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Dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur électrique La présente invention a pour objet un dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur électrique. Ce dispositif est notamment destiné à contrôler la vitesse d'un moteur d'entraînement du papier d'une machine comptable, telle qu'une tabulatrice fonctionnant à vitesse élevée.
Les dispositifs de contrôle de la vitesse d'un moteur antérieurement connus ne se sont pas avérés entièrement satisfaisants lors de leur utilisation dans de telles applications. Certains de ces dispositifs étaient trop compliqués et d'un prix de revient élevé. D'autres dispositifs utilisés antérieurement se sont avérés incapables d'assurer une accélération et une décélération suffisamment rapides du moteur pour satisfaire aux exigences très strictes des dispositifs d'entraînement du papier.
L'invention a pour objet un dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur électrique comportant une armature et un inducteur, comprenant une résistance réglable permettant de régler la vitesse du moteur lorsque celui-ci tourne à une première vitesse prédéterminée, un interrupteur dont la fermeture provoque l'accélération du moteur pour l'amener à une seconde vitesse prédéterminée lors de la réception d'un premier signal, deux résistances réglables en série permettant de régler la vitesse du moteur lorsque celui-ci tourne à cette seconde vitesse, le moteur revenant à la première vitesse précitée à l'ouverture dudit interrupteur lors de la réception d'un second signal,
caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens permettant d'alimenter l'armature et l'inducteur du moteur à partir d'une première source de potentiel pour le faire tourner à ladite première vitesse, ainsi que des moyens permettant d'alimenter l'armature et l'indue- teur à partir d'une seconde source de potentiel pour faire tourner le moteur à ladite seconde vitesse.
Le dessin annexé dans lequel les mêmes nombres de références désignent des éléments identiques, représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention. La fig. 1 est un schéma de cette forme d'exécution. La fig. 2 est un schéma simplifié du dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur représenté à la fig. 1, et les fig. 3A à 3E illustrent, sous forme schématique simplifiée, les différentes phases du fonctionnement du dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur de la fig. 1.
Si l'on se réfère à la fig. 1 du dessin, on voit que l'on y a représenté un moteur comportant une armature 10 et un enroulement d'excitation 11, des relais 12 et 13, une source de potentiel positif relativement bas désignée par 14 et une source de potentiel positif relativement élevé désignée par 15, ces deux sources ayant une borne commune négative mise à la masse, ainsi qu'un certain nombre de condensateurs et résistances. Tel qu'il est représenté sur la fig. 1, le dispositif de contrôle du moteur occupe sa position normale, dans laquelle le moteur tourne à la première et à la plus lente de deux vitesses prédéterminées. Dans ces conditions, les relais 12 et 13 déclenchés.
Les contacts de relais 12a, 12d, 13b et 13d sont fermés. Les contacts de relais 12b, 12c, 13a et 13c sont ouverts. Le relais 12 est excité lors de la fermeture d'un commutateur 16 qui est com- mandé par un mécanisme (non représenté) avec le-
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quel le dispositif de contrôle de la vitesse du moteur doit être utilisé. La fermeture du commutateur 16 est produite par un premier signal indiquant le début de l'accélération. L'ouverture de ce commutateur, qui provoque le déclenchement du relais 12, est produite par un second signal indiquant que la décélération ou le freinage va commencer.
Ainsi qu'on l'a indiqué sur la fig. 1, la bobine du relais 13 est toujours connectée en série avec une résistance 17 à travers l'armature 10 mais, pendant la rotation à vitesse réduite, la tension à travers la bobine du relais est insuffisante pour provoquer son excitation. En outre, ce relais n'est pas excité immédiatement lorsque la tension à travers l'armature 10 s'élève, étant donné qu'un condensateur 18 monté en parallèle avec la bobine du relais 13 sert, en combinaison avec la résistance 17, de dispositif retardateur destiné à retarder l'excitation du relais 13.
Une résistance 19, qui est réglable, est connectée en série avec la source de potentiel réduit 14 et elle sert à régler la première vitesse prédéterminée ou vitesse lente du moteur. Une résistance 20 réglable, connectée en parallèle avec l'armature 10 pendant le fonctionnement à la première vitesse, améliore le réglage de la vitesse du moteur et permet également de régler la première vitesse prédéterminée ou vitesse lente du moteur. Si on le désire, on peut supprimer la résistance 19, le contrôle de la vitesse étant renforcé par l'emploi de contacts commandés par des régulateurs montés en série avec la résistance 20.
Ces contacts s'ouvrent momentanément chaque fois que la vitesse tombe au- dessous de la première vitesse prédéterminée. Deux résistances 21 et 22, qui sont l'une et l'autre réglables, servent ensemble à limiter la seconde vitesse prédéterminée ou vitesse élevée du moteur. La résistance 21 assure un réglage précis de la vitesse, tandis que la résistance 22 a essentiellement pour rôle de limiter le courant dans le circuit.
Une résistance 23 réglable est connectée en série de la manière indiquée avec un condensateur 24 en parallèle avec un contact de relais 13c en vue de constituer un élément de stabilisation, dont le but sera décrit plus loin.
Les condensateurs 25, 26, 27, 28, 29, 30 et 31 sont utilisés dans le but de réduire au minimum la formation d'arc entre les contacts de relais avec lesquels ils sont respectivement montés en parallèle. Un redresseur 32 est connecté en série avec la source 14 de potentiel réduit pour empêcher le passage du courant, du fait de la différence de potentiel des sources 14 et 15, lors de la fermeture du contact de relais 12b.
Le fonctionnement du dispositif de contrôle de la vitesse du moteur représenté se comprendra plus facilement si l'on se reporte à la fig. 2 ainsi qu'aux fig. 3A à 3E, qui ne représentent respectivement que les parties du schéma simplifié de la fig. 2 qui sont utilisées au cours de chacune des différentes étapes que comprend un cycle de travail complet. Si l'on se réfère en premier lieu à la fig. 3A, on voit que l'on y a représenté la disposition des éléments du circuit pour le fonctionnement du mo- .teur à vitesse réduite (disposition représentée également sur les fig. 1 et 2).
Dans ce cas, l'armature 10 et l'enroulement d'excitation 11 sont connectés en série avec le redresseur 32 et la résistance 19 disposés entre la source 14 de potentiel réduit et la masse, étant donné que les contacts de relais 12d et 13d occupent leur position normalement fermée. Du fait que le contact de relais 12a est fermé, la résistance 20 est connectée en parallèle avec l'armature 10 pour améliorer le réglage de la vitesse. La résistance réglable 19 permet de régler la vitesse du moteur à une première valeur désirée prédéterminée.
Le moteur tourne à la première vitesse préd6ter- minée, jusqu'à réception d'un premier signal, indiquant que l'accélération va commencer. Ainsi qu'on l'a décrit précédemment à propos de la fig. 1, on suppose que ce premier signal provoque la fermeture du commutateur 16, qui provoque à son tour l'excitation du relais 12. Au cours de la phase d'accélération qui en résulte, et qui est représentée sur la fig. 3B, les contacts de relais 12b et 12e sont fermés, de sorte que l'armature 10 et l'enroulement d'excitation 11 sont connectés en série par l'entremise du contact de relais normalement fermé 13b entre la source 15 de potentiel élevé et la masse.
Aucune résistance ne demeure dans le circuit et la résistance 20 de rélage de la vitesse du moteur est mise hors d'action par l'ouverture du contact de relais 12a. En conséquence, le moteur passe rapidement de la première vitesse prédéterminée à une seconde vitesse prédéterminée.
Pour empêcher le moteur, soumis à une accélération rapide, de dépasser la seconde vitesse prédéterminée, la tension qui augmente aux bornes de l'armature 10 est appliquée par l'entremise de la résistance 17 à la bobine du relais 13 de sorte que, dès que le condensateur en parallèle 18 s'est chargé suffisamment, le relais 13 est excité. L'excitation du relais 13 ferme le contact 13a, connectant ainsi la résistance 21 en parallèle avec l'armature 10. L'ouverture du contact 13b met la résistance 22 en série avec l'armature 10 et l'enroulement d'excitation 11. Les deux résistances agissent pour réduire la vitesse du moteur, et la résistance réglable 22 permet le réglage à une valeur déterminée de la seconde vitesse prédéterminée.
La fig. 3C représente cette phase de réduction de la vitesse. En outre, le contact 13d s'ouvre et le contact 13c se ferme, de sorte que toute charge susceptible de persister dans le condensateur 24 se trouve dissipée à travers la résistance 23. La vitesse du moteur est maintenue à la seconde valeur prédéterminée jusqu'à réception d'un second signal.
Ainsi qu'on l'a signalé précédemment, le second signal, qui indique le début de la décélération, provoque l'ouverture du commutateur 16, qui a pour
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résultat le déclenchement du relais 12. Du fait de la construction du relais 12, l'ouverture des contacts 12b et 12c, déconnectant l'armature 10 d'avec la source 15 de potentiel élevé, a lieu peu de temps avant la fermeture des contacts 12a et 12d. Pendant cette période de transition, l'armature tourne encore à vitesse élevée, son enroulement d'excitation 11 étant alimenté par la source 14 de potentiel réduit au moyen du contact fermé 13a, ainsi qu'on l'a représenté sur la fig. 3D.
En conséquence, une tension est engendrée à travers l'armature 10, tension dont la polarité est indiquée sur cette figure, de sorte que le courant continue à s'écouler à travers la résistance 17 et la bobine du relais 13 dans la même direction que précédemment. Le relais 13 demeure donc excité et les contacts de relais 13a et 13c demeurent fermés. Ceci constitue la première phase de l'opération de freinage.
La seconde phase de l'opération de freinage commence avec la fermeture des contacts 12a et 12d. Ainsi qu'on l'a indiqué sur la fig. 3E, l'armature 10 et l'enroulement d'excitation 11 sont maintenant connectés en série avec la résistance 20, l'ensemble étant disposé entre la source 15 de potentiel élevé et la masse. Les résistances en série 21 et 22 sont connectées en parallèle avec la résistance 20. Il importe de remarquer que, dans ce cas, l'armature est connectée dans le circuit suivant une polarité opposée à celle représentée sur chacune des fig. 3A, 3B et 3C.
Par conséquent, un courant relativement important mais limité par les résistances traverse l'armature 10 entre la borne négative et la borne positive, courant qui va dans le sens opposé à la direction qu'il suivait précédemment. Le courant s'écoule à travers l'enroulement d'excitation 11, mais toutefois dans la même direction que précédemment. Le moteur développe donc un couple dans le sens opposé à celui de sa rotation et il se trouve ainsi rapidement décéléré. Ceci constitue le principe bien connu du freinage électrique, désigné parfois sous le nom de freinage par inversion de la polarité du moteur.
Il est donc clair que la décélération s'effectue au cours de deux étapes distinctes, en excitant successivement l'enroulement d'excitation 11 à partir de la source de potentiel 14 puis en excitant à la fois l'armature 10 et l'enroulement d'excitation 11 à partir de la source de potentiel 15.
Dans l'intervalle, étant donné que le champ d'excitation n'a pas été inversé et que le sens de rotation de l'armature 10 n'est pas modifié, la tension engendrée à travers l'armature conserve sa polarité initiale, de sorte que le relais 13 demeure d'abord excité. Toutefois, au fur et à mesure que l'armature ralentit, la force électromotrice engendrée décroît jusqu'à ce que la tension de l'armature devienne insuffisante pour maintenir excité le relais 13. Lorsque le relais 13 est déclenché, ses contacts 13a et 13c s'ouvrent, déconnectant ainsi la source 15 de potentiel élevé d'avec l'enroulement d'excitation 11. Au même moment, les contacts 13b et 13d se ferment, complétant de ce fait le circuit initial à vitesse lente, tel qu'on l'a représenté sur la fig. 3A.
Le moteur tourne de nouveau à la première vitesse prédéterminée, sous l'action de la source 14 de potentiel réduit.
Dans certaines applications du dispositif de contrôle de la vitesse d'un moteur qui vient d'être décrit, on a remarqué une augmentation momentanée de la vitesse du moteur après la fin de la seconde phase de l'opération de freinage. Cette difficulté à laquelle il y a quelquefois lieu de faire face est surmontée grâce au dispositif de stabilisation comprenant la résistance 23 et le condensateur 24 connectés en parallèle avec le contact de relais 13c.
Le fait de prévoir ce dispositif permet à l'enroulement d'excitation 11 d'être excité à la fois à partir de la source 14 de potentiel réduit et de la source 15 de potentiel élevé, et ce pendant un intervalle de temps prédéterminé après que le moteur a commencé à ralentir pour revenir à la première vitesse prédéter- minée. Ce courant plus fort à travers l'enroulement d'excitation 11 pendant un court laps de temps après la fermeture du contact 13d empêche pratiquement toute augmentation préjudiciable de la vitesse pendant cette période. La longueur du laps de temps pendant lequel ce contrôle stabilisateur est exercé est facilement réglée grâce à un choix approprié des valeurs de la résistance 23 et du condensateur 24.
Il doit être entendu que les polarités indiquées plus haut ainsi que les indications de polarités portées sur le dessin, en regard de l'armature 10 et des sources de potentiel 14 et 15 sont simplement destinées à faciliter la description du fonctionnement du dispositif, et que ces polarités pourraient être inversées si on le désire.
Dans une forme d'exécution telle que celle représentée sur la fig. 1 du dessin et qui a été construite et a fonctionné de façon satisfaisante, on a utilisé les constantes énumérées ci-dessous
EMI3.28
<tb> Condensateurs <SEP> 18, <SEP> 25, <SEP> 26, <SEP> 29 <SEP> 0,5 <SEP> microfarad
<tb> Condensateur <SEP> 24 <SEP> ...... <SEP> . <SEP> ... <SEP> 1000,0 <SEP> microfarads
<tb> Condensateurs <SEP> 27, <SEP> 28, <SEP> 30, <SEP> 31 <SEP> 5,0 <SEP> microfarads
<tb> Résistance <SEP> 17 <SEP> ............ <SEP> 200,0 <SEP> ohms
<tb> Résistance <SEP> 19 <SEP> ............ <SEP> 5,0 <SEP> ohms
<tb> (réglable)
<tb> Résistance <SEP> 20 <SEP> ............ <SEP> 10,0 <SEP> ohms
<tb> (réglable)
<tb> Résistances <SEP> 21 <SEP> et <SEP> 23 <SEP> . <SEP> . <SEP> .... <SEP> 15,0 <SEP> ohms
<tb> (réglable)
<tb> Résistance <SEP> 22 <SEP> .
<SEP> ........... <SEP> 10,0 <SEP> ohms
<tb> (réglable)
<tb> Source <SEP> de <SEP> potentiel <SEP> 14 <SEP> ...... <SEP> 45 <SEP> volts
<tb> continu
<tb> Source <SEP> de <SEP> potentiel <SEP> 15 <SEP> ...... <SEP> 150 <SEP> volts
<tb> continu
En utilisant les constantes ci-dessus avec un moteur universel de 1/6 de CV fonctionnant sous 115 volts, de construction standard mais à ventila-
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tion forcée, on a constaté qu'il était possible d'effectuer un cycle de travail en moins de 65 millise- condes et de travailler à des fréquences atteignant 500 cycles par minute. Dans cette forme d'exécution particulière,
la première vitesse prédéterminée était de l'ordre de 1500 tours/minute et la seconde vitesse prédéterminée de l'ordre de 3600 tours/minute.