai
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ment ne peut être utilisée dans le cas d'un montage avec courant de circulation, ce qui entraîne une puissance réactive complémentaire.
Un montage d'inversion sans courant de circula- tion remédie à ces inconvénients et présente en outre l'avantage de permettre la suppression de bobines de réac- tance pour la limitation du courant de circulation.
L'installation de redresseurs peut en outre être d'une structure plus simple, étant donné que les soupapes peuvent être branchées directement en anti-parallèle. En dernier temps, on exige souvent des commandes une variation rapi- de du couple. Les montages connus sans courant de circu- lation ne peuvent généralement répondre à cette exigence.
Les installations de commando modernes pour les soupapes, constituées par des éléments de commutation électroniques sans contacts, peuvent transmettre, il est vrai, tout ordre de commutation sensiblement sans inortie, ce qui n'est pas le cas pour les régulateurs, étant donné que ces der- niers sont généralement chargés d'inertie, en particulier dans les éléments de retour. La demanderesse a découvert que les avantages du fonctionnement avec courant de cir. culation peuvent également être obtenue, par des mesures appropriées de commande et/ou de réglage, pour des monta. ges sans courant de circulation lorsqu'il est possible d'assurer que le groupe de soupapes ne conduisant pas de courant peut devenir conducteur instantanément et 1; tout instant.
La demanderesse a obtenu ce résultat selon une
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proposition antérieure zoete 4-0-brevet ....n ....#.####.,#####.##.,# ) . par le fait que le régula- tour d'intensité du groupe de soupapes ne conduisant pas de courant reçoit comme tension de commande une tension au moins sensiblement proportionnelle à la tension du me-
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teur. Chaque groupe de soupapes est associé à un disposi- tif de réglage du courant, suivi d'un dispositif de com- mande. Chaque fois un dispositif de commande est bloqué en fonction du signe de l'écart de réglage et de la valeur du courant du moteur. De telles installations de redres- seurs peuvent être simplifiées encore davantage par la mise enoeuvre du procédé conforme à la présente invention.
L'invention se rapporte par conséquent à un procédé pour le réglage du nombre de tours d'un moteur à courant continu pouvant tourner dans les deux sens, moteur branché sur un réseau alternatif par l'intermédiaire d'un redresseur comportant des groupes de soupapes en montage d'inversion fonctionnant sans courant de circulatien, au moyen d'une installation de réglage électronique, compor- tant des circuits de réglage comparateurs. Selon l'inven- tion, la transmission des impulsions d'amorçage aux sou- papes de l'un des groupes de soupapes est empêchée pendant que l'autre groupe de soupapes est conducteur.
Lorsque la sortie de l'installation de commande comporte un ampli- ficateur électronique d'impulsions ou lorsqu'un amplifi- cateur d'impulsions particulier est prévu pour chaque soupape, les signaux de sortie de l'amplificateur d'impul- sions peuvent, par exemple, être bloqués.
La ligne de retour commune des circuits de com- mande des soupapes de l'un des groupes de soupapes peut cependant également renfermer un élément de commutation avantageusement électronique qui se charge, en cas de be- soin, du blocage.
L'objet de l'invention sera mieux compris A l'aide de la description qui va suivre et du chassie annexé qui représente schématiquement deux exemples non limitatifs du dispositif servant à la mise en oeuvre du procédé con-
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forme A l'invention, - La figura 1 représente une commande compor- tant des régulateurs d'intensité séparés pour chaque groupe de soupapes.
- La figure 2 représente un dispositif compor- tant un régulateur d'intensité commun pour les deux groupes de soupapes,
Sur la figure 1, le moteur 2 A courant con- tinu est branché, en série avec une self de filtrage 4, sur un réseau triphasé ayant les phases R,S,T par l'intermédiaire d'un redresseur 3 comportant lea groupe* de soupapes 1 et II et le transformateur 7, Le moteur 2 peut être prévu par exemple pour l'entraîne- ment d'un convoyeur à inversion numérique et peut être conçu pour une puissance impulsionnelle de 1000 kW. Com- me soupapes du redresseur on peut utiliser, par exemple, des soupapes au silicium,
de préférence en montage en pont triphasé. Le courant du moteur peut alors être re- cueilli par trois transformateurs d'intensité 6 montée dans les conduites d'amenée du courant alternatif du re- dresseur 5. Un dispositif de.commande 10 commun, pouvant contenir pour chaque soupape une unité de commande séparée comportant un amplificateur d'impulsions dont uniquement deux (8 et 9) sont représentés pour plus de clarté, est associé aux groupes de soupapes 1 et 11
A chaque groupe de soupapes est associé un régulateur d'intensité particulier 11 et 12, dont l'entrée re- çoit comme valeur effective du courant un signal fourni par une résistance 20 et comme valeur nominale du cou- rant le signal de sortie d'un régulateur principal 16 et dont le signal de sortie est envoyé à l'entrée du dis- positif de commande 10.
Comme r6gulateur principal, on
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utilise par exemple un régulateur 16 du nombre de tours du moteur, Au lieu de ce régulateur du nombre de tour* . du moteur, il est également possible d'utiliser un rgu- latour de démarrage ou un régulateur d'accélération.
L'entrée des régulateurs d'intensité 11 et 12 reçoit en outre le signal de sortie d'un appareil de commande
15 dont l'entrée reçoit le signal de sortie du régula- tour 16 du nombre de tours du moteur et une indication de courant nul, L'appareil de commande 15 doit, par exemple, avoir des sorties symétriques dont chaque fois une est reliée, outre à l'un des régulateurs d'intensité
11 et 12, également à une entrée d'un dispositif 14 de commande du régulateur et à l'un des éléments de com- mande servant à bloquer les impulsions d'amorçage ainsi qu'à l'entrée du dispositif de commande 10.' Cet appareil de commande 15 trville en fonction du signe de l'écart de réglage et de la valeur et du sens du courant du moteur.
Afin de pouvoir éviter des commutations erro- nées en cas de perturbation, l'un des signaux de sortie des régulateurs d'intensité 11 ou 12 est avantageuse- ment bloqué de façon complémentaire en fonction du signal de sortie de l'appareil de commande 15. A cet effet, l'entrée du dispositif de commande 10 peut renfermer, par exemple, un inverseur dit aiguillage électrique, dont la position de commutation est déterminée par le signal de sortie de l'appareil de commande 15. Il est cependant également possible d'utiliser chaque fois un commutateur électronique, commandé par le signal de sortie de l'ap- pareil de commande 15, dans la sortie des régulateurs d'intensité 11 et 12.
Le dispositif 14 de commande du régulateur envoie, en fonction du signal de sortie de
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l'appareil de commande 15, chaque fois à l'un des régu- lateurs d'intensité 11 et 12, qui est associé au groupe de soupapes ne conduisant pas de courant, un si- gnal d'entrée au moins sensiblement proportionnel à la tension de l'induit du moteur 2 comme tension de com- mande.
Le dispositif 14 reçoit à cet effet à son entras la tension d'une dynamo tachymétrique 3 qui est accou- plée à l'arbre du moteur et qui fournit simultanément la valeur effective du nombre de tours au régulateur 16 du nombre de tours, La deuxième entrée du régulateur 16 est reliée à un transmetteur 17 de valeur nominale, dans le cas présent à un transmetteur de valeur nominale du nombre de tours, représenté par un potentiomètre pour plus de clarté.
Pour indiq'r le courant nul de l'appa- reil de commande 15 ainsi que pour fournir la valeur et. fective du courant aux régulateurs d'intensité 11 et la$ on prévoit avantageusement l'utilisation d'un redresseur auxiliaire 18 comportant les soupapes 19 et qui est branché sur les transformateurs d'intensité 6.
Le re. dresseur auxiliaire 18 présente avantageusement le môme montage que le redresseur 5, Le circuit de charge du redresseur auxiliaire 18 renferme un redresseur 21 de valeur de seuil, monté en série avec un potentiomètre 20 dont le curseur est relié à l'entrée du régulateur d'in- sensité, La conduite de liaison entre le redresseur de valeur de seuil et le potentiomètre 20 se trouve au potentiel zéro, étant donné que la' tension d'alimentation des éléments de commutation électroniques du dispositif de réglage est choisie négative. Le pêle positif de courant continu du redresseur auxiliaire 16 est relié à l'entrée .de l'appareil de commande 15.
La tension de seuil dimi- nue au redresseur 21 de valeur de seuil, tant que le re-
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dresseur auxiliaire 18 fournit un courant même très faible. La disparition de la tension au redresseur 21 peut ainsi être utilisée avantageusement comme critère pour 1' indication du courant nul de l'appareil de com- mande 15,
Le groupe de soupapes I doit, par exemple, conduire le courant de l'induit du moteur 2. Les ampli.., ficateurs d'impulsions 9 pour le groupe de soupapes II sont ainsi bloqués, le régulateur d'intensité 12 reçoit une tension de commande et le dispositif de commande 10 est modulé par le régulateur d'intensité 11, Lorsque le nombre de tours doit être diminué, le transmetteur 17 de valeur nominale fournit, une valeur nominale réduite en rapport.
Le signal de sortie du régulateur 16 du nombre de tours, qui sert de valeur nominale du courant aux régulateurs d'intensité 11 et 12 et de signal d'entrée à l'appareil de commande 15, varie également avec le changement de signe de la différence entre la va- leur nominale et effective du nombre de tours. Les régu- lateurs d'intensité 11 et 12 reçoivent de préférence uniquement des .signaux d'entrée de signe prédéterminé.
A cet effet, les conduites d'entrée peuvent, par exemple comporter une diode polarisée de façon appropriée. Avec le changement de signe des signaux de sortie du régulateur
16 du nombre do tours, le régulateur d'intensité 12, dont le groupe de soupapes II associé doit fournir le ,courant de freinage, reçoit la valeur nominale requise. la régulateur d'intensité 11 du groupe de soupape I con- duisant du courant reçoit simultanément la pleine modula- tion d'ondulation par le signal de sortie de l'appareil de commande 15 de manière que le courant du moteur dis- paraît très rapidement.
Dès que l'appareil de commande 15
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reçoit l'indication de courant nul, les amplificateur*
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d'impulnions 8 sont bloqués et les p11tlcateur. d'le- pulsiona 9 sont libérés et l'aiguillage électronique dana l'entrée du dispositif de commande 10 est inversé de manière que le dispositif de command* 10 module le Croupe de soupapes II en fonction des signaux de sortie du régulateur d'intensité 12, La commande de réglage du régulateur d'intensité 12 est simultanément supprimée et le régulateur d'intensité 11 reçoit la tension de commande, de manière que le régulateur 11 puisse se charger immédiatement de la commande du groupe de soupapes 1,
dès que le moteur 2 a été freiné au nouveau nombre de tours par le courant de freinage du groupe de soupapes 11 et que l'écart de réglage change à nouveau de oigne.
Avec le changement du signal de sortit du régulateur 16 du nombre de tours, la valeur nominale envoyée au régula- teur d'intensité 12 disparatt et le courant de freinage devient nul. Les amplificateurs d'impulsions 8 et l'entrée du dispositif de commande 10 sont à nouveau in- versés.
Le groupe II se charge du courant de l'induit en fonction du nouveau nombre de tours,
Lorsque le sens de rotation du moteur 2 doit être inversé, on change de la même manière le signe de la valeur nominale du nombre de tours, on envoie la pleine modulation d'ondulation au régulateur d'intensité 11 à partir d'une sortie de l'étage de commande 15 et on li- bÍre l'amplificateur d'impulsions 9 lorsque le courant est nul et on branche le signal de sortie du régulateur d'intensité 12 sur l'entrée du dispositif de commande 10 de manière que le groupe de soupapes II conduit le cou- rant de freinage du moteur 2.
Lorsque le nombre de tours est nul, la tension envoyée de la dynamo tachymétrique 3
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à l'entrée du régulateur du nombre de tour* et à l'entrât de la commande du régulateur change de signe, L'écart de réglage et, par conséquent, la sortie du régulateur 16 du nombre de tours conservent leur signe et le régulateur d'intensité 12, qui avait tout juste déterminé le cou- rant de freinage, détermine maintenant le courant de démar- rage du moteur 2 dana le aena de rotation inverse en fonction de la valeur nominale du courant, fournie par la sortit du régulateur 16 du nombre de tours.
Lorsque des exigences moins sévères sont impo- nées à la durée de réglage et lorsque le temps mort néces- saire pour l'inversion des dispositifs de commande peut s'élever à plusieurs ma, par exemple à environ 5 à 50 me, en particulier à 15 me, comme cela est valable par exemp- le pour des laminoirs ou des commandes de dévidoirs, le dispositif de réglage peut encore être simplifié davantage, cel que le montre la figure 2. Dans cet exemple, un régulateur d'intensité 13 commun, suivi d'un dispositif de commande 10, est associé aux deux groupes de soupa- pes I et II, Pour le blocage des circuits de commande 10, la ligne de retour commune des soupapes de chaque groupe de soupapes I et II renferme un élément de com- mutation 22, 23, par exemple des redresseurs contrôla- bles au silicium.
Pour la commande des redresseurs con- tr8lables, l'appareil de commande 15 fournit avantageuse. ment chaque fois une impulsion en durée. Dans le cas de faibles puissances de commande, les redresseurs contrôla- bles 22, 23 au silicium peuvent être remplacés, par exemple, par des transistors ou d'autres éléments de com- mutation électroniques. Lors d'une augmentation du nombre de tours, le régulateur d'intensité 13 reçoit la pleine modulation de redressement de l'appareil de commande 15.
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Lors d'une réduction du nombre de tours ou d'une inversion, le régulateur d'intensité 13 reçoit la modulation d'on- dulation la plus élevée possible. Lorsque le courant est nul, la modulation d'ondulation est supprimée au régula- teur d'intensité 13 après un certain temps mort, l'élé- ment de commutation 23 est amorcé et les soupapes du groupe II reçoivent le courant de freinage et par suite le courant de démarrage pour la rotation en sens inverse en fonction de la valeur nominale fournie au régulateur d'intensité 13 par le régulateur 16 du nombre de tours.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la transmission des impulsions est empêchée par le blocage des amplificateurs d'impulsie 8, 9, On peut cependant également prévoir ici unblocage des circuits de commande par des éléments de commutation appropriés, par exemple, en utilisant, pour des installations de faibles dimensions, un dispositif de commande sans amplificateurs d'impulsion* séparés.