Dispositif de contrôle de la vitesse du moteur de travail d'un groupe Léonard. Les groupes Léonard classiques cornpreri- nent, comme on le sait, un moteur de travail à courant continu dont on fait varier la vi tesse en réglant la tension de la génératrice qui l'alimente. Pour augmenter l'étendue de la gamine des vitesses du moteur, il arrive souvent qu'on agisse aussi sur le champ du moteur.
Dans ce cas, l'équipement électrique de contrôle de la vitesse du moteur comporte deux rhéostats l'un pour le réglage du cou rant d'excitation de la. génératrice et l'autre pour le réglage du courant d'excitation du moteur. (.'es deux rhéostats sont le plus sou vent solidaires mécaniquement et agissent électriquement l'un après l'autre. Dans ces conditions, le moteur de travail du groupe fonctionne à couple constant dans la partie inférieure de la gamme de vitesses et ensuite à puissance constante dans l'autre partie de la gamine de vitesses.
Le moteur change donc brusquement de caractéristique mécanique de fonctionnement pour un certain point de l'échelle des vitesses, ce qui ne correspond à aucune exigence mécanique. lie fonctionne ment (lu moteur devrait même suivre de pré férence une loi continue.
De plus, les rhéostats utilisés peuvent être soit du type à plots, soit. du type à curseur frottant sur des fils bobinés sur tubes iso lants.
Les rhéostats doubles du premier type eon- cluisent à une réalisation mécanique assez compliquée et, par suite de la présence des plots, à une variation par paliers successifs des résistances des circuits d'excitation et, par conséquent, à une variation par paliers suc cessifs correspondants de la valeur de la vi tesse. Les rhéostats du deuxième type per mettent une variation continue de la résis tance, mais ils doivent comporter chacun un certain nombre de sections de fils résistants de grosseurs différentes pour tenir compte des intensités différentes du courant. qui les parcourt., suivant la position du curseur, ce qui est une source de difficulté dans leur réalisation.
En outre, les sections de fil les plus faibles sont particulièrement fragiles et sujettes à rupture, ce qui est une cause de panne de toute l'installation.
Pour remédier à. ces inconvénients, on a déjà utilisé un dispositif de contrôle à rhéostat unique permettant une variation de vitesse continue du moteur à couple et. à puis sance variables dans toute l'étendue de la gamme de vitesses. De plus, le fil résistant est. à section constante et relativement grosse sur toute la longueur du rhéostat.
Suivant cette disposition, les inducteurs à excitation indépendante de la génératrice et du moteur de travail du groupe sont branchés en série les tins par rapport aux autres sur une ligne d'alimentation entre les deux fils de laquelle est monté un potentiomètre muni d'au moins un curseur relié au point com mun auxdits inducteurs. Cependant, dans ces conditions, pour un réglage donné du curseur du potentiomètre, le moteur démarre sous champ très réduit, ce qui n'est pas recommandable.
L'invention a pour objet un dispositif de contrôle de la vitesse du moteur de travail d'un groupe Léonard du type ci-dessus, dans lequel les inconvénients précités sont élimi nés par le fait qu'il comporte des organes auxiliaires régulateurs de champ assurant une valeur minimum des champs inducteurs de la génératrice et du moteur respectivement lorsque le curseur du potentiomètre se trouve à une extrémité de sa course et à l'autre res pectivement, la connexion précitée entre la sortie de l'inducteur de la.
génératrice et le curseur comportant un interrupteur de cur seur, et une seconde connexion munie d'un interrupteur de plein champ étant prévue entre l'entrée de l'inducteur du moteur et un point du potentiomètre qui correspond au champ maximtun du moteur, tandis qu'au moins un dispositif à conductibilité asymétri que est inséré entre la sortie de l'inducteur de la génératrice et l'entrée de l'inducteur du moteur.
La fig. 1 est un schéma d'un dispositif connu de contrôle d'un groupe Léonard. Les fig. 2 à 4 sont des schémas de trois modes de réalisation de l'invention.
Les fig. 5 et 6 sont des graphiques mon trant les caractéristiques de fonctionnement d'un moteur de travail d'un groupe Léonard suivant la technique connue.
La fig. 7, enfin, est un schéma d'un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel on utilise un potentiomètre à plusieurs cur seurs.
En se référant à la fig. 1, on va d'abord décrire un dispositif d'un type connu, afin de faciliter la compréhension des caractéristi ques de l'invention. Sur cette figure, on a représenté très schématiquement la généra trice et le moteur de travail d'un groupe Léonard.
L'induit et les inducteurs à excita tion indépendante de la génératrice sont. dési gnés respectivement sur cette figure par C= et g, tandis que l'induit et les inducteurs à excitation indépendante du moteur de travail sont désignés respectivement par 1Z et ni. On voit sur ce dessin qu'on a adopté une repré sentation très simplifiée du groupe Léonard, puisqu'on n'a fait figurer ni le moteur d'en traînement du groupe, ni la ou les excita- trices, ni les dispositifs de freinage et d'in version éventuelle du sens de rotation du mo teur 111,
ni le schéma de 1-'appareillage de contrôle automatique avec ses contacteurs, qui sont habituellement utilisés. Le dessin ne com porte que les éléments nécessaires à la com préhension du dispositif de contrôle. Mais il est bien évident que ce dispositif pourrait être appliqué au contrôle de tout groupe Léonard complété et perfectionné suivant les derniers progrès de la technique.
Les inducteurs<I>g</I> de la génératrice et in du moteur sont. branchés en série aux bornes d'un réseau d'alimentation dont les deux fils de ligne sont. référencés Ll pour le pôle posi tif et L2 pour le pôle négatif. Ce réseau d'ali mentation peut être relié, par exemple, à une excitatrice du groupe ou à toute autre source convenable de courant continu.
Un potentio mètre<I>Rh</I> est relié par ses bornes extrêmes cc et b aux pôles positif et négatif respective ment du réseau d'alimentation L1-L2, tandis que son curseur C est. relié au point d com mun aux inducteurs g de la génératrice et 7n du moteur.
Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit, est le suivant Lorsque le curseur C du potentiomètre est sur la borne a, les inducteurs g de la généra trice sont court-circuités, tandis que les induc teurs m du moteur se trouvent branchés di rectement aux bornes du réseau L1-L2, de soi-te que le moteur JI se trouve sous plein champ. Si donc la, génératrice du groupe est entraînée en rotation à sa vitesse de régime, étant donné que ses inducteurs sont court-cir cuités, elle ne fournit aucune tension et, par conséquent, le moteur JT reste immobile.
En déplaçant le curseur C du potentiomètre Rh vers l'autre extrémité b de la résistance dudit potentiomètre, on permet. à. un courant. crois sant de s'établir dans les inducteurs ' de la génératrice, courant. qui, à. la sortie d de ces inducteurs se partage en deux parties dont l'une traverse les inducteurs m. du moteur et dont l'autre passe dans la. portion Cb du po tentiomètre. Lorsque la tension de la généra trice est. suffisante, le moteur 17 démarre sous un champ très voisin du champ maximum.
Au fur et à mesure que l'on rapproche le cur seur C de l'extrémité b du potentiomètre, l'in tensité du courant augmente dans les induc teurs g de la génératrice, tandis qu'elle dimi nue dans les inducteurs 7n du moteur; autre ment dit, la tension de la génératrice G aug mente pendant que le flux du moteur 11 di minue, la vitesse de ce dernier croît donc pro gressivement. A chaque position du curseur C correspond donc une vitesse de régime déter minée du moteur 31.
Les fig. 5 et 6 représentent des graphiques IIp et IIc de la puissance et du couple res pectivement en fonction de la vitesse, dans un groupe du type représenté sur la fig. 1.
Dans les systèmes connus les plus courants, on fait. croître la vitesse du moteur de travail des groupes Léonard d'abord en augmentant la tension de la génératrice qui l'alimente, de sorte que, dans la première partie de la gamme de vitesses N1-N2 portée en abscisses sur les graphiques des fig. 5 et 6, le moteur travaille à couple constant (voir la ligne pointillée C'o-C"o sur la fig. 6), c'est-à-dire que sa puissance P (portée en ordonnées sur le graphique de la fig. 5)
est proportionnelle à sa vitesse<I>N</I> (voir la ligne pointillée p1-p'o sur la fig. 5) ; puis, pour faire croître davan tage la vitesse du moteur, on réduit son champ progressivement en maintenant. cons tante sa tension d'alimentation. Dans cette deuxième partie (N2-N3) de la gamme de vitesses, le moteur travaille donc à la puis sance constante Po (voir ligne pointillée I)'o-p)"o sur la fig. 5), c'est-à-dire que son couple diminue au fur et à mesure que sa vi tesse croît (voir ligne pointillée C"o-C1 sur la fig. 6).
La courbe II) des variations de la puissance du moteur de travail d'un groupe Léonard en fonction de sa vitesse se présente donc habituellement sous la forme d'une ligne brisée p1-po-p"o (fig. :5), tandis que la courbe correspondante<B>le</B> du couple se pré sente sous la forme de la ligne brisée C'o-C"o-C1 (fig. 6).
On remarquera qu'avec le dispositif repré senté sur la fig. 1, du fait que le champ de la génératrice augmente d'une façon continue et permanente en même temps que celui du moteur diminue et vice versa, les caractéris tiques de fonctionnement du moteur sont. des courbes continues telles que la courbe III) représentée en trait plein sur la fig. 5 pour la caractéristique de puissance et la courbe IIc représentée en trait plein sur la fig. 6 pour la caractéristique de couple.
Cependant, avec cette disposition connue, si l'on voulait démarrer le moteur lorsque le curseur C du potentiomètre occupe la posi tion représentée sur la fig. 1, le démarrage ne serait pas assuré sous le plein champ du moteur, ce qui est un inconvénient.
Pour obvier à cet inconvénient, il faudrait. au moment du démarrage rétablir le plein champ sur le moteur en reliant temporaire ment le point<I>d</I> au point<I>a,</I> mais alors les inducteurs g de la génératrice seraient court- circuités et, celle-ci ne pouvant alors fournir aucune tension au moteur, le démarrage ne pourrait pas s'effectuer.
D'autre part, si l'on amenait le curseur C jusqu'à l'extrémité b du potentiomètre, les inducteurs m du moteur seraient complète ment court-circuités, le champ du moteur se trouverait presque annulé et réduit simple ment au rémanent, de sorte que le moteur s'emballerait, ce qui n'est pas acceptable.
Pour remédier à ces inconvénients, on a prévu des moyens pour assurer un minimum d'excitation à la génératrice et au moteur respectivement lorsque le curseur C se trouve à une extrémité de sa course ou à l'autre.
Sur la fig. 2, on a représenté un mode de réalisation de l'invention muni de tels moyens. Sur cette figure, on retrouve les mêmes élé ments principaux que sur la fig. 1 avec les mêmes lettres de référence; mais on y a d'abord ajouté des moyens constitués par des inducteurs auxiliaires g1 et ml respective- ment sur la -énératrice et sur le moteur, des tinés à assurer un minimum constant d'am pères-tours d'excitation sur chacune de ces deux machines.
Sur le dessin, on a représenté ces inducteurs auxiliaires g1 et ml branchés aux bornes de la même ligne Ll.-L que les inducteurs principaux g et rn, mais il est bien évident. qu'on pourrait utiliser toute autre source d'alimentation pourvu que les inducteurs indépendants soient. parcourais par le courant constant convenable.
En outre, on a ajouté également au dispo sitif de la fig. 1, une connexion entre l'entrée e des inducteurs in du moteur et le point.<I>a.</I> du potentiomètre avec interposition d'un interrupteur Il, un interrupteur 12 étant également. intercalé dans la liaison<I>Cd</I> du curseur du potentiomètre et une cellule S à conductibilité asymétrique étant prévue entre la sortie d des inducteurs g de la génératrice et l'entrée e des inducteurs nt du moteur; cette cellule est polarisée de telle faon que le cou rant puisse passer seulement dans le sens d-e.
Le fonctionnement, de ce dispositif est analogue à celui de la fig. 1. On remarquera simplement que, lorsque le curseur C . se trouve à l'extrémité a du potentiomètre, le moteur se trouve sous plein champ et le champ de la génératrice est à. sa valeur mi nimum, produite par ses inducteurs auxi liaires g1. Dans ces conditions, on peut faire démarrer le moteur convenablement.
D'autre part, lorsque le curseur C se trouve à l'extrémité b du potentiomètre, le champ de la. génératrice est. à sa valeur maxi mum et le champ du moteur à la valeur mi nimum assurée par les inducteurs auxiliaires inl du moteur pour produire la vitesse maxi mum désirée du moteur et éviter ainsi l'em ballement auquel on serait. arrivé en utilisant le schéma simplifié connu de la. fig. 1.
Grâce aux interrupteurs de curseur et de plein champ 12 et Il respectivement, il est possible, tout en maintenant le curseur C dans la. position correspondant à. la vitesse de ré gime choisie, de faire démarrer le moteur sous plein champ. En effet, il suffit polir cela d'ouvrir l'interrupteur 1'_' et. (le fermer l'iti- terrupteur Il.
Si l'on alimente alors le réseau L1-L?, les inducteurs ni du moteur sont par courus, à travers l'interrupteur Il, par le courant d'excitation maximum, tandis que les inducteurs auxiliaires g1 de la génératrice continuent à être alimentés et à. fournir du champ à la génératrice; le démarrage du mo teur s'effectue sous plein champ. Pour passer à la vitesse de régime, il suffit simplement de fermer l'interrupteur 12 et d'ouvrir l'inter rupteur Il.
On se trouve alors sensiblement dans les conditions de fonctionnement expo sées plus haut en se référant à la fig. 1. On remarquera que la présence de la cellule :8' à conduetibilité asymétrique s'oppose à ce que la portion a -C du potentiomètre soit court- eircuitée par la fermeture éventuelle simulta née des interrupteurs Il et 12.
On a représenté sur la fig. 3 une variante (lu schéma de la fig.
Sur cette figure, on retrouve les mêmes éléments que sur la fi,-. ?, avec les mêmes lettres de référence. La seule différence avec le mode de réalisation de la fi-. ? réside dans le fait que les moyens pour assurer un mini mum d'excitation à la génératrice et au mo teur respectivement lorsque le curseur se trouve à une extrémité de sa course ou à l'au tre respectivement, au lieu d'être constitués par les enroulements auxiliaires fll et in]. sont. constitués par des butées a.1 et b1 dispo sées au voisinage des extrémités<I>a</I> et<I>b</I> du potentiomètre pour limiter la course du cur seur C.
Celui-ci ne peut alors s'engager ni sur la portion a-1-a du potentiomètre Rh, ni sur la portion bl-b.
Grâce à cette disposition, si l'on alimente le réseau Ll-L2, les inducteurs in. du moteur sont. parcours, à travers l'interrupteur Il, par le courant d'excitation maximum, tandis que les inducteurs g de la génératrice sont parcourus par un courant défini par la posi tion du point al sur le potentiomètre; le dé marrage du moteur s'effectue sous plein champ. Pour passer à la vitesse de régime, il suffit. simplement de fermer l'interrupteur 12 et d'ouvrir l'interrupteur Il. On se trouve alors sensiblement dans les conditions de fonc tionnement exposées plus haut en se référant à la fig. 1.
On remarquera que la présence de la cellule S à conductibilité asymétrique s'oppose à ce que la portion ad.-(" du poten tiomètre soit court-circuitée par la fermeture éventuelle simultanée des interrupteurs Il. et 12. Les portions de résistance al.-(t et bl-b permettent de maintenir, en fin de course du curseur C, un courant d'excitation minimum dans les inducteurs g et m respectivement.
On a représenté sur la fig. 4 un schéma un peu plus complet. sur lequel figurent une résistance Rg et. une résistance Rm qui déter minent les courants d'excitation minima dans les inducteurs d de la génératrice et dans les inducteurs nz du moteur respectivement.
Ces résistances jouent respectivement le rôle des portions @c-a.l. et b-b1 du potentiomètre (fig. 3) ; elles permettent. de conserver au curseur<B>C</B> la totalité de sa course le long du fil résistant depuis le point ci jusqu'au point. b et facilitent beaucoup l'étalonnage du dis positif. Sur la fig. 4-, on peut voir aussi deux résistances RTçl et, RTrrc qui déterminent les courants d'excitation maxima de la généra trice et du moteur respectivement.
On remarquera, que, lorsque le curseur C se trouve à l'extrémité<I>a</I> du potentiomètre<I>Rh,</I> position qui correspond à, la vitesse minimum du moteur, le courant qui traverse L'interrup teur 12 pour se rendre dans les inducteurs 7n du moteur traverse également la cellule S à conductibilité asymétrique, alors que le cou rant qui, au moment du démarrage, traverse l'interrupteur Il se rend directement. à l'en trée e (les inducteurs in du moteur.
Etant donné que la cellule b" présente une certaine résistance propre, il en résulte que les deux courants auraient une valeur différente, ce qui conduirait à provoquer deux valeurs dif férentes de la vitesse minimum du moteur suivant que l'interrupteur utilisé serait Il ou 12. Pour remédier à cet inconvénient, on a clone inséré une résistance R dans le cir cuit de l'interrupteur Il, la valeur ohmique de cette résistance étant déterminée en fonc tion de la résistance de la cellule S pour obte- nir la même vitesse du moteur dans les deux conditions qui viennent d'être précisées.
Dans le cas général, pour avoir l'étendue de vitesse maximum, on ne fermera l'inter rupteur Il. que pendant les périodes de dé marrage, seul moment où le moteur travaillera sous plein champ; dans ces conditions, l'in terrupteur Il. sera toujours ouvert pendant que l'interrupteur 12 sera fermé et vice versa.
On remarquera. toutefois que si l'on main tient fermé en permanence l'interrupteur 11, ainsi que l'interzapteur 12, on pourra modi fier la sensibilité de variation de vitesse, puis que, pour la même course totale du curseur sur le potentiomètre, on aura une variation de vitesse moindre, étant donné qu'on ne jouera plus simultanément sur l'excitation de la génératrice et sur celle du moteur, ce der nier travaillant tout le temps sous plein champ.
Lorsque le groupe Léonard est destiné, par exemple, à. entraîner des machines-outils pré sentant un cycle automatique, il est. intéres sant de pouvoir disposer de plusieurs vitesses de régime distinctes et réglables individuelle ment. Dans ce but, on est conduit à disposer sur le potentiomètre plusieurs curseurs tels que C2, C3, C4, comme on l'a représenté sur la fig. 7.
Comme il faut toujours un certain temps, aussi court soit-il, pour que des contacts tels que 12,<I>13,</I> 14 s'ouvrent ou se ferment-, dans le but d'éviter que des portions parfois très importantes du potentiomètre puissent être court-circuitées pendant les courts instants où plusieurs de ces contacts se trouveraient si multanément en position de fermeture, on a prévu, dans l'exemple représenté sur la fig. 7, que la liaison de chacun des curseurs était assurée au moyen de deux cellules à conduc tibilité asymétrique telles que 52-S'2 pour le curseur C2 par exemple, toutes les cellules étant disposées dans le même sens par rapport au réseau d'alimentation Ll--L2. On voit qu'avec cette disposition,
même si plusieurs des contacts 12, 13, 14 se trouvent simultané ment en position de fermeture, le courant ne peut. pas passer d'un curseur à, l'autre en de- hors du fil résistant du potentiomètre par les points d2, d3, d4; il se trouvera toujours arrêté par l'une ou l'autre des cellules à con- ductibilité asymétrique.
Bien entendu, l'invention n'est. pas limi tée aux modes de réalisation décrits et repré sentés qui n'ont été donnés qu'à. titre d'exem ples. C'est. ainsi qu'on a supposé le potentio mètre constitué par un fil résistant bobiné sur un tube isolant, mais il est bien évident qu'on ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant un potentiomètre réalisé de toute autre façon, par exemple au moyen d'un cur- seur pouvant frotter sur des plots réunis entre eux par des résistances appropriées.