Installation pour obtenir une montée en vitesse rapide des moteurs à courant continu à variation de vitesse par le champ ou par la tension. La présente invention a pour objet une installation permettant une montée en vitesse rapide aussi bien dans les moteurs à courant continu à variation de vitesse par la tension (groupe Léonard) que dans les moteurs à va riation de vitesse par le champ.
L'installation qui fait l'objet de l'inven tion présente la caractéristique suivante: Elle comprend deux résistances dont la première est disposée en série avec le rhéostat d'excitation et dont la seconde est reliée, par une de ses extrémités, en permanence à une extrémité du rhéostat, ainsi qu'au moins une paire de contacts dits de surréglage actionnés simultanément qui, en position de fermeture, mettent en court-circuit la première desdites résistances et mettent la seconde résistance en parallèle avec le rhéostat d'excitation, et qui, en position d'ouverture, décourt-circuitent la première desdites résistances et débranchent la seconde desdites résistances,
une des posi tions de cette paire de contacts correspon dant à la montée en vitesse rapide et l'autre position correspondant à la vitesse de fonc tionnement prédéterminée.
Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemple seulement, une forme d'exécution de l'installation objet de l'inven tion. Sur ce dessin: La fig. 1. est un diagramme montrant l'augmentation du champ de la génératrice d'un groupe Léonard, avec utilisation d'un dispositif de surréglage, conformément à l'in vention, et sans utilisation de ce dispositif.
La fig. 1a est un diagramme analogue, mais se rapportant à la réduction de champ dans un moteur à variation de vitesse par le champ.
La fig. 2 est un diagramme donnant la valeur de la vitesse V en fonction de la course G' d'un organe entrainé avec surréglage et sans surréglage.
La fil-. 3 est un schéma du circuit d'exci tation comportant un dispositif de surréglage conforme à l'invention pour un moteur à va riation de vitesse par le champ.
La fig. 4 est un schéma des circuits de contrôle pour la commande des contacts de surréglage représentés sur la fig. 3.
On va tout d'abord se reporter aux dia grammes des fig. 1, la et 2 pour décrire le procédé de montée en vitesse rapide qui est -utilisé dans l'installation selon l'invention.
On sait que dans les moteurs à courant continu à variation de vitesse par le champ ou par la tension, les modifications de vitesse sont obtenues par la variation du courant dans tut circuit inducteur présentant une self importante le circuit d'excitation d'un moteur dans le premier cas; le circuit d'excitation d'une génératrice dans le second cas.
Les variations d'intensité, dans de tels circuits, ne sont pas instantanées et sont fonc tion du temps. Sur le diagramme de la fig. 1, on a représenté en traits fins la variation de l'intensité <I>i</I> en fonction du temps<I>t,</I> lors de l'accroissement d'intensité de il à i', et, par tie en traits forts, partie en pointillés, l'ac croissement d'intensité de il à i2 (i. <I>></I> i',)
dans le circuit d'excitation de la génératrice d'un groupe Léonard. Sur le diagramme de la fig. 1a, on a représenté également en traits fins cette même variation de l'intensité, lors de l'abaissement d'intensité de i'1 à il, et, par tie en traits forts, partie en pointillés, l'abais sement d'intensité de i', à il, (i'@ < i,) dans le circuit d'excitation d'-Lui moteur à varia tion de vitesse par le champ.
Sur la fig. 1 (moteurs à variation de vi tesse par la tension), on constate qu'en sui vant la courbe on obtient la valeur i'1 au bout d'un temps t', plus court que le temps tl relevé pour la montée normale de i, à i',.
Pour obtenir rapidement une variation d'intensité de i, à i'" on peut donc utiliser une caractéristique supérieure: i,-42, et la quitter lorsque l'on atteint la valeur: i'" ainsi qu'on l'a représenté en traits forts sur le dia gramme de la fig. 1.
Inversement, sur lé diagramme de la fig. 1a (moteurs à variation de vitesse par le champ), pour obtenir rapidement une varia tion d'intensité de i'1 à i" on peut utiliser une caractéristique inférieure:
et la quitter lorsque l'on atteint la valeur i,; on constate que l'on obtient la valeur i, sur la courbe en un temps t', phis court que le temps t. relevé pour la descente normale de i', à il.
La variation de i', à i, (fig. la) peut re présenter la réduction de champ nécessaire pour atteindre la vitesse V, recherchée avec Lui. moteur à variation de vitesse par le champ; de même, la variation de<I>il à i',</I> (fig. 1) peut représenter l'augmentation de champ de la génératrice d'un groupe Léonard pour obtenir la vitesse 1', recherchée au mo teur commandé par ce groupe.
Les intensités i,, (fig. 1) et i', (fig. 1a) correspondraient, dans les deux cas envisagés, à une vitesse V.. supérieure à V,.
L'utilisation des caractéristiques d'inten sité indiquées ci-dessus (courbes en traits forts des fig. 1 et la) pour obtenir plus rapi dement les variations d'intensité nécessaires à la montée en vitesse d'un moteur, conduisent ainsi à réaliser cette montée en vitesse sur une caractéristique de vitesse V, supérieure à la vitesse recherchée V,.
C'est ce qu'on a représenté sur le dia- gramme de la fig: 2 . qui représente la vitesse V du moteur, ou d'un organe entraîné par lui, en fonction de la course C parcourue par cet organe.
Pour obtenir une -vitesse V" on parcourt normalement la course C" suivant la carac téristique normale, représentée en traits fins.
Pour obtenir une vitesse V, supérieLire à 1T" on parcourt normalement la course C., suivant la caractéristique représentée partie en traits forts, partie en traits pointillés. On constate que, sur cette caractéristique V#., on atteint la -vitesse V, sur une course C', infé- rieLire à C,.
Dans l'installation décrite, pour obtenir Lune montée en vitesse rapide, aussi bien dans les moteurs à variation de vitesse par 1a ten sion que dans les moteurs à variation de vi tesse par le champ, lorsqu'on veut obtenir une vitesse V" on réalise une montée en vitesse sur une caractéristique supérieure Vz, jusqu'à l'obtention de la vitesse recherchée V" et on maintient ensuite cette vitesse V" suivant la caractéristique accélérée représentée en traits forts sur le diagramme de la fig. 2.
On va décrire maintenant l'installation perfectionnée qui peut être utilisée à cet effet. On décrira d'abord la partie de cette instal lation utilisée pour obtenir la montée en vi tesse sur -,une caractéristique supérieure V 2, et ensuite celle qui est utilisée pour limiter la montée en vitesse à. la vitesse désirée Vl.
a.) Dispositif utilisé pour réaliser une montée en vitesse sur une caractéristique su périeure V_.
Dans ses caractères généraux, ce dis positif est le même, que la variation de vitesse ait lieu par variation de champ du moteur ou par variation de tension (c'est- à-dire, dans ce dernier cas, par variation de champ d'une génératrice).
Le schéma du circuit d'excitation (du moteur ou de la génératrice) représenté sur la fig. 3 comporte: l'enroulement d'excitation 12, une résistance fixe 2, un rhéostat d'exci tation 3 réglable au moyen d'un curseur 4. Un contact la permet, lorsqu'il est fermé, de mettre en parallèle une résistance fixe 5 sur le rhéostat d'excitation 3; un second contact lb, fermé en même temps que la, permet, lorsqu'il est fermé, de court-circuiter en tota lité ou partie la résistance fixe 2.
Les contacts la et lb, dits contacts de sur- réglage, dépendent d'un contacteur 1, dit de surréglage (placé sur les circuits de contrôle qui seront décrits par la suite et qui ont été représentés sur la fi,-. 4).
En service normal, les contacts de surré- glage sont ouverts s'il s'agit du circuit d'ex citation d'une génératrice et fermés s'il s'agit du circuit d'excitation d'un moteur.
On détermine les valeurs ohmiques des résistances fixes 2 et 5 et du rhéostat d'exci tation 3 en tenant compte de la position nor male (qui vient d'être indiquée) des contacts de surréglage la et 1b.
Lors de la montée en vitesse (et jusqu'à obtention de la vitesse désirée Vl ), les con tacts de surréglage sont maintenus en posi tion inverse de celle qu'ils doivent conserver en service normal, c'est-à-dire que, pendant. la montée en vitesse, les contacts de surré- glage sont maintenus fermés s'il s'agit du cir cuit d'excitation d'une génératrice et sont maintenus ouverts s'il s'agit du circuit d'exci tation d'un moteur.
On a vu que, s'il s'agit d'un moteur, pour réaliser une montée en vitesse sur une carac- téristique de vitesse V:; supérieure à la vitesse désirée j'1, il convient de réaliser cette mon tée en vitesse suivant une caractéristique de réduction de champ au lieu de la ca ractéristique normale i'1 il et telle que i'@ est inférieur à il.
Dans ce cas, pendant la montée en vitesse, la résistance du circuit d'excitation devra donc être supérieure à celle de ce même cir cuit en service normal, et les contacts de sur- réglage la et 1b seront maintenus ouverts, la résistance totale du circuit d'alimentation correspondant alors à l'intensité: i'.., (en régime établi).
En service normal (contacts la et lb fer més), la résistance totale du circuit d'excita tion correspondra à l'intensité il (en régime établi).
Inversement, on a vu que, s'il s'agit d'une génératrice, pour réaliser une montée en vi tesse sur une caractéristique de vitesse<U>V.,</U> supérieure à la vitesse désirée Vl, il convient de réaliser cette montée en vitesse suivant une caractéristique d'augmentation de chmp <I>il i"</I> au lieu de la caractéristique normale: <I>i .</I> étant supérieur à i'1.
Dans ce cas, pendant la montée en vitesse, la résistance du circuit d'excitation devra être inférieure à celle de ce même circuit en ser vice normal, et les contacts de surréglage la et lb seront maintenus fermés, la résistance totale du circuit d'excitation correspondant alors à, l'intensité i, (en régime établi).
En service normal (contacts la et lb ou verts), la résistance totale du circuit d'exci tation correspondra à l'intensité i', (en ré gime établi).
Le dispositif adopté pour réaliser le sur réglage, qu'il s'agisse de l'excitation d'un mo teur ou d'une génératrice, repose sur les con sidérations suivantes: La valeur ohmique de la résistance fixe 2 est inférieure (ou au plus égale) à celle de l'enroulement d'excitation 12.
Au contraire, la valeur ohmique du rhéostat d'excitation 3 est généralement beau coup plus grande que celle de l'enroulement 12, surtout si les variations de vitesse deznan- dées sont importantes, étant donné la faible valeur de la résistance 2 par rapport à celle du rhéostat 3.
Lorsque le curseur 4 court-circuite la to talité du rhéostat 3, le contact de surréglage la est pratiquement sans action sur le cir cuit, car ce curseur court-circuite en même temps la résistance 5; le contact de surréglage lb agit seul, et la valeur ohmique de la por tion court-circuitée par ce contact se déter minera suivant l'importance du surréglage désiré lors de l'emploi du champ maximum.
Ce peut être, par exemple: 10, 15 ou 20 Jo de l'intensité correspondant à ce champ. Lorsqu'au contraire le curseur 4 laisse en service la totalité ou une part importante du rhéostat d'excitation 3, l'action du contact de surréglage 1b est pratiquement nulle, tan dis que celle du contact de surréglage 1a de vient prépondérante, étant donné les valeurs relatives de la résistance 2 et du rhéostat 3.
On déterminera la valeur ohmique de la résistance 5 suivant l'importance du surré- glage désiré lors de l'emploi du champ réduit.
Ce peut être, par exemple, 10, 15 ou 20 Jo de l'intensité correspondant à ce champ, ou toute autre valeur, d'ailleurs indépendante de celle choisie lors de l'emploi du champ maxi- mum. Par l'emploi judicieux des résistances 2 et 5, on peut également réaliser un surré- glage pratiquement constant d'un bout à l'au tre du réglage du rhéostat 3.
On remarquera que la présence des résis tances 2 et 5 permet, par l'ajustement de leurs valeurs ohmiques, de corriger de façon sim ple et pratique, d'un bout à l'autre de la gamme de réglage, les caractéristiques du cir- cuit d'excitation dont les valeurs, prédéter minées par le calcul, demandent généralement à être ajustées lors des essais du matériel.
b) Dispositif utilisé pour limiter la mon tée en vitesse à la vitesse désirée V, Le contacteur de surréglage 1 qui porte les contacts la et 1b précités est contrôlé par le contact 6a d'un relais différentiel compor tant deux bobinages en opposition: 6 et 6' (voix fig. 4). Le bobinage 6' est pris sur le circuit d'une magnéto 7 à courant continu entraînée, di rectement ou non, par le moteur et utilisée comme tachymètre de l'appareil commandé. Les ampères-tours de ce premier bobinage sont, à tout instant, proportionnels à la vi tesse réelle du moteur.
Le bobinage 6, en opposition avec le pre mier bobinage 6'; est alimenté par un circuit à tension constante (réseau ou excitatrice du groupe Léonard, suivant le cas), et à résis tance variable, dont l'intensité est propor tionnelle à la vitesse désirée V, Cette intensité proportionnelle à la vitesse désirée est obtenue par l'emploi d'un rhéostat auxiliaire 8, mécaniquement solidaire du rhéostat de champ 3 du moteur (ou de la gé nératrice), de sorte que les ampères-tours de ce second bobinage 6 sont proportionnels à la vitesse V, que l'on désire obtenir pour le moteur.
Pratiquement, le rhéostat de champ 3 et le rhéostat auxiliaire 8 peuvent généralement avoir un curseur électriquement commun, ce qui simplifie la réalisation de ce rhéostat double.
Sur le schéma de la fig. 4, 11 désigne un voltmètre gradué en tours ou mètres/minute, voltmètre qui est placé en parallèle sur le cir cuit de la magnéto 7 entraînée par le moteur.
Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant Dès la fermeture du circuit, les ampères- tours du bobinage 6 mettent en action le re lais différentiel 6-6'.
La mise en action du relais différentiel déplace son contact 6a à fermeture (ou à ou verture), ce qui a pour effet de provoquer (ou de faire cesser) l'excitation du contac teur 1, suivant que le surréglage a lieu pour la fermeture (on l'ouverture) des contacts 1a. et 1b, c'est-à-dire suivant qu'il s'agit du circuit d'excitation d'une génératrice de groupe Léonard (ou d'un moteur à variation de vitesse par le champ).
Au fur et à mesure de la montée en vi tesse du moteur, les ampères-tours du bobi nage 6' croissent (circuit tachymètre) ; ils sont, à tout instant, comme on l'a vu, pro portionnels à la vitesse réelle du moteur.
Lorsque celle-ci atteint la valeur désirée -6'1, réglée par le rhéostat d'excitation, les ampères-tours des deux bobinages 6 et 6' sont égaux. Gomme ils sont en opposition, leur résultante est nulle; et le relais différentiel, précédemment mis en action par le bobinage 6, est mis hors d'action sous l'effet d'un res sort de rappel.
On conçoit que le contact 6a pourrait être indifféremment à fermeture ou à ouverture, quelle que soit la nature du circuit d'excita tion envisagée; il suffirait alors que les con tacts de surréglage la et 1b soient eux-mêmes à ouverture ou à fermeture, suivant la posi tion à obtenir des contacts 1a et 1b pendant le surréglage.
Sur le schéma de la fig. 4, on a également représenté un dispositif de sécurité pouvant être adjoint au dispositif de surréglage, et destiné à supprimer ce surréglage dans le cas où le circuit tachymètre viendrait à être coupé. Dans ce cas, et sans ce dispositif de sécurité, le surréglage resterait abusivement en service, et la vitesse pourrait croître jus qu'à la vitesse V, correspondant à la caracté ristique du surréglage (diagramme de la fig. 2).
Le schéma de la fig. 4 représente, à titre d'exemple, le dispositif de sécurité appliqué au cas où le contact 6a du relais différentiel est un contact à fermeture.
Ce dispositif comporte: un relais dont l'enroulement 9, sur le circuit tachymètre, est branché en série avec l'enroulement 6' du relais différentiel. Le contact. 9a de ce relais 9 contrôle le contact 6a. du relais différentiel.
Le contact 9a est shunté par le contact chronométrique à ouverture 10, temporisé à l'ouverture, placé sur le contacteur de marche.
Le relais 9 est tel que, même pour la vi tesse minimum de régime du moteur, la fer meture de son contact 9a ait lieu avant l'ou verture du contact chronométrique 10 et per met d'assurer l'alimentation du contacteur de surréglage 1 aussitôt que se produit la fer meture du contact 6cc du relais différentiel.
En cas de coupure ou de mauvais contact sur le circuit tachymètre, le relais différen tiel, mis en action par le bobinage 6, ne pour rait plus être mis hors d'action, le bobinage 6' n'étant pas alimenté dans l'hypothèse envi sagée. Le relais 9 n'étant pas non plus ali- inenté, puisqu'il est également placé sur le circuit tachymètre supposé coupé, le contact Sac restera ouvert, et lors de l'ouverture du contact chronométrique 10, le contacteur 1 cessera d'être excité, ce qui aura pour effet de supprimer le surréglage. La montée en vi tesse continuera alors suivant une caractéris tique normale:
0-V" au lieu d'avoir lieu suivant une caractéristique supérieure: 0-V (diagramme de la fig. 2), autrement dit, en cas de dérangement dans l'installation de montée en vitesse rapide, le fonctionnement redeviendrait simplement normal, tel qu'il. était antérieurement.
Si le contact 6a était un contact. à ouver ture, un dispositif analogue serait appliqué, mais avec cette différence que le contact 9a serait un contact à ouverture et disposé en parallèle avec le contact 6a, ces deux contacts étant eux-mêmes en série avec un contact chronométrique à fermeture 10 temporisé à la fermeture.
On voit d'après ce qui précède que l'ins tallation qui fait l'objet de l'invention per met d'obtenir une montée en vitesse très ra pide, aussi bien dans les moteurs à courant continu à variation de vitesse par la tension (groupe Léonard) que dans les moteurs à courant continu à variation de vitesse par le champ. Il est évident, en outre, que cette ins tallation est également applicable aux mo teurs à courant continu à variation de vitesse simultanément par le champ et par la ten sion. On voit également que l'installation com porte, en outre, un dispositif de sécurité qui empêche la vitesse du moteur de croître au- delà de la valeur de régime fixée en cas de dérangement de l'installation de montée en vitesse rapide.
L'installation ci-dessus décrite s'applique particulièrement, bien que non exclusive ment, aux moteurs de commande de machines- outils tels que raboteuses où ils permettent de réaliser un gain de temps appréciable dans la partie active de la course de la ma chine et une plus grande vitesse de fonction nement, plus spécialement dans les machines à faible course;
dans les machines antérieures en effet, étant donné cette faible course et la montée en vitesse relativement lente, on n'avait pas le temps d'amener, avant la fin de la course, la table de 'la raboteuse par exemple à une vitesse de régime élevée et sta bilisée, ce qui empêchait l'accroissement du rendement de telles machines. La présente invention permet de remédier à cet inconvé nient.
Il est entendu, toutefois, que ladite inven tion s'applique non seulement à la commande de telles machines-outils, mais à celle de tous autres appareils ou machines, spécialement aux machines et appareils à mouvements alternatifs tels que: laminoirs, machine d'ex traction, ascenseurs, machines d'imprimerie, machines à papier, machines textiles, etc.
Il est évident, en outre, que des modifica tions pourraient être apportées dans les dé tails de réalisation de l'installation décrite et représentée spécialement pour tenir compte de l'application envisagée, sans que l'écono mie générale de l'invention s'en trouve pour cela altérée.