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PERFECTIONNEMENT AUX COMMANDES ELECTROMECANIQUES A PLUSIEURS MOTEURS
ELECTRIQUES.
La présente invention est relative à des perfectionnements, changements et additions a.celle faisant l'objet du brevet principal et concerne particulièrement le contrôle des moteurs dits jumeaux, attaquant chacun un cylindre de laminoir, spécialement lorsque les moteurs sont respectivement alimentés par des transmissions Ward-Léonard.
Comme expliqué dans le brevet principal, il est nécessaire, dans le cas d'attaque de chaque cylindre par un moteur, d'assurer d'une part une synchronisation suffisante de la vitesse à vide des deux moteurs d'entraînement des cylindres de laminage et, d'autre part, en période d'ac- célération, de ralentissement et de travail de laminage, de réaliser l'é- galisation des couples des moteurs.
Le brevet principal revendique des moyens de réalisation de ces conditions. '
Le présent perfectionnement est essentiellement caractérisé en ce que le maintien du rapport, entre elles, des vitesses à vide des moteurs étant réalisé par une action différentielle agissant sur les excitations des génératrices Ward-Léonard et contrôlée par la pleine valeur de l'écart pouvant exister entre les tensions appliquées aux induits des moteurs, grâce à la réalisation d'un point commun entre les balais de même signe de ces induits et ce rapport pouvant être ajusté, au départ, par actions dif- férentielles sur les excitations des moteurs, l'égalisation des couples fournis par ceux-ci en charge, est assurée par une action différentielle agissant sur les excitations des génératrices Léonard et contrôlée par 1' écart entre les courants débités par celles-ci;
des ajustages effectués en sens inverse sur ces deux actions différentielles agissant sur les excita- tions des génératrices Ward-Léonard, permettent de modifier à volonté l'ef- ficacité relative des réglages des vitesses à vide et des couples en char- ge, de manière à choisir la combinaison qui, dans chaque cas particulier, donne le meilleur résultat pratique.
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La Figure 1 représente schématiquement un exemple., donne à titre non limitatifde mise en oeuvre de l'invention, dans un équipement de com- mande de chacun des deux cylindres d'une cage de laminoir réversible par un moteur à courant continu alimenté par une génératrice Ward-Léonard, les deux moteurs étant supposés identiques.
Les deux moteurs., 1 et 2, sont respectivement alimentés par les génératrices Ward-Léonard 3 et 4 (les moteurs actionnant celles-ci n' ont pas été figurés).
Les enroulements inducteurs, 5 et 6, respectivement des généra- trices 3 et 4, ont été supposés alimentés directement et respectivement par les amplidynes 7 et 8, à réaction d'induit secondaire exactement neutralisée.
Les enroulements inducteurs 9 et 10, respectivement des moteurs 1 et 2,sont alimentés par la source de tension constante 11, à travers les amplidynes 12 et 13,montées en survoltrices-dévoltrices.
Les deux amplidynes 7 & 8 sont contrôlées identiquement par le potentiomètre 14, alimenté par la source à tension constante 11 et action- né par le levier de manoeuvre de 3' équipement; ce potentiomètre 14 alimente et contrôle directement les enroulements magnétisants de commande, 15 & 16, des amplidynes. Lorsque la tension des génératrices 3 & 4 est stabilisée à sa valeur de régime, les ampères-tours de 15 et de 16 sont respectivement équilibrés par ceux fournis par les enroulements voltmétriques 17 & 18 bran- chés, à travers de fortes résistances., aux bornes des génératrices 3 & 4.
Tant que ce régime n'est pas établie les amplidynes 7 & 8 sont soumises à ;L'action des enroulements 19 & 20 alimentés respectivement par les enroule- ments secondaires 21 & 22 montés sur les noyaux polaires des génératrices 3 et 4. Les tensions, induites dans 21 et dans 22 étant respectivement pro- portionnelles à la valeur du taux de la variation., par rapport au temps., du flux dans 3 & 4, donne une image précise de 1-'accélération imposée aux moteurs 1 et 2; par réglage des résistances prévues dans les circuits 21-19 et 22-20, on peut aisément régler la rapidité de montée en tension de 3 et 4, donc celle de la montée en vitesse des moteurs 1 & 2.
Si, pour une raison imprévue - serrage excessif ou lingot trop froid par exemple - l'accélération ainsi réglée se trouvait être excessive, les enroulements 23 & 24, alimentés par les enroulements secondaires des inductances 25 & 26, dont les enroulements primaires- sont respectivement traversés par le courant principale interviendraient par l'effet du taux de variation, par rapport au temps de l'intensité de ce courant principale d'une manière d' autant plus active que la rapidité de montée de cette intensité serait plus élevée;
il en résulterait immédiatement un freinage temporaire de la vites- se de montée en tension et même)! dans les cas limites)) une inversion de tendance de la tension qui imposerait aux moteurs 1 & 2 de libérer une fraction de leur force vive pour accroître le couple appliqué aux cylindres.
Il va de soi que cette action ne peut être que temporaire et que si le couple demandé reste excessif,, les protections habituelles de- vront intervenir pour provoquer le déclenchement des disjoncteurs qui met- tra 1-'équipement à l'arrêt. On peut remarquer., en autre, qu'une fraction de l'enroulement secondaire des inductances 25 & 26 est directement fer- mée sur les balais secondaires des ampUdynes 7 & 8, balais qui sont ha- bituellement réunis en court-circuit.
Le but de ce montage est d'obtenir une plus grande rapidité d'action de l'effet du taux de variations par rap- port au tempsde l'intensité du courant principal en évitant le retard de l'étage de contrôle; l'importance des puissances mises en jeux dans 25 & 26, lorsque la rapidité de montée du courant est grande., permet en ef- fet de disposer sur les secondaires de ces inductances d'une énergie suf- fisante pour permettre 1-'attaque directe du second étage d'amplification de 7 et de 8.
Dans ces conditions,, Inaction de 23 et de 24, bien que plus tardive, ., permet de prolonger Inefficacité de la disposition et au besoin d'en amplifier l'effet en jouant sur la valeur des résistances prévues dans leur circuit.
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Il reste à assurer., conformément aux perfectionnements objet de l'invention, l'égalisation rigoureuse des vitesses tangentielles des deux cylindres de laminoir (dont les diamètres peuvent différer jusqu'à 8 à 10 %, par suite d'usure inégale), qui sont séparément actionnés par les moteurs 1 & 2, lorsque ceux-ci tournent à vide et ensuite l'égalisa- tion des efforts fournis par les moteurs lorsque le lingot est pris par les cylindres.,
L'égalisation des vitesses à vide est obtenue,, d'une part, par l'égalisation rigoureuse des tensions à vide de 3 & 4 et d'autre part, par action différentielle sur les champs des moteurs (ajustée chaque fois qu'un cylindre est changé).
L'égalisation rigoureuse des tensions à vide de 3 & 4 est réalisée très simplement par le jeu des enroulements d'égalisation, 27 & 28, montés respectivement sur les amplidynes 7 & 8. A cet effet, un point commun 29 est créé entre des balais de même signe., ici les balais négatifs, des moteurs 1 & 2 et le circuit des enroulements 27 & 28, montés entre eux en série, est dérivé entre les autres balais, ici les balais positifs,les ampères-tours créés respectivement par les enroulements 27 & 28 sur les amplidynes 7 & 8 étant de sens opposés entre eux.
La création du point commun 29 permet ainsi d'appliquer au circuit voltmétrique com- portant 27 & 28,la pleine valeur de l'écart pouvant exister entre les ten- sions appliquées aux induits de 1 et de 2, les ampères-tours créés par cet écart dans celui des enroulements 27 & 28, qui correspond à la génératrice donnant la tension la plus faible, agissant sur l'amplidyne correspondante pour augmenter cette tension., et les ampères-leurs créés en même temps dans l'autre enroulement agissant en sens contraire sur l'amplidyne exci- tatrice de l'autre génératrice.
Cette disposition, qui est d'une grande sensibilité, permet de réaliser une égalisation rigoureuse des tensions appliquées à 1 & 2.
L'action différentielle sur les champs des moteurs 1 & 2 est ob- tenue à l'aide de deux résistances potentiométriques., à commandes conjuguées.
L'une de ces résistances 30, agit sur la répartition des courants d'exci- tation des enroulements 31 & 32 des amplidynes survoltrices-dévoltrices 12 & 13, courants qui déterminent ceux d'excitation de plein champ des moteurs 1 & 2, les amplidynes 12 & 13 étant supposées systématiquement sous-neutra- lisées.. L'autre résistance, 33, agit sur la répartition des courants d'ex- citation des enroulements 34 & 35 qui provoquent la désexcitation du moteur.
On peut ainsi.. par une répartition appropriée des résistances entre touches de ces deux résistances potentiométriques à commandes conju- guées, obtenir un écart constant en valeur relative entre les vitesses des deux moteurs quelle que soit l'importance de la désexcitation produite par la manoeuvre du rhéostat 36 commandée comme le potentiomètre 14, par l'appareil de manoeuvre de l'équipement,, On peut remarquer;
, à ce sujet, que la manoeuvre de désexcitation des moteurs par 36, dans l'équipement figuré, a été supposée électriquement freinée en cas de charge excessive par le jeu d'un amplificateur magnétique 37 cette disposition perfection- nant la manoeuvre de désexcitation faisant également un objet de la présen- te invention., on en comprendra mieux le fonctionnement en se reportant à la figure 2 qui représente l'application de cette disposition à un moteur à courant continu, mais il est bien entendu que la. réalisation décrite ne limite en rien la portée de l'invention et que toutes dispositions équiva- lentes devront être considérées comme faisant partie de l'invention.
On sait que, lorsqu'on diminue rapidement l'excitation d'un mo- teur à courant continu, en vue d'augmenter sa vitesseil peut se produire des surintensités dangereuses si le moteur est alors sous forte charge et n'accélère que lentement; cette éventualité risque notamment de se produire dans les moteurs à charge très variable, tels que ceux actionnant des la- minoirs réversibles.
Des inconvénients de même nature peuvent survenir d'une manière générale du fait d'une manoeuvre trop rapide (à la main ou automatiquement)
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d'un appareil de réglage d'excitation d'une machine électrique à courant continu, lorsque l'intensité du courant principal a, initialement, une valeur déjà 'élevée.
Les procédés cossus de compoundage (moteurs) ou d'anticompoun- dage (génératrices) ne permettent pas toujours de limiter dans des condi- tions satisfaisantes les surintensités en question. D'une part, en effet en agissant en fonction de la seule intensité du courante ils peuvent ris- quer de ralentir intempestivement le réglage; d'autre part, dans le cas de moteurs réversibles de grande puissance, leur mise en oeuvre peut nécessi- ter un appareillage d'inversion coûteux et de réalisation difficile.
La disposition représentée à titre d'exemple à la figure 2, a pour objet un nouveau procédé qui évite ces inconvénients.
Ce nouveau procédé est essentiellement caractérisée en ce que 1-'on fait intervenir' dans le circuit où s'effecte le réglage de l'excita- tion de la machine à protéger, une tension auxiliaire produite par un am- plificateur., magnétique ou autre, contrôlé par au moins deux enroulements ayant des ampères-tours de sens opposés et dont l'un est alimenté par un courant fonction directe du courant principal, tandis que l'autre est ali- mentépar un courant fonction directe du courant d'excitation, des redres- seurs ne permettant l'application effective de cette tension auxiliaire,
que lorsque les ampères-tours du premier enroulement de saturation sont pré- pondérants et que la dite tension auxiliaire a un sens tel qu'elle vient réduire 1-'effet de la manoeuvre de l'appareil de réglage, l'application effective de la tension auxiliaire se faisant ainsi pour des valeurs de 1-'intensité principale d'autant plus fortes que la machine a été moins désexcitée (moteurs) ou moins excitée (génératrices), un enroulement auxiliaire à courant fixe pouvant alors être utile pour faciliter le ré- glage.
Dans la disposition de la figure 2, on supposera que le moteur à courant continu représenté actionne un laminoir réversible (ce dernier n'étant pas figuré) et qu'il est alimenté par une génératrice Ward- Léonard (également non figurée).
Le moteur à courant continu, actionnant un laminoir réversible, est désigné par 102; son enroulement d'excitation, 116, est alimenté par une source à tension constante 126, à travers une amplidyne 117 montée en dévoltrice et supposée à réaction d'induit secondaire sous-neutralisée.
L'enroulement de commande, 118, de cette amplidyne est alimenté par la source à tension constante 126,par l'intermédiaire du rhéostat de manoeuvre 122, qui permet de réduire l'excitation du -moteur 102 pour réaliser les gran- des vitesses de laminage.
Pour régler le courant de plein flux, un enroulement 119, monté dans l'axe primaire de l'amplidyne 117 et alimenté, à travers la résistance 120, par la tension constante de 126, vient contre-balancer la sous-neutra- lisation de l'amplidyne., et cela jusqu'à l'obtention du courant d'excita- tion nécessaire.
Pour ne pas avoir une trop grande rapidité de réponse de l'amplidyne 117, on utilise un circuit d'asservissement 127-128,,
En vue d'éviter les surintensités dangereuses qui pourraient se produire si on provoquait, par la manoeuvre de 122, une désexcitation trop rapide de 102, alors que l'intensité du courant principal est déjà élevée, on met en oeuvre, par les dispositions suivantes, le procédé qui fait un des objets de la présente invention.
Ces dispositions comportent un amplificateur magnétique, dont les bobines deself-induction, à circuit magnétique saturable, sont désignées par 130 et 131; l'ensemble de ces bobines est dérivé aux bornes d'une résis- tance 125, montée en série dans le circuit de l'enroulement de commande 118 contrôlé par le rhéostat de manoeuvre, des redresseurs 132 & 133 ne laissant passer le courant que dans le sens pourlequel la tension ainsi fournie par l'amplificateur magnétique est dévoltrice par rapport à la tension de la source 126, a' est-à-dire augmente la chute de tension dans 125.
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L'amplificateur magnétique comporte deux enroulements de satura- tion de son circuit magnétique. L'un de ces enroulements, 134, est alimenté, à travers un pont de redresseurs 136, par un courant fonction directe du cou- rant principal du moteur 102;le pont 136 peut ainsi être dérivé aux bornes d'un shunt, inductif ou non., ou d'un enroulement (par exemple., ici.. l'enrou- lement 137 des pôles de commutation du moteur),parcouru par ce courant prin- 'cipal.
L'autre enroulement de saturation 135, dont les ampères-tours sont en opposition à ceux de 134, est alimenté, à travers une résistance ajustable 139, par la tension prise aux bornes d'un shunt 138, inductif ou non,. parcouru par le courant d'excitation du moteur 102.
Les nombres de spires respectifs des enroulements 134 & 135 sont choisis,compte tenu de l'ajustage de 139, de manière que les ampères-tours de 134 deviennent prépondérants quand, le moteur 102 étant à son excitation minimum (rhéostat 122 en court-circuit)., l'intensité du courant principal dépasse dans une certaine mesure,, par exemple de cinquante pour cent, l'in- tensité normale.
Dans ces conditionslorsqu'on agit sur le rhéostat 122 en vue de désexciter le moteur 102, c'est-à-dire lorsqu'on manoeuvre le rhéostat 122 de manière à réduire sa résistance, si les ampères-tours de 134 sont prépondérants sur ceux qui apparaissent dans 135 du fait de la variation réalisée dans le courant d'excitation du moteur 102, l'amplificateur magné- tique introduit aux bornes de 125 une tension qui accroit la chute de ten- sion se produisant déjà dans 125,ce qui réduit par conséquent le courant dans 118 et augmente l'intensité dans 116.,réduisant ainsi la désexcitation du moteur 102 etpar'conséquent., la surintensité principale.
Cette intervention de la tension de l'amplificateur magnétique se produit bien pour des valeurs de l'intensité du courant principal d'autant plus fortes que le moteur est moins désexcitée puisque la tension aux bornes de 138 et par conséquent les ampères-tours de 135, sont d'autant plus forts que le moteur 102 est moins désexcité.
En se reportant à la figure 1 et à la lumière des explications qui viennent d'être données au sujet de la figure 2, on comprendra aisément la façon dont intervient l'amplificateur magnétique 37 qui introduit.. par chute ohmique dans la résistance 38, une tension s'opposant à celle du ré- seau d'excitation; le pont de redresseur 39 permettant de dépolariser la charge et le courant d'opposition étant proportionnel au courant d'excita- tion de 1 et de 2, l'effet de freinage de la désexcitation est d'autant plus marqué que la vitesse est plus élevée, ce qui élimine tout risque d'altéra- tion de la commutation aux vitesses élevées.
L'égalisation des efforts fournis par les moteurs lorsque le lin- got est pris par les cylindres, est réalisée par le jeu des enroulements 40 & 41 montésdans des sens opposés., sur les amplidynes 7 & 8. L'ensem- ble des deux enroulements 40 & 41, en série entre eux, recueille l'écart de chute de tension pouvant exister entre le circuit comportant l'induc- tance 25 et les enroulements de compensation et de commutation du moteur 1 et le circuit symétrique du moteur 2. La valeur relativement élevée de la chute ohmique dans ces circuits permet d'obtenir une grande sensibilité, et une résistance, en série avec 40 & 41, permet d'adapter cette sensibili- té au-mieux des besoins.
On remarque que des résistances réglables 42 & 43 sont prévues dans les circuits d'égalisation 27-28 et 40-41; ces résistances se réglant simultanément en sens contraires, il est facile, par cette simple manoeuvre, de passer d'un réglage d'égalisation des vitesses à un réglage d'égalisa- tion de couples.
Entre ces réglages extrêmes il en existe un pour lequel les sensibilités des deux circuits d'égalisation sont égales,ce qui permet de compenser un écart relatif de tension entre les tensions de 1 et de 2, par un écart relatif de courant inverse, c'est-à-dire que si, par erreur, l'égalisation des vitesses tangentielles à vide n'a pas été préalablement effectuée de manière correcte, par retouche des excitations de 31-32 et 34- 35, la correction s'effectue automatiquement en charge par l'intervention
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des circuits d'égalisation 27-28 et 40-41. On dispose donc d'un moyen ex- trêmement souple qui permet,,
au cours des essais de laminage dans diverses conditionsde déterminer aisément les réglages de sensibilité des deux cir- cuits d'égalisation qui conduisent au meilleur résultat pratiqua celui-ci n'étant pas nécessairement obtenu pour une puissance égale des moteurs.
Comme on le voit, les possibilités de l'équipement qui vient d'être décrit., dépendent essentiellement des qualités de réponse et d'am- plification des amplidynes qui excitent les génératrices Ward-Léonard, et on sait que ces amplidynes peuvent être réalisées de manière que leur re- tard de réponse ne dépasse pas quelques centièmes de secondes.
Aucun appareillage automatique n'intervient en fonctionnement normal, en particulier à l'inversion, qui s'obtient par simple passage au point milieu du potentiomètre 14. Il en résulte un fonctionnement doux et progressif., suivant des consignes fixées impérativement par des organes de réglage qui ne dépendent pas du machiniste;, lequel peut effectuer les manoeuvres suivant ses propres réflexes., sans aucune consigne particulière.
Ainsi qu'on l'a précisé, l'équipement de la figure 1 n'a été donné qu'à titre d'exemple. L'invention s'applique aussi à des équipe- ments comportant des amplidynes contrôlées autrement., comme aussi à des équipements dans lesquels l'excitation des génératrices et celle des moteurs n'est pas assurée par l'intermédiaire d'amplidynes.
C'est ainsi par exemple., que les enroulements d'égalisation 27 & 28 d'une part., 40 & 41, d'autre part,, pourraient être prévus sur des ex- citatrices ordinairesau même directement sur les pôles inducteurs des gé- nératrices principales 3 & 4.
De même les amplidynes 12 & 13 pourraient être remplacées par des excitatrices normales montées en survoltrice-dévoltrice d'un réseau d' excitation ou en circuit séparé indépendant, ou encore être supprimées, le réglage d'excitation s'effectuant alors directement dans le champ des moteurs 1 & 2.
Dans les équipements dont les moteurs ne sont pas identiques entre eux, les ajustements nécessaires seront apportés au moyen de résis- tances ou de potentiomètres modifiant dans le sens et la proportion vou- lus les éléments du réglage.
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IMPROVEMENT IN ELECTROMECHANICAL CONTROLS WITH MULTIPLE MOTORS
ELECTRICAL.
The present invention relates to improvements, changes and additions other than that forming the subject of the main patent and relates particularly to the control of so-called twin engines, each driving a rolling mill cylinder, especially when the engines are respectively powered by Ward transmissions. -Léonard.
As explained in the main patent, it is necessary, in the case of attack of each cylinder by a motor, on the one hand to ensure sufficient synchronization of the free speed of the two motors for driving the rolling rolls and , on the other hand, during periods of acceleration, slowing down and rolling work, to equalize the torques of the motors.
The main patent claims means of achieving these conditions. '
The present improvement is essentially characterized in that the maintenance of the ratio, between them, of the no-load speeds of the motors being achieved by a differential action acting on the excitations of the Ward-Leonard generators and controlled by the full value of the difference which may exist. between the voltages applied to the armatures of the motors, thanks to the creation of a common point between the brushes of the same sign of these armatures and this ratio which can be adjusted, at the start, by differential actions on the excitations of the motors, the equalization of the torques supplied by them under load, is ensured by a differential action acting on the excitations of the Leonardo generators and controlled by the difference between the currents supplied by them;
adjustments carried out in the opposite direction on these two differential actions acting on the excitation of the Ward-Léonard generators, make it possible to modify at will the relative efficiency of the settings of the no-load speeds and of the torques under load, so to choose the combination which, in each particular case, gives the best practical result.
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Figure 1 schematically shows an example., Gives without limitation of implementation of the invention, in a control equipment of each of the two rolls of a rolling mill stand reversible by a direct current motor supplied by a Ward-Leonard generator, the two engines being assumed to be identical.
The two motors, 1 and 2, are respectively supplied by the Ward-Leonard generators 3 and 4 (the motors operating these have not been shown).
The inductor windings, 5 and 6, respectively of generators 3 and 4, were assumed to be supplied directly and respectively by amplidynes 7 and 8, with secondary armature reaction exactly neutralized.
The inductor windings 9 and 10, respectively of the motors 1 and 2, are supplied by the constant voltage source 11, through the amplidynes 12 and 13, mounted as boosters-devolators.
The two amplidynes 7 & 8 are controlled identically by the potentiometer 14, supplied by the constant voltage source 11 and actuated by the operating lever of the 3 equipment; this potentiometer 14 directly supplies and controls the magnetizing control windings, 15 & 16, of the amplidynes. When the voltage of the generators 3 & 4 is stabilized at its operating value, the ampere-turns of 15 and 16 are respectively balanced by those supplied by the voltmeter windings 17 & 18 connected, through high resistances. generator terminals 3 & 4.
As long as this regime is not established the amplidynes 7 & 8 are subjected to; The action of the windings 19 & 20 supplied respectively by the secondary windings 21 & 22 mounted on the pole cores of the generators 3 and 4. The voltages , induced in 21 and in 22 being respectively proportional to the value of the rate of change., with respect to time., of the flux in 3 & 4, gives a precise picture of the acceleration imposed on motors 1 and 2 ; by adjusting the resistances provided in circuits 21-19 and 22-20, it is easy to adjust the speed of voltage rise of 3 and 4, and therefore that of the rise in speed of motors 1 & 2.
If, for an unforeseen reason - excessive tightening or too cold ingot for example - the acceleration thus adjusted should be excessive, the windings 23 & 24, supplied by the secondary windings of the inductors 25 & 26, whose primary windings are respectively traversed by the main current would intervene by the effect of the rate of variation, with respect to time of the intensity of this main current in a manner all the more active as the speed of rise of this intensity would be higher;
this would immediately result in a temporary braking of the voltage rise rate and even)! in borderline cases)) a voltage trend reversal which would require engines 1 & 2 to release a fraction of their live force to increase the torque applied to the cylinders.
It goes without saying that this action can only be temporary and that if the required torque remains excessive, the usual protections must intervene to trigger the circuit breakers which will shut down the equipment. It may be noted, in addition, that a fraction of the secondary winding of inductors 25 & 26 is directly closed on the secondary brushes of ampoules 7 & 8, brushes which are usually united in short circuit.
The aim of this assembly is to obtain a greater speed of action of the effect of the rate of variations with respect to the time of the intensity of the main current by avoiding the delay of the control stage; the importance of the powers brought into play in 25 & 26, when the speed of rise of the current is great., indeed makes it possible to have on the secondaries of these inductors a sufficient energy to allow 1-attack. direct from the second amplification stage of 7 and 8.
Under these conditions, Inaction of 23 and 24, although later, makes it possible to prolong the ineffectiveness of the arrangement and, if necessary, to amplify the effect by adjusting the value of the resistors provided in their circuit.
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It remains to ensure., In accordance with the improvements that are the subject of the invention, the rigorous equalization of the tangential speeds of the two rolling mill rolls (the diameters of which may differ by up to 8 to 10%, due to uneven wear), which are separately actuated by motors 1 & 2, when they run empty and then equalization of the forces provided by the motors when the ingot is taken by the cylinders.,
The equalization of the no-load speeds is obtained, on the one hand, by the rigorous equalization of the no-load voltages of 3 & 4 and on the other hand, by differential action on the fields of the motors (adjusted each time a cylinder is changed).
The rigorous equalization of the no-load voltages of 3 & 4 is achieved very simply by the play of the equalization windings, 27 & 28, respectively mounted on the amplidynes 7 & 8. For this purpose, a common point 29 is created between brushes of the same sign., here the negative brushes, of motors 1 & 2 and the circuit of windings 27 & 28, mounted between them in series, is derived between the other brushes, here the positive brushes, the ampere-turns created respectively by the windings 27 & 28 on the amplidynes 7 & 8 being in opposite directions to each other.
The creation of the common point 29 thus makes it possible to apply to the voltmeter circuit comprising 27 & 28, the full value of the difference which may exist between the voltages applied to the armatures of 1 and 2, the ampere-turns created by this difference in that of the windings 27 & 28, which corresponds to the generator giving the lowest voltage, acting on the corresponding amplidyne to increase this voltage., and the amps created at the same time in the other winding acting by opposite direction on the excitatory amplidyne of the other generator.
This arrangement, which is very sensitive, enables rigorous equalization of the voltages applied to 1 & 2.
The differential action on the fields of motors 1 & 2 is obtained by means of two potentiometric resistors, with combined controls.
One of these resistors 30 acts on the distribution of the excitation currents of the windings 31 & 32 of the booster-devolving amplidynes 12 & 13, currents which determine those for the full field excitation of the motors 1 & 2, the amplidynes 12 & 13 being assumed to be systematically under-neutralized. The other resistor, 33, acts on the distribution of the excitation currents of the windings 34 & 35 which cause the de-energization of the motor.
It is thus possible ... by an appropriate distribution of the resistances between keys of these two potentiometric resistors with combined controls, obtain a constant difference in relative value between the speeds of the two motors whatever the magnitude of the de-excitation produced by the maneuver. of the rheostat 36 controlled like the potentiometer 14, by the operating device of the equipment ,, It can be noted;
, on this subject, that the de-energizing maneuver of the motors by 36, in the equipment shown, was supposed to be electrically braked in the event of an excessive load by the play of a magnetic amplifier 37, this arrangement perfecting the de-energizing maneuver making also an object of the present invention. Its operation will be better understood by referring to FIG. 2 which represents the application of this arrangement to a direct current motor, but it is understood that the. The embodiment described in no way limits the scope of the invention and that any equivalent arrangements should be considered as forming part of the invention.
It is known that, when the excitation of a direct current motor is rapidly reduced, with a view to increasing its speed, dangerous overcurrents may occur if the motor is then under heavy load and only accelerates slowly; this eventuality is liable in particular to occur in motors with a very variable load, such as those operating reversible valves.
In general, disadvantages of the same nature may arise due to a too rapid maneuver (by hand or automatically)
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of an excitation regulator of a direct current electric machine, when the intensity of the main current has, initially, an already high value.
The sophisticated compounding (motors) or anti-counterbalance (generators) processes do not always make it possible to limit the overcurrents in question under satisfactory conditions. On the one hand, in fact, by acting solely on the intensity of the current, they may risk inadvertently slowing down the adjustment; on the other hand, in the case of high power reversible motors, their use may require expensive reversing equipment and difficult to produce.
The arrangement shown by way of example in FIG. 2 relates to a new process which avoids these drawbacks.
This new process is essentially characterized in that the circuit where the regulation of the excitation of the machine to be protected takes place, an auxiliary voltage produced by an amplifier., Magnetic or other, controlled by at least two windings having opposite direction ampere-turns and one of which is supplied by a current which is a direct function of the main current, while the other is supplied by a current which is a direct function of the excitation current , rectifiers not allowing the effective application of this auxiliary voltage,
that when the ampere-turns of the first saturation winding are preponderant and the said auxiliary voltage has a meaning such as to reduce the effect of the operation of the adjustment device, the effective application of the auxiliary voltage being thus done for values of 1-main current all the higher as the machine was less de-energized (motors) or less excited (generators), an auxiliary winding with fixed current being able then to be useful to facilitate the re-energization. - glage.
In the arrangement of FIG. 2, it will be assumed that the DC motor shown operates a reversible rolling mill (the latter not being shown) and that it is supplied by a Ward-Leonard generator (also not shown).
The DC motor, driving a reversible rolling mill, is designated 102; its excitation winding, 116, is supplied by a constant voltage source 126, through an amplidyne 117 mounted as a step-down and assumed to have an under-neutralized secondary armature reaction.
The control winding, 118, of this amplidyne is supplied by the constant voltage source 126, via the maneuvering rheostat 122, which makes it possible to reduce the excitation of the motor 102 in order to achieve the high speeds of rolling.
To adjust the full flow current, a winding 119, mounted in the primary axis of the amplidyne 117 and supplied, through the resistor 120, by the constant voltage of 126, counterbalances the under-neutralization of the amplidyne., and this until the necessary excitation current is obtained.
In order not to have too great a rapid response from the amplidyne 117, a servo circuit 127-128, is used,
In order to avoid the dangerous overcurrents which could occur if one causes, by the operation of 122, an excessively rapid de-excitation of 102, when the intensity of the main current is already high, the following provisions are implemented. , the method which is one of the objects of the present invention.
These arrangements include a magnetic amplifier, of which the self-induction coils, with a saturable magnetic circuit, are designated by 130 and 131; all of these coils are branched across a resistor 125, mounted in series in the circuit of the control winding 118 controlled by the operating rheostat, from the rectifiers 132 & 133 only allowing current to flow through the sense in which the voltage thus supplied by the magnetic amplifier is devolving with respect to the voltage of the source 126, a 'that is to say increases the voltage drop in 125.
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The magnetic amplifier has two windings for saturating its magnetic circuit. One of these windings, 134, is supplied, through a rectifier bridge 136, by a current which is a direct function of the main current of the motor 102; the bridge 136 can thus be branched across a shunt, inductive or no., or of a winding (for example., here .. winding 137 of the switching poles of the motor), through which this main current flows.
The other saturation winding 135, the ampere-turns of which are in opposition to those of 134, is supplied, through an adjustable resistor 139, by the voltage taken at the terminals of a shunt 138, inductive or not. traversed by the excitation current of the motor 102.
The respective numbers of turns of windings 134 & 135 are chosen, taking into account the adjustment of 139, so that the ampere-turns of 134 become preponderant when, the motor 102 being at its minimum excitation (rheostat 122 in short circuit ). the intensity of the main current exceeds to a certain extent, for example by fifty percent, the normal intensity.
Under these conditions, when acting on the rheostat 122 with a view to de-energizing the motor 102, that is to say when the rheostat 122 is operated so as to reduce its resistance, if the ampere-turns of 134 are preponderant over those which appear in 135 due to the variation made in the excitation current of the motor 102, the magnetic amplifier introduces a voltage across 125 which increases the voltage drop already occurring in 125, which reduces therefore the current in 118 and increases the current in 116., thereby reducing the de-energization of the motor 102 and consequently, the main overcurrent.
This intervention of the voltage of the magnetic amplifier occurs well for values of the intensity of the main current all the stronger as the motor is less de-energized since the voltage at the terminals of 138 and consequently the ampere-turns of 135 , are all the stronger the less the motor 102 is de-energized.
Referring to FIG. 1 and in the light of the explanations which have just been given on the subject of FIG. 2, it will be easily understood how the magnetic amplifier 37 intervenes which introduces .. by ohmic drop into resistor 38, a voltage opposing that of the excitation network; the rectifier bridge 39 making it possible to depolarize the load and the opposition current being proportional to the excitation current of 1 and of 2, the braking effect of the de-excitation is all the more marked as the speed is higher. high, which eliminates any risk of tampering at high speeds.
The equalization of the forces provided by the motors when the lin- get is taken by the cylinders is achieved by the play of the windings 40 & 41 mounted in opposite directions., On the amplidynes 7 & 8. All of the two windings 40 & 41, in series with each other, collects the difference in voltage drop that may exist between the circuit comprising the inductance 25 and the compensation and commutation windings of motor 1 and the symmetrical circuit of motor 2. The The relatively high value of the ohmic drop in these circuits makes it possible to obtain a great sensitivity, and a resistor, in series with 40 & 41, makes it possible to adapt this sensitivity to the best requirements.
Note that adjustable resistors 42 & 43 are provided in equalization circuits 27-28 and 40-41; these resistors being adjusted simultaneously in opposite directions, it is easy, by this simple maneuver, to switch from a speed equalization adjustment to a torque equalization adjustment.
Between these extreme settings there is one for which the sensitivities of the two equalization circuits are equal, which makes it possible to compensate for a relative voltage difference between the voltages of 1 and 2, by a relative reverse current difference, c ' that is to say that if, by mistake, the equalization of the tangential no-load speeds has not been previously carried out correctly, by retouching the excitations of 31-32 and 34- 35, the correction is carried out automatically in load by intervention
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equalization circuits 27-28 and 40-41. We therefore have an extremely flexible means which allows,
during the rolling tests under various conditions, it is easy to determine the sensitivity settings of the two equalization circuits which lead to the best practical result, which is not necessarily obtained for equal engine power.
As can be seen, the possibilities of the equipment which has just been described depend essentially on the response and amplification qualities of the amplidynes which excite the Ward-Leonard generators, and it is known that these amplidynes can be produced. so that their delay in response does not exceed a few hundredths of a second.
No automatic equipment intervenes in normal operation, in particular on reversal, which is obtained by simply passing through the midpoint of potentiometer 14. This results in smooth and progressive operation., According to the instructions imperatively fixed by control members. adjustment that do not depend on the machinist ;, who can perform the maneuvers according to his own reflexes., without any special instructions.
As has been clarified, the equipment of FIG. 1 has been given only by way of example. The invention also applies to equipment comprising amplidynes controlled otherwise, as also to equipment in which the excitation of the generators and that of the motors is not provided by means of amplidynes.
Thus, for example., That the equalization windings 27 & 28 on the one hand, 40 & 41, on the other hand, could be provided on ordinary exciters or even directly on the inductor poles of the generators. - main generators 3 & 4.
Similarly, amplidynes 12 & 13 could be replaced by normal exciters mounted as a step-up-step-up of an excitation network or in an independent separate circuit, or else be removed, the excitation adjustment then being carried out directly in the field. engines 1 & 2.
In equipment where the motors are not identical to each other, the necessary adjustments will be made by means of resistors or potentiometers modifying the adjustment elements in the desired direction and proportion.