<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements aux moteurs. à oourant continu dans le but d'obtenir une montée en vitesse rapide.
EMI1.1
Dans la demande de brevet#a d6pos6e par les deman- deurs. 1e 15 décembre 1941 sous le nùz$µ,q8flµ 'pour "Perfeotionne- , ' ?. -/''a'%.
. monta' aux moteurs: électriques à courant continuà variation de
EMI1.2
..vitesse par le champ et à leur.appareillage de commande", on a décrit un dispositif psrmettantdobtenirus montée en vitesse rapide dans lesmoteurs, du type en question* Le procédé utilisé dans ce but consistait essentiellement à effectuer la montée en vitesse suivant une caractéristique supérieure à celle de la
EMI1.3
vitesse qui doit Otre normalement atteinte et a. passer à cette dernière vitesse par modification ou aplatissement de ladite
<Desc/Clms Page number 2>
caractéristique de vitesse supérieure.
Four cela, on introduisait dans le circuit d'excitation, peu après le démarrage, une résis- tance supplémentaire tendant à réduire le champ au-delà de la va- leur correspondant à la vitesse à atteindre, puis à éliminer, à un moment donnée cette résistance supplémentaire, pour qu'en dé- finitive la réduction de champ finale soit celle qui corresponde à la vitesse à attëindre.
La présente invention a pour objet d'appliquer un procé- dé analogue à celui qui vient d'être rappelé aux moteurs' à courant continu à variation de vitesse par la tension (groupe Léonard) ou à variation de vitesse simultanément par le champ et par la tension.
L'invention vise également des perfectionnements à l'ap- pareillage décrit dans la demande de brevet précitée pour obtenir cette montée en vitesse rapide, ledit appareillage perfectionné étant en outre applicable, à quelques variantes près aussi bien aux moteurs à. variation de vitesse par la tension (ou par le champ et la tension simultanément) qu'aux moteurs à variation de vitesse par le champ.
L'appareillage perfectionné qui fait l'objet- de l'inven- tion comporte essentiellement :
1 ) deux résistances dites de surréglage, l'une en série et l'autre en parallèle avec le rhéostat d'excitation ( du moteur ou de la génératrice du groupe Léonard)t
2 ) deux contacts dits de surréglage sont montés dans le circuit d'une des résistances précitées, introduite momentané- ment en parallèle avec le rhéostat de champ dans le circuit d'exci- tation (ou isolée momentanément), une des borne* de chacun de ces d-ux contacts étant reliée respectivement à chacune des bornes;
de la seconde résistance précitée montée en série avec ledit rhéostat et susceptible d'être court-circuitée en totalité ou en partie par
<Desc/Clms Page number 3>
les deux contacts de surréglage;
30) unoontacteur de surréglage commandant les deux contacts: précités et place dans un circuit comportant un contact actionné par un relais différentiel dont les enrou- lements sont alimentés; l'un par un circuit à tension constante (réseau ou excitatrice du groupe Léonard)) et de résistance va- riable dont l'intensité est proportionnelle à la vitesse dési- rée, l'autre, dont l'intensité est à chaque instant proportion- nelle à la vitesse réelle du moteur, étant alimentée par une magnéto entraînée par ledit moteur ;
4 ) un dispositif de sécurité permettant de supprimer l'action du dispositif de surréglage au cas où le circuit de la magnéto précitée viendrait à être coupé *-
Sur le dessin annexé,, on a représenté schématiquement et à titre d'exemple seulement, un mode de réalisation de l'in- vention..
Sur ce dessin;
La figure 1 est un diagramme montrant l'augmentation du champ de la génératrice d'un groupe Léonard, avec utilisa- tion d'un dispositif de surréglage, conformément à l'invention et sans utilisation de ce dispositif';
La figure la est un diagramme analogue mais se rappor- tant à la réduotion de champ dans un moteur à variation de vi- tesse par le champ
La figure 2 est un diagramme donnant la valeur de la vitesse V en fonction de la course 0 d'un organe entraîné avec; surréglage et sans surréglage;
La figure 3 est un schéma du cirouit d'excitation per- fectionné conformément à l'invention pour un moteur à variation de vitesse par le champ;
<Desc/Clms Page number 4>
La figure 4 est un schéma des circuits de contrôle pour la commande dps contacts de surréglage représentés sur la figure 3.
Les figure la et 2 sont des diagrammes qui rappellent le procédé décrit dans la demande de brevet suisse précitée pour obtenir une montée en vitesse rapide dans les moteurs à courant continu à variation de vitesse par le champ, tandis que la figure 1 est un diagramme qui montre l'application d'un procédé analogue pour les moteurs à courant continu à vana- tion de vitesse par la tension (groupe Léonard).
On va tout d'abord se reporter à ces diagrammes pour décrire, et, en ce qui concerne les moteurs à variation de vi- tesse par le champs rappeler le procédé de montée en vitesse rapide utilisé conformément à l'invention.
On sait que dans les moteurs à courant continu à variation de vitesse par le champ ou par la tension, les modi- fientions de vitesse sont obtenues par la variation du courant dans un 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 fonction du temps. Sur le diagramme de la figure 1, on a représenté en traits fins la, variation de l'intensité i en fonction du temps t, lors de l'accroissement d'intensité de il à i'1 et, partie en traits forts, partie en pointillés, l'accroissement d'intensité de i1à (i2 (i2 > i'1) dans le circuit d'excitation de la général trice d'un groupe Léonard.
Sur le diagramme de la figure 1a,
<Desc/Clms Page number 5>
on a représenté également en traits fins cette même variation de l'intensité, lors de l'abaissement d'intensité de il 1 à i1, et, partie en traits forts, partie en-pointillés, l'abaissement d'intensité de il 1 à il 2 (i'2 < il) dans le circuit d'excita- tion d'un moteur à variation de vitesse par le champs
Sur la figure 1 (moteurs à variation de vitesse par la tension), on constate qu'en suivant: la courbe i1-i2, on obtient la valeur i'1au bout d'un temps t'1plus court-que le temps t1 relevé pour la montée normale de il à i'1.
Pour obtenir rapidement une variation d'intensité de i1 à 1'1' on peut donc utiliser une caractéristique supérieure : i1-i2, et la quitter lorsque l'on atteint la valeur : i'1, ainsi qu'on l'a représenté en traits' forts: sur le diagramme de la figure 1. inversement, sur le diagramme de la figure la (moteurs à variation de vitesse par le champ), pour obtenir rapidement une variation d'intensité de, i'1 à il, on peut utiliser une caractéristique inférieure i'1-i'2, et la quitter lorsque l'on atteint la valeur il on constate que l'on obtient la valeur ilsur la courbe i'1-i'2 en un temps t'2 plus court que le temps t relevé pour la descente normale de i'1 à il.
La variation de i'1 à i1 (figure la) peut représenter la réduotion de champ nécessaire pour atteindre la vitesse V1 recherchée avec un moteur à variation de vitesse par le champ; de'.même, la variation de il à i'1 (figure 1) peut représenter l'augmentation de champ de la génératrice d'un groupe Léonard pour obtenir la vitesse V1 recherchée au moteur commandé par ce groupe. Les intensités i (figure 1)et i'2 figure la) corres- pondraient, dans les deux' cas envisagés, à une vitesse V2 supé- rieure à V1.
<Desc/Clms Page number 6>
L'utilisation des caractéristiques d'intensité indiquées ci-dessus (courbes en traits forts des figures 1 et la) pour obtenir plus rapidement 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 V2 supérieure à la vitesse recherchée V1.
C'est ce qu'on a représenté sur le. diagramme de la figure 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 V1, on parcourt normalement- la course C1, suivant la caractéristique normale, représentée en traits fins.
Pour obtenir une vitesse V2 supérieure à V1, on parcourt normalement la course C2, suivant la caractéristique représentée partie en traits forts, partie en traits pointillés. On cons- tate que, sur cette caractéristique V , on attient la vitesse V1 sur une course C'1 inférieure à C1.
Le procédé utilisé, suivant l'invention, pour obtenir. une montée en vitesse rapide, aussi bien dans les moteurs. à variation de vitesse par la tension que dans les moteurs à va- riation de vitesse par le champ, consiste, lorsqu'on veut obte- nir une vitesse V1, à réaliser une montée en vitesse sur une caractéristique supérieure V2, jusqu'à l'obtention de la vites- se recherchée V1, et à maintenir ensuite cette vitesse V1,sui- vant la caractéristique accélérée représentée en traits forts sur la diagramme de la figure 2.
On va décrire maintenant l'appareillage perfectionné qui peut être utilisé, conformément à l'invention, pourla mise en oeuvre du procédé qui vient d'être indiqué. On décrira
<Desc/Clms Page number 7>
d'abord la partie de cet appareillage utilisée pour obtenir la montée en vitesse sur une caractéristique supérieure V2 et ensuite celle qui est utilisée pour limiter la montée en vitesse à la vitesse désirée V1. a) Dispositif utilisé pour réaliser' une montée en vitesse sur une caractéristique supérieure V2.
Dans ses caractères'généraux,. ce dispositif 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) tel qu'il est modifié conformément à l'invention, a été représenté sur la figure 3. Ce circuit comporte: l'en- roulement d'excitation 12, une résistance fixe 2, un rhéostat d'excitation 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 1b, fermé en même temps; que la permet, lorsqu'il est fermé, de court-circuiter en totalité ou partie la résistance fixé 2.
Les contacts: la et 1b, dits contacts de surréglage, dépendent d'un contaoteur 1, dit de surréglage (placé sur les circuits de contrôle qui seront décrits- par la,,.,suite et qui ont été représentés sur la figure 4).
En service normal, les oontacts de surréglage sont ouverts s'il s'agit du circuit d'excitation 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'excitation 3 en tenant compte de la position normale (qui vient d'être indiquée) des contacts
<Desc/Clms Page number 8>
de surréglage la et 1b.
Lors de la montée en vitesse (et jusqu'à obtention de la vitesse désirée V1),les contacts de surréglage sont mainte- nus en position inverse de celle qu'ils doivent conserver en . service normal, c'est-à-dire que, pendant la montée en vitesse, les contacts de surréglage sont maintenus fermés s'il s'agit du circuit d'excitation d'une génératrice et sont maintenus ou- verts s'il s'agit du circuit d'excitation d'un moteur.
On a vue que, s'il s'agit d'un moteur, pour réaliser une montée en vitesse sur une caractéristique de vitesse V1 supérieure à la vitesse désirée V1, il convient d.e réaliser cette montée en vitesse suivant une caractéristique de réduc- tion dechamp i'1-i'2,au lieu dela caractéristique normale i'1-i1 et telle que i'2 est inférieur à i1.
Dans ce cas,. pendant la montée en vitesse, la résis- tance du circuit d'excitation devra donc être supérieure à celle de ce même circuit en service normal, et les contacts de surréglage la et 1b seront maintenus ouverts, la résistance totale du circuit d'alimentation correspondant alors à l'inten- sité : i'2 (en régime étnbli).
En service normal (contacts la et 1b fermés), la résis- tance totale du circuit d'excitation correspondra à l'intensité il (en régime établi).
In versement, on a vu que, s'il s'agit d'une génératrice, pour réaliser une montée en vitesse sur une caractéristique de vitesse V2 supérieure à la vitesse désirée V1, il convient de réaliser cette montée em vitesse suivant une caractéristique d'augmentation de champ : i1 - i2, au lieu de la caractéristi- que normale : i1 - i'1, i2 étant supérieur à i'1.
Dans ce cas, pendant la monée en vitesse, la résistance
<Desc/Clms Page number 9>
du circuit d'excitation devra être inférieure à celle de ce même circuit en service normal, et les. contacts, de surréglage la et 1b seront maintenus fermés, la résistance totale du cir- cuit d'excitation correspondant alors à l'intensité i2 (en régime établi),
En service normal, (contacts la et 1b ouverts), la ré- sistance totale du circuit d'excitation correspondra à l'inten- sité i'1 (en régime établi).
Le dispositif adapté pour réaliser,le surréglage, qu'il s'agisse de l'excitation d'un moteur ou d'une génératrice,, re- pose sur les considérations 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'excita- tion 3 est généralement beaucoup plus grande que celle de l'enroulement 12, surtout si les variations .de vitesse deman- 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 totalité du rhéos- tat 3, le contact de surréglage la est pratiquement sans action sur le circuit car ce curseur court-circuite en même temps la résistance 5; le contact de surréglage 1b agit seul, et la valeur ohmique de la portion court-circuitée par ce contact se déterminera suivant l'importance du surrélage désiré lors de l'emploi du champ maximum*
Ce peut âtre, par exemple :10, 15 ou 20% de l'inten- sité correspondant à ce champ.
Lorsqu'au contraire, le curseur 4 laisse en service la totalité ou une part importante du ostat d'excitation 3, l'action du contact de surréglage 1b est pratiquement nulle,
<Desc/Clms Page number 10>
tandis que celle du contact de surréglage 1a devient prépondé- rante, étant donné les valeurs relatives de la résistance 2 et du rhéostat 3.
On déte minera la valeur ohmique de la résistance 5 suivant l'importance du surréglage désiré lors de l'emploi du champ réduit,
Ce peut être, par exemple, 10, 15 ou 20% de l'intensi- té correspondant à ce champ, ou toute autre valeur, d'ailleurs indépendante de celle choisie lors de l'emploi du champ maximum.
Par l'emploi judicieux des résistances 2 et 5, on peut également réaliser un surréglage pratiquement constant d'un bout à l'au- tre du réglage du rhéostat 3.
On remarquera que la présence des résistances 2 et 5 permet, par l'ajustement de leurs valeurs ohmiques,de corriger de façon simple et pratiaue, d'un bout à l'autre de la gamme de réglage, les caractéristiques du circuit d'excitation dont les valeurs , prédéterminées par le calcul, demandent généralement à être ajustées lors des essais du matériels b) Dispositif utilisé pour limiter la montée en vitesse à la vitesse désirée V1.
Le contacteur de surréglage 1 qui porte les contacts-. la et 1b précités, est contrôlé par le contact 6a d'un relais différentiel comportant deux bobinages en opposition : 6 et 6' (voir figure 4).
Le bobinage 6' est pris sur le circuit d'une magnéto 7 à courant continu entraînée, directement ou non, par le moteur et utilisée comme tachymètre de l'appareil commandéLes ampè- res-tours de ce premier bobinage sont, à tout instant proportion- nels à la VITESSE REELLE du moteur*
Le bobinage 6, en opposition avec le premier bobinage 6',
<Desc/Clms Page number 11>
est alimenté par un'circuit à'tension constante (réseau ou exci- tation du groupe Léonard, suivant le cas), et à résistance va- riable, dont l'intensité est proportionnelle à la vitesse dési- ré e V1.
Cette intensité proportionnelle à la vitesse désirée est obtenue par l'emploi d'un rhéostat auxiliaire 8 mécanique- ment solidaire du rhéostat de champ 3 du moteur,(vu de la géné- ratrioe), de sorte que lea ampères-tours de ce second bobinage 6 sont proportionnels à la vitesse V1 que l'on désire obtenir pour le moteur.
Pratiquement,, le rhéostat de champ 3 et le rhéostat auxiliaire 8 peuvent généralement avoir un curseur électrique- ment commun, ce qui simplifie la réalisation de ce rhéostat double,
Sur le schéma de la figure 4, Il désigne un volt-mètre gradué en tours ou mètres/minute, voltmètre qui est placé en parallèle sur le circuit de la magnéto 7 entraînée par le moteur.
Le'fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant t
Dès la fermeture du circuit, les ampères.-tours du bobi- nage 6 mettent en action le relais différentiel 6-6'.
La mise en action du relais différentiel déplace son contact 6a à fermeture (ou à ouverture), ce qui a pour effet de provoquer (ou de faire cesser) l'excitation du contacteurl, suivant que le surréglage, a lieu pour la fermeture (ou l'ouver- ture) des contacts, la et 1b, o'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 vitesse du moteur,, les ampères-tours, du bobinage 6' croissent (circuit tachymètre)-,
<Desc/Clms Page number 12>
ils sont, à tout instant, comme on l'a vu, proportionnels à la vitesse réelle du moteur.
Lorsque celle-ci atteint la valeur désirée V1,réglée par le rhéostat d'excitation, les ampères-tours des deux bobi- nages 6 et 6' sont égaux* Comme 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 ressort de rappel.
On conçoit que le contact 6a pourrait être indifférem- ment à fermeture ou à ouverture, quelle que soit la nature du circuit d'excitation envisagée; il suffirait alors que les contacts de surréglage la. et Il? soient eux-mêmes à ouverture ou à fermeture, suivant la position à obtenir des contacts la et 1b pendant le surréglage.
Sur le schéma de la figure 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 reste- rait abusivement en service, et la vitesse pourrait orottre jusqu'à la vitesse V2 correspondant à la caractéristique du sur- réglage (diagramme dp la figure 2).
Le schéma de la figure 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'en- roulement 6' du relais différentiels Le contact 9a de ce re- lais 9 contrôle le contact 6a du relais différentiel.,
Le contact 9a est shunté par le contact chronométrique
<Desc/Clms Page number 13>
à ouverture 10, temporisé à l'ouverture, placé sur le 'contacteur de marche.
Le relais, 9 est tel que, même pour la vitesse minimum de régime du moteur, la fermeture de son contact 9a ait lieu avant l'ouverture du contact chronométrique 10 et permet, d'as- surer l'alimentation du contacteur de surréglage 1 aussit8t que se produit la fermeture du contact 6a du relais différentiel.
En cas de coupure ou de mauvais contact sur le circuit tachymètre, le relais différentiel, mis en action par le bobi- nage 6, ne pourrait plus être mis hors d'action,le bobinage 6' n'étant pas alimenté dans l'hypothèse envisagée. Le relais 9, n'étant pas non plus alimenté, puisqu'il est également placé sur le circuit tachymètre supposé coupée le contact 9a restera ou- vert, et lors de l'ouverture de contact ohronomètrique 10 le contacteur 1 cessera d'être exoité, ce qui aura pour effet de supprimer le surréglage.
La montas en vitesse continuera alors; suivant une caractéristique normale ;: O- V1, au lieu d'avoir lieu suivant une caractéristique supérieure t 0 - V2 (diagramme de la figure 2), autrement dit, en cas de dérangement dans l'ap- pareillage de montée en vitesse rapide conforme à l'invention, le fonctionnement redeviendrait simplement normal,, tel qu'il était antérieurement.
Si le contact 6a était un contact à ouverture, un dis- poqitif analogue serait appliqué, mais avec cette différence que le contact 9a serait un contact à ouverture et disposé en parallèle aveo le contact 6a, ces deux contacts étant eux-mêmes en série avec un contact'chronométrique à fermeture 10 tempo- risé à la fermeture.
On'voit d'après ce qui précède que le procédé et l'ap- pareillage qui font l'objet de l'invention permettent, d'obtenir
<Desc/Clms Page number 14>
une montée en vitesse très rapide, aussi bien dans les moteurs 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 ce procédé et cet appareillage sont également applicables aux moteurs à courant continu à variation de vitesse simultanément par le champ et par la tension. On voit également que 19appareillage comporte en outre un dispositif de sécurité qui empêche la vi- tesse du moteur de croître au-delà de la valeur de régime fixée en cas de dérangement de 1'appareillage de montée en vitesse rapide
Le procédé et l'appareillage ci-dessus décrits- s'appli- quent particulièrement, bien que non exclusivement, aux moteurs de commande de machines-outils tels que raboteuses- où ils permet- tent de réaliser un gain de temps- appréciable dans la partie active de la course de la machine et une plus grande vitesse de fonctionnement,
plus spécialement dans les machines à fai- ble 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 stabilisée, ce qui empêchait l'accroissement du ren- dement de telles machines*La présente invention permet de remédier à cet inconvénient
Il est entendu toutefois que ladite invention 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 quet lami- noirs, machines d'extraction, ascenseurs,machines d'imprimerie machines à papier, machines textiles, etc....
<Desc/Clms Page number 15>
Il est évident en outre que des modifications pourraient être apportées dans les détails de réalisation de l'appareillage décrit et représenté, spécialement pour tenir compte de 1'appli- . cation envisagée, sans; que l'économie générale de l'invention s'en trouve pour cela altérée..
Il est à noter enfin que les, caractéristiques générales. de la présente invention pourraient être également combinées avec tout ou partie des caractéristiques décrites dans les demandes de brevets français déposées par les demandeurs le
24 Juin 1941 pour "Dispositif permettant d'assurer une réparti- tion convenable des charges entre des machine$ électriques, à cou- rant continu'* et le 15 Décembre 1941 pour "Perfectionnements aux moteurs électriques à courant continu à variation' de vi- tesse par le champ et à leur appareillage de commande".
-REVENDICATIONS -
1 ) Procédé pour obtenir une montée en vitesse rapide des moteurs à courant continu à variation de vitesse par le champ ou par la tension ( ou simultanément par les deux) pro- cédé essentiellement caractérisé par le fait qu'on effectue cette montée en vitesse suivant une caractéristique de vitesse
V2 supérieure à la vitesse recherchée V1 jusqu'à l'obtention de cette vitesse V1, la caractéristique de vitesse V2 étant alors, abandonnée pour maintenir la valeur V1 désirée.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
Improvements to engines. with a continuous current in order to obtain a rapid increase in speed.
EMI1.1
In the patent application # filed by the applicants. December 1st, 1941 under the number $ µ, q8flµ 'for "Perfeotionne-,'?. - / '' a '%.
. mounted to the motors: electric with direct current with variation of
EMI1.2
..speed through the field and to their. control apparatus ", a device has been described to obtain a rapid increase in speed in the motors, of the type in question * The method used for this purpose essentially consisted in carrying out the increase in speed according to a characteristic greater than that of the
EMI1.3
speed which should be normally achieved and a. change to the latter speed by modifying or flattening said
<Desc / Clms Page number 2>
higher speed characteristic.
For this, we introduced into the excitation circuit, shortly after starting, an additional resistance tending to reduce the field beyond the value corresponding to the speed to be reached, then to eliminate, at a given moment. this additional resistance, so that in the end the final field reduction is that which corresponds to the speed to be reached.
The object of the present invention is to apply a process analogous to that which has just been recalled to direct current motors with variable speed by voltage (Léonard group) or with variable speed simultaneously by the field and by voltage.
The invention is also aimed at improvements to the apparatus described in the aforementioned patent application in order to obtain this rapid increase in speed, said improved apparatus also being applicable, with a few variants, as well to gasoline engines. speed variation by voltage (or by field and voltage simultaneously) than by field speed variation motors.
The improved equipment which is the object of the invention essentially comprises:
1) two so-called over-setting resistors, one in series and the other in parallel with the excitation rheostat (of the Leonardo group motor or generator) t
2) two so-called over-setting contacts are mounted in the circuit of one of the aforementioned resistors, momentarily introduced in parallel with the field rheostat in the excitation circuit (or momentarily isolated), one of the terminals * of each of these two contacts being connected respectively to each of the terminals;
of the aforementioned second resistor mounted in series with said rheostat and capable of being short-circuited in whole or in part by
<Desc / Clms Page number 3>
the two over-setting contacts;
30) an over-setting switch controlling the two contacts: mentioned above and placed in a circuit comprising a contact actuated by a differential relay whose windings are energized; one by a constant voltage circuit (network or exciter of the Leonardo group) and of variable resistance whose intensity is proportional to the desired speed, the other, whose intensity is at each moment a proportion - nelle at the actual speed of the motor, being powered by a magneto driven by said motor;
4) a safety device making it possible to suppress the action of the over-adjustment device in the event that the circuit of the aforementioned magneto should be cut * -
In the accompanying drawing, there is shown schematically and by way of example only, an embodiment of the invention.
On this drawing;
FIG. 1 is a diagram showing the increase in the field of the generator of a Leonardo group, with use of an over-adjustment device, in accordance with the invention and without use of this device;
Figure 1a is a similar diagram but relating to field reduction in a field speed variation motor.
FIG. 2 is a diagram giving the value of the speed V as a function of the stroke 0 of a member driven with; over-adjustment and without over-adjustment;
FIG. 3 is a diagram of the excitation circuit improved according to the invention for a motor with variable speed by the field;
<Desc / Clms Page number 4>
FIG. 4 is a diagram of the control circuits for the control of the oversetting contacts shown in FIG. 3.
Figures la and 2 are diagrams which recall the process described in the aforementioned Swiss patent application for obtaining a rapid increase in speed in DC motors with variable speed by the field, while FIG. 1 is a diagram which shows the application of a similar process for direct current motors with speed variation by voltage (Léonard group).
We will first of all refer to these diagrams to describe, and, as regards the motors with variable speed by the field, recall the method of rapid increase in speed used in accordance with the invention.
It is known that in direct current motors with variable speed by the field or by the voltage, the speed changes are obtained by the variation of the current in an inductor circuit having a large self! - the excitation circuit of a motor in the first case; - the excitation circuit of a generator in the second case.
The variations of intensity in such circuits are not instantaneous and are a function of time. In the diagram of FIG. 1, the variation in intensity i as a function of time t has been shown in thin lines, during the increase in intensity from il to i'1 and, partly in strong lines, part in dotted lines, the increase in intensity of i1à (i2 (i2> i'1) in the excitation circuit of the general trice of a Leonardo group.
On the diagram in figure 1a,
<Desc / Clms Page number 5>
this same variation in intensity is also shown in fine lines, when the intensity of il 1 is lowered to i1, and, partly in strong lines, part in dotted lines, the lowering of the intensity of il 1 to il 2 (i'2 <il) in the excitation circuit of a variable speed motor by the field
In figure 1 (motors with variable speed by voltage), we see that by following: the curve i1-i2, we obtain the value i'1 after a time t'1 shorter than the time t1 recorded for the normal rise from he to i'1.
To quickly obtain a variation in intensity from i1 to 1'1 'we can therefore use a higher characteristic: i1-i2, and quit it when we reach the value: i'1, as we have shown. in strong lines: on the diagram of figure 1. conversely, on the diagram of figure la (motors with speed variation by the field), to quickly obtain a variation of intensity from, i'1 to il, we can use a lower characteristic i'1-i'2, and quit it when we reach the value il we see that we get the value il on the curve i'1-i'2 in a time t'2 more short than the time t recorded for the normal descent from i'1 to il.
The variation from i'1 to i1 (FIG. La) can represent the field reduction necessary to reach the speed V1 sought with a motor with speed variation by the field; Likewise, the variation from i1 to i'1 (FIG. 1) can represent the increase in field strength of the generator of a Leonardo group to obtain the speed V1 sought at the motor controlled by this group. The intensities i (figure 1) and i'2 figure la) would correspond, in the two cases considered, to a speed V2 greater than V1.
<Desc / Clms Page number 6>
The use of the intensity characteristics indicated above (curves in strong lines in FIGS. 1 and 1a) to obtain more quickly the variations in intensity necessary for the increase in speed of a motor, thus lead to this increase in speed. speed on a speed characteristic V2 greater than the desired speed V1.
This is what we represented on the. diagram of FIG. 2 which represents the speed V of the engine, or of a member driven by it, as a function of the stroke C traveled by this member.
To obtain a speed V1, the course C1 is traversed normally, according to the normal characteristic, represented in thin lines.
To obtain a speed V2 greater than V1, the course C2 is normally traversed, according to the characteristic shown partly in solid lines, partly in dotted lines. It can be seen that, on this characteristic V, the speed V1 is attained over a stroke C'1 less than C1.
The process used, according to the invention, to obtain. a rapid rise in speed, both in the engines. speed variation by the voltage than in motors with speed variation by the field, consists, when one wishes to obtain a speed V1, in carrying out a speed increase on a higher characteristic V2, up to l 'obtaining the desired speed V1, and then maintaining this speed V1, following the accelerated characteristic shown in solid lines in the diagram of FIG. 2.
We will now describe the improved equipment which can be used, in accordance with the invention, for the implementation of the method which has just been indicated. We will describe
<Desc / Clms Page number 7>
first the part of this equipment used to obtain the increase in speed on a higher characteristic V2 and then that which is used to limit the increase in speed to the desired speed V1. a) Device used to achieve a speed increase on a higher characteristic V2.
In its general characters ,. this device is the same whether the speed variation takes place by variation of the motor field, or by voltage variation (that is to say, in the latter case, by variation of the field of a generator).
The diagram of the excitation circuit (of the motor or of the generator) as modified in accordance with the invention is shown in FIG. 3. This circuit comprises: the excitation winding 12, a fixed resistor 2, an excitation rheostat 3 adjustable by means of a slider 4. A contact allows it, when it is closed, to put a fixed resistor 5 in parallel on the excitation rheostat 3; a second contact 1b, closed at the same time; that allows, when closed, to short-circuit all or part of the fixed resistor 2.
The contacts: 1a and 1b, known as over-adjustment contacts, depend on a contactor 1, known as over-adjustment (placed on the control circuits which will be described by the ,,., Continued and which have been shown in FIG. 4) .
In normal service, the over-setting oontacts are open if it is the excitation circuit of a generator and closed if it is the excitation circuit of a motor,
The ohmic values of the fixed resistors 2 and 5 and of the excitation rheostat 3 are determined taking into account the normal position (which has just been indicated) of the contacts.
<Desc / Clms Page number 8>
adjustment the and 1b.
When speeding up (and until the desired speed V1 is obtained), the over-setting contacts are kept in the opposite position from that which they should keep in. normal service, that is to say that, during the increase in speed, the over-setting contacts are kept closed if it is the excitation circuit of a generator and are kept open if they are 'is the excitation circuit of a motor.
It has been seen that, in the case of a motor, to achieve a speed increase on a speed characteristic V1 greater than the desired speed V1, this speed increase should be carried out according to a reduction characteristic. decfield i'1-i'2, instead of the normal characteristic i'1-i1 and such that i'2 is less than i1.
In that case,. during the increase in speed, the resistance of the excitation circuit must therefore be greater than that of this same circuit in normal service, and the over-setting contacts la and 1b will be kept open, the total resistance of the corresponding supply circuit then at the intensity: i'2 (in closed regime).
In normal service (contacts la and 1b closed), the total resistance of the excitation circuit will correspond to the current il (in steady state).
Conversely, we have seen that, if it is a generator, to achieve a speed increase on a speed characteristic V2 greater than the desired speed V1, it is advisable to carry out this speed increase according to a characteristic of 'increase in field: i1 - i2, instead of the normal characteristic: i1 - i'1, i2 being greater than i'1.
In this case, during the speed change, the resistance
<Desc / Clms Page number 9>
of the excitation circuit must be lower than that of the same circuit in normal service, and the. over-setting contacts 1a and 1b will be kept closed, the total resistance of the excitation circuit then corresponding to the current i2 (in steady state),
In normal service (contacts la and 1b open), the total resistance of the excitation circuit will correspond to the current i'1 (in steady state).
The device adapted to carry out the over-adjustment, whether it is a question of the excitation of a motor or of a generator, is based on the following considerations:
The ohmic value of the fixed resistor 2 is less (or at most equal) that of the excitation winding 12.
On the contrary, the ohmic value of the excitation rheostat 3 is generally much greater than that of the winding 12, especially if the required speed variations are large, given the low value of the resistor 2 by compared to that of the rheostat 3.
When the slider 4 short-circuits all of the rheostat 3, the over-setting contact 1a has practically no action on the circuit because this slider simultaneously short-circuits resistor 5; the over-setting contact 1b acts alone, and the ohmic value of the portion short-circuited by this contact will be determined according to the extent of the desired over-setting when using the maximum field *
This can be, for example: 10, 15 or 20% of the intensity corresponding to this field.
When, on the contrary, the slider 4 leaves all or a large part of the excitation ostat 3 in service, the action of the over-adjustment contact 1b is practically zero,
<Desc / Clms Page number 10>
while that of over-setting contact 1a becomes predominant, given the relative values of resistor 2 and rheostat 3.
The ohmic value of resistor 5 will be determined according to the extent of the desired over-adjustment when using the reduced field,
This can be, for example, 10, 15 or 20% of the intensity corresponding to this field, or any other value, moreover independent of that chosen when using the maximum field.
By the judicious use of resistors 2 and 5, it is also possible to achieve a practically constant over-adjustment from one end to the other of the adjustment of the rheostat 3.
It will be noted that the presence of resistors 2 and 5 makes it possible, by adjusting their ohmic values, to correct in a simple and practical way, from one end of the adjustment range to the other, the characteristics of the excitation circuit. the values of which, predetermined by calculation, generally need to be adjusted during equipment tests b) Device used to limit the increase in speed to the desired speed V1.
The over-setting switch 1 which carries the contacts -. 1a and 1b above, is controlled by the contact 6a of a differential relay comprising two opposing coils: 6 and 6 '(see FIG. 4).
The winding 6 'is taken from the circuit of a direct current magneto 7 driven, directly or not, by the motor and used as the tachometer of the controlled device. The amperes-turns of this first winding are, at all times, proportion - nels at ACTUAL engine SPEED *
The coil 6, in opposition to the first coil 6 ',
<Desc / Clms Page number 11>
is supplied by a constant voltage circuit (network or Leonardo group excitation, as the case may be), and variable resistance, the intensity of which is proportional to the desired speed V1.
This intensity proportional to the desired speed is obtained by the use of an auxiliary rheostat 8 mechanically secured to the field rheostat 3 of the motor, (seen from the generator), so that the ampere-turns of this second winding 6 are proportional to the speed V1 that it is desired to obtain for the motor.
In practice, the field rheostat 3 and the auxiliary rheostat 8 can generally have an electrically common cursor, which simplifies the production of this double rheostat,
In the diagram of FIG. 4, it designates a volt-meter graduated in revolutions or meters / minute, a voltmeter which is placed in parallel on the circuit of the magneto 7 driven by the motor.
The operation of the device which has just been described is the following t
As soon as the circuit is closed, the ampere-turns of the winding 6 activate the differential relay 6-6 '.
Activation of the differential relay moves its contact 6a to closing (or opening), which has the effect of causing (or stopping) the excitation of the contactor, depending on whether the over-adjustment takes place for closing (or the opening) of the contacts, 1a and 1b, that is to say, depending on whether it is the excitation circuit of a Leonardo group generator, (or of a variable-speed motor. speed through the field).
As the engine speed increases, the ampere-turns of the winding 6 'increase (tachometer circuit) -,
<Desc / Clms Page number 12>
they are, at all times, as we have seen, proportional to the real speed of the engine.
When this reaches the desired value V1, set by the excitation rheostat, the ampere-turns of the two windings 6 and 6 'are equal * As they are in opposition, their result is zero ;: and the differential relay , previously put into action by the coil 6, is put out of action under the effect of a return spring.
It will be understood that the contact 6a could be either closed or open, whatever the nature of the excitation circuit envisaged; then it would suffice for the over-setting contacts 1a. and he? are themselves open or closed, depending on the position to be obtained of contacts 1a and 1b during over-adjustment.
In the diagram of FIG. 4, there is also shown a safety device which can be added to the over-adjustment device, and intended to eliminate this over-adjustment in the event that the tachometer circuit should come to be cut. In this case, and without this safety device, the over-adjustment would remain in service improperly, and the speed could go up to the speed V2 corresponding to the characteristic of the over-adjustment (diagram dp in figure 2).
The diagram of FIG. 4 represents, by way of example, the safety device applied in case. contact 6a of the differential relay is a normally open contact.
This device comprises: a relay whose winding 9, on the tachometer circuit, is connected in series with; the winding 6 'of the differential relay Contact 9a of this relay 9 controls contact 6a of the differential relay.,
Contact 9a is bypassed by the chronometric contact
<Desc / Clms Page number 13>
opening 10, delayed opening, placed on the start contactor.
The relay, 9 is such that, even for the minimum engine speed, the closing of its contact 9a takes place before the opening of the chronometer contact 10 and makes it possible to ensure the supply of the over-setting contactor 1. as soon as contact 6a of the differential relay closes.
In the event of an interruption or poor contact on the tachometer circuit, the differential relay, activated by winding 6, could no longer be put out of action, winding 6 'not being supplied in the event of considered. Relay 9, not being powered either, since it is also placed on the tachometer circuit supposed to be cut off, contact 9a will remain open, and when ohronometric contact 10 opens, contactor 1 will cease to be activated. , which will remove the over-setting.
The high speed will then continue; according to a normal characteristic;: O- V1, instead of taking place according to a higher characteristic t 0 - V2 (diagram in figure 2), in other words, in the event of a fault in the high speed increase device according to the invention, the operation would simply return to normal, as it was previously.
If the contact 6a were an NC contact, a similar device would be applied, but with the difference that the contact 9a would be an NC contact and arranged in parallel with the contact 6a, these two contacts themselves being in series with a closing chrononometric contact 10 delayed on closing.
It can be seen from the foregoing that the process and the apparatus which are the subject of the invention make it possible to obtain
<Desc / Clms Page number 14>
a very rapid increase in speed, both in direct current motors with variable speed by voltage (Léonard group) and in direct current motors with variable speed by the field.
It is further evident that this method and this apparatus are also applicable to direct current motors varying in speed simultaneously by the field and by the voltage. It can also be seen that the apparatus further comprises a safety device which prevents the engine speed from increasing beyond the set speed value in the event of a fault with the rapid upshifting apparatus.
The method and apparatus described above apply particularly, although not exclusively, to the control motors of machine tools such as planers - where they allow to achieve an appreciable saving of time in the process. active part of the machine stroke and higher operating speed,
more especially in short stroke machines; in previous machines in fact, given this short stroke and the relatively slow increase in speed, there was no time to bring, before the end of the stroke) the planer table, for example, to a working speed high and stabilized, which prevented the increase in the output of such machines * The present invention overcomes this drawback
It is understood, however, that the said invention applies not only to the control of such machine-tools, but to that of all other apparatus or machines, especially to machines and apparatus with reciprocating movements such as rollers, milling machines. extraction, elevators, printing machines, paper machines, textile machines, etc.
<Desc / Clms Page number 15>
It is further evident that modifications could be made in the construction details of the apparatus described and shown, especially to take account of the application. cation envisaged, without; that the general economy of the invention is thereby altered ..
Finally, it should be noted that the general characteristics. of the present invention could also be combined with all or part of the characteristics described in the French patent applications filed by the applicants on
June 24, 1941 for "Device making it possible to ensure a suitable distribution of the loads between electric machines, with direct current '* and December 15, 1941 for" Improvements to the electric motors with direct current with variation' of speed. tesse by the field and to their control equipment ".
-CLAIMS -
1) Process for obtaining a rapid increase in speed of direct current motors with variable speed by the field or by the voltage (or simultaneously by both) process essentially characterized by the fact that this increase in speed is carried out according to a speed characteristic
V2 greater than the desired speed V1 until this speed V1 is obtained, the speed characteristic V2 then being abandoned in order to maintain the desired value V1.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.