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SYSTEME DE CONTROLE DE VITESSE POUR MOTEURS ELECTRIQUES CONTINUS ALIMENTES PAR
UNE SOUROE ALTERNATIVE.
L'invention est relative à des systèmes de contrôle pour moteurs électri- ques et a pour objet de présenter un tel système de contrôle simple, sur et peu coût eux,
Plus spécialement, l'invention est relative à des systèmes de contrôle de moteurs à courant continu alimentés à travers des tubes à décharges,* par une source de courant alternatif$, et un objet de l'invention est de présenter un tel système de contrôle qui maintienne exactement la vitesse du moteur à la valeur désirée et ce, avec le minimum d'appareillage,
L'une des formes de l'invention utilise un redresseur à grille de
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contrôle, connecté entre l'armature du moteur à courant continu et la source de courant alternatif,
de telle manière que des impulsions d'une longueur égale à un demi-cycle soient fournies au moteur. L'intensité du courant fourni par ce tube à l'armature du moteur est régléepar le contrôle de la tension de grille du tube, Ce réseau comprend une capacité et deux tubes à décharges connecte inversement et en parallèle aux bornes de la source à courant alternatif. Des connexions établissent une liaison entre la capacité et la cathode et la grille du tube qui fournit le courant à l'armature. L'un des tubes connectes inversement est un tube à grille de contrôle, et une variation de la tension de grille fait varier, à son tour, la ten- sion de grille du tube du circuit d'armature.
Une tension de référence, fournie par une source variable et une tension dépendant de la vitesse du moteur, dérivée de l'armature. sont comparées et leur différence est appliquée à la grille du tube de contrôla connecté inversement;
ce tube fournit aiasi du courant au circuit d'ar- mature, fait ainsi fonctionner le moteur à une vitesse correspondant à l'amplitude de la tension de référençât Des connexions entre le tube à décharges du circuit d'armature et le tube de contrôle connecté Inversement font que ces deux tubes ne sont pas conducteurs en même lampes
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvelles de l'invention en se référant à la description suivante ainsi qu'aux dessins 4ui itac- eompaggantt donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels t
Le.
Fig.1 représente un aspect de l'invention et
Les Pige 2, 3, 4?et 6 en sont des modifications*
Se référant maintenant au dessin,, l'armature 10 du mateur à courant continu et connecta en série avec le tube à décharges 11, entre les conducteurs d'alimentation 12 et 13, connectés à l'enroulement secondaire 14 du transformateur d'alimentation; l'enroulement primaire (non indiqué) de ce transformateur est con- necté à une source convenable à courant alternatif (non Indiquée) .Les conducteurs d'alimentation 12 et 13 peuvent être connectés directement à une source de courant alternatif de tension convenable, par exemple 230 volts.
Le tube à décharges 11 peut être de n'importe quel type, mais il sera de préférence du type ayant une anode, une cathode et une grille de contrôle, et dont l'enveloppe contient une petite quantité 'd'un gaz inerte, comme de la vapeur de mercure ou de l'argent La présence de ce gaz dans l'enveloppe transforme la décharge électronique usuelle en un arc, de aorte que le tube devient un re-
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-4reaseur à arc, contrôlé par la grille.
La grille aontrdle seulement l'instant d'allumage toutefois, en faisant varier cet instant, pour lequel la tension de grille atteint la valeur critique nécessaire pour faire passer du courant dans le circuit anode-cathode, la valeur moyenne du courant qui traverse le circuit de dé- bit, peut être modifiée* Sé l'allumage a lieu au début ou près du début de l'onde
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positive de la tension d'anode,, le tube débitera le maximum de courante, 8i l'alltf mage a lieu au point 18G y orà d à la fin de l'onde positive de la tenB1o d*anode, le tube débitera le minimum de courant ou même ne* débitera aucun courante Pour des allumages Intermédiaires,
l'intensité du courant débite prendra des valeurs inter-
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mddiaireso Comme montré à la figels l'une des bornes de l'armature du moteur 10 est connectée au conducteur d'alimentation 18, et l'autre borne est connectée à l'anode
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Ila du tube 11, La cathode llb du tube est connectée au conducteur d'alimentation 1.5 L'enroulement de obamp lOa du moteur est excité séparément l'aide du tu- be redresseur à double diode 15 et l'enroulement secondaire 16 du transformateur an- quel il est connecté, pour le redressement des deux =den* L'enroulement primaire (non indiqué) du transformateur eat alimenta par une source à courant alternatif.
On fait varier l'instant d'allumage du tube 11 le long de chaque onde posi- tive de la tension d'anode, à l'aide du circuit comprenant les deux tubes à décharges 17 et 18 et la capacité 19; l'extrémité Inférieure 19a de cette capacité est connec-
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tée au conducteur d'alimentation 13; iï l'extrémité supérieure 19b est connectée à travers une résistance de protection 90, à la grille lle du tube il+ et à travers la résistance réglable 21, la résistance fixe 28 et le tube 17, au conducteur d'alimen- tation opposé 12. La capacité 19 est ainsi connectée entre la cathode 11b et la
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grille lle du tube llaa de aorte que toute tension aux bornes de la capacité sera appliquée entre la cathode llb et la grille 11c.
Le tube 17 est de préférence une diode ayant une anode 17a et une cathode
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17b* Le tube à décharge 18 est un tube de contrôle ayant une anode l6a4 une cathode 18b et une grille de contrôle 18c. Ce tube est connecté dans le circuit qui joint le
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conducteur d'alimentation 13 au conducteur d'alimentation opposé Us b, travers la ca- paolté 19 et l'armature 10 du moteurs 11 est donc connecté inversement et en parallèle avec la diode 17, c'est-à-dire que l'anode 18a est connectée à l'extrémité 19b de la capacité, à laquelle l'extrémité 17b de la diode est connectée et la cathode 18b est connectée à travers l'armature 10 au conducteur d'alimentation 12,
auquel l'a-
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-node 17a de la diode est connectée*
Par suite de la connexion inverse des deux tubes 17 et 18, les deux ondes de la tension de la source 12,13 sont appliquées à la capacité 19, celle-ci est dono chargée alternativement par des tensions de polarité opposée,, Donc, durant l'onde pour laquelle le tube 17 est conducteur, la tension de l'extrémité 19b est positive et, durant Inonde suivante pour laquelle le tube 18 est conducteur, la capacité est déchargée et rechargée avec une polarité inverse,
de sorte que l'extrémité 19b a un potentiel négatif* Si les tubes 17 et 18 conduisent des quantités égales de courant la tension apparaissant aux bornes de la capacité 19 est une tension alternative n'ayant pas de composante continue, Cette tension alternative va suivre la tension d'anode du tube 11 d'environ 90 degrés, si la réactance de la capacité 19 est petite par rapport à la résistance équivalente des tubes 17 et 18.
De même, si les intensi- tés du courant transmis par les deux tubes de contrôle connectés inversement, sont inégales. la tension alternative aux bornes de la capacité 19 aura une composante continue, dont la polarité dépend de celui des deux courants continus opposée qui est le plus grand et l'amplitude, de la différence des Intensités des deux courants* Dono, si le tube à décharges 17 conduit plus de courant que le tube 18, la polarité de la composante continue du courant à travers la capacité 19, sera telle que l'ex- trémité 19b est positive par rapport à l'extrémité 19a, Inversement, si le tube 18 conduit plus de courant que le tube 17, le potentiel de l'extrémité 19b est négatif par rapport à l'extrémité 19a, Comme la grille 11c du tube 11 est connectée à l'ex- trémité 19b,
une variation de la composante continue de la tension dans la capacité 19, amène une variation dans l'instant d'allumage du tube 11, Quand la composante continue du courant croît de manière à rendre plus positive l'extrémité 19b, l'ins- tant d'allumage du tube 11 est avancé et l'Intensité du courant fourni par le tube 11 à l'armature 10, est Morue, Inversement, si la composante continue du courant ra- rie de manière à rendre l'extrémité 19b plus négative, l'Instant d'allumage du tube 11 est retardé et l'intensité du courant fourni à l'armature 10, décroit.
L'Intensité du courant conduit par le tube 18 est contrôlée par la diffé- rance entre une tension de référence et une tension dépendant de la vitesse du moteur.
Four pouvoir régler à l'avance la vitesse du moteur à la valeur désirée, la tension de référence est réglable. La source de tension de référence est un potentiomètre 23 qui est connecté en parallèle avec l'enroulement de champ 10a du moteur. La ten- sion proportionnelle à la vitesse du moteur est dérivée de la force contre élec-
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-tromotrice de l'armature.
Pour que la différence de ces deux tensions soit appli- quée au circuit cathode-grille du tube de contrôle 18, l'extrémité positive du poten- tiomètre 23 est connectés à l'extrémité positive de l'armature 10, au moyen du con- ducteur 24, la grille 18c est connectée au curseur 23a et la cathode 18b est connectée à l'extrémité négative de l'armature 10. Dans le but de filtrer la partie ondulée de la tension de référence, une capacité 25 est connectée entre l'extrémité positive du potentiomètre 23 et le curseur 23a.
Un oadran 23b étalonné en vitesses du moteur est associé au curseur 23a.
Un interrupteur de démarrage 25a est inclus dans le circuit d'armature du moteur entre l'anode lla et le point où la connexion de la cathode 18b aboutit.
Cet interrupteur est, de préférence, un contacteur électromagnétique dont Inaction est contrôlée par des interrupteurs convenables, comme par exemple des interrupteurs de démarrage et d'arrêt, à boutons de contacta Dans un but de simplification, le contacteur est illustré simplement comme un interrupteur ordinaire,
Pour une plus grande cmmpréhension des éléments et de leur organisation, on se référera à la description détaillée suivante :
Le curseur 23a est placé au point du potentiomètre 23 qui correspond à la vitesse à laquelle on veut faire tourner le moteur, comme Indiqué par le cadran gradué* Quand le moteur est au repos et n'engendre pas de force eontre-électromotrice la tension de la cathode 18b est plus positive que la tension de grille, et l'intensi- té du courant enduit par le tube 18 est nulle ou minimum* La composante de courant continu à travers la capacité 19 estdmaximum dans la direction qui rend plus positive l'extrémité 19b et la grille 11c de la valve 11. Il en résulte un avancement du moment d'allumage de la valve 11.
Le moteur est démarré par la fermeture de l'interrupteur 25a pour former le circuit d'armature entre le balai négatif de l'armature et l'anode 11a de la valve 11, Quand le tube 11 est allumé au début de l'onde positive, le courant fourni à l'ar- mature du moteur 10 est maximum. De cette manière, le moteur accélère à une cadence qui dépend de la charge à l'arbre du moteur.
Quand la vitesse du moteur croît, la force contre-électromotrice engendrée dans l'armature croît proportionnellement, de sorte que le potentiel de la cathode 18b du tube 18 devient progressivement négative quand la vitesse du moteur crotte
Lorsque le potentiel de la cathode 18b devient négatif, le tube 18 de- vient conducteur pendant les ondes de tension pendant lesquelles le tube 11 n'est
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pas conducteur.
Le courant traversant le tube le réduit la composante continue du courant à travers la capacité 19, et peut mente renverser la polarité de cette compo- sante selon la position du curseur 23a du potentiomètre 23* La chute de la composante continue du courant à travers la capacité 19, à partir d'une valeur positive, ou l'ac- croissement de cette composante dans une direotion négative, rend plus négatif le po- tentiel de la grille 11c, par rapport à la cathode llb et il en résulte une chute du courant fourni par le tube 11 à l'armature 10.
Oette accélération du moteur 10 continue jusqu'à ce que des conditions d'équilibre soient atteintes, telles que tout accroissement ultérieur de la force contre électromotrice du moteur amène le tube 11 à diminuer l'intensité du courant fourni à l'armature 10, de façon telle que la vitesse du moteur commence à décroitre.
Par suite de la connexion de la cathode 18b du tube 18 à l'anode lla du tube 11, et de l'anode 18a du tube 18 à la grille llo du tube 11, le tube de contrôle 18 ne conduira pas une quantité appréciable de courant pendant la période conductrice du tube 11. Par conséquent, le tube 18 est responsable de la tension de l'armature 10 quand il n-y a pas de courant dans le circuit d'armature, c'est-à-dire quand la force contre électromttrice de l'armature est une véritable mesure de la vitesse du moteur. Le contrôle ntest donc pas influencé par la chuter 1 dans l'armature du moteur, et il maintient ainsi la vitesse du moteur à une valeur constante, Indépen- dante de la oharge.
Un certain degré de oompoundage est obtenu en maintenant le passage du courant dans le tube 11, pendant une partie de l'onde négative, par l'inductance de l'enroulement d'armature. Dans certains cas, le passage du courant peut être main- tenu pendant le premier quart de l'onde inverse; la partie de l'onde inverse de ten- sion pendant laquelle le passage du courant est maintenu par l'inductance de l'arma- ture, est proportionnelle à l'intensité du courant traversant le circuit d'armature rendant l'onde positive* Il en résulte que l'intervalle total de temps@ pendant le- quel le tube 18 est conducteur$ est réduit proportionnellement, ce qui produit une tendance d'inversion proportionnelle du tube 11.
Donc, le contrôle est légèrement surcompoundé ou compensé par la oharge. Ce résultat est obtenu à cause du maintien de la vitesse du moteur à une valeur constante entre les limites de charge*
Le système de la Fig.2 diffère du système de la fig.l par l'emploi d'une source différente de tension de référencer Dans ce cas, les conducteurs 26 et 27 constituent une source à courant alternatif correspondant aux conducteurs 12
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et 13 de la fig.l.
La capacité 98# la résistance variable 29, la résistance fixe 30, et la diode 31 correspondent à la capacité 19, la résistance réglable 21. la résistance fixe Z2 et la diode 17 de la figtl,respectivemente La borne 28a de la capacité 28 est connectée au conducteur 27 et la borne 38b est oonaeotée à la fois à la grille du tube fournissant du courant à l'armature du moteur et à l'anode de
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la triode, comme à la tlg.10 ceci n'est pas indique à la k'ig,8 mais expliqué par une légende appropriée*
Une capacité 32 est insérée entre l'anode de la diode 31 et le conducteur 26 de la source* Cette capacité 32 est chargée avec la polarité Indiquée et la ten- sion aux bornes de la capacité 32 est appliquée à travers une self de filtrage 33 et la résistance 34 aux extrémités du potentiomètre 35,
dont l'une des extrémités est connectée au conducteur dalimentation 26. Le curseur 35a de ce potentiomètre est connecté à la grille de la triode de contrôle (non Indiquée), qui correspond au tube à déchargea 18 de la fig.1, et qui est connectée dans le circuit de la même manière
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que le tube 18 de la Figélé Une diode à atmosphère gazeuse 36 connue soue le nom de lampe à Incandescence est connectée aux bornes du potentiomètre 35.
Un caractère important de cette lampe est que la tension entre l'anode et la cathode reste cons- tante, même lorsque la tension de la source varie et, par conséquent, le tube 36 sert de régulateur de la tension appliquée au potentiomètre 35. On. obtiendra la vitesse désirée du moteur, en plaçant le curseur 35a, au point convenable du potentiomètre, indiqué par le cadran graduée Le mécanisme de l'opération est le même que celui décrit au sujet de la Fig.1.
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Dans 1'aspect de la ig,3 la capacité 56a. la self 37. la résistance 38, le potentiomètre 39, et le tube régulateur de tension 40, QQrrespon4ent à la capacité 32$ la self 33, la résistance 34# le potentiomètre 36 et le tube régulateur de ten- alon 36 de la Figtt .respectivement,et possèdent des fonctions identiques. La seule différence entre les schémas des Fig.3 et % est que la capacité 36a n'est pas chargée par le sourant traversant la diode sonnectée au airauit de grille du tube qui fournit du courant à l'armature du moteur, mais est chargée par le courant conduit par une diode entièrement séparée 41, avec laquelle elle est connectée en série entre les deux conducteurs 42, 42a de ma source alternative.
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Dans le dispositif de la PIS*4 la capacité bzz l'Inductance 44, la résis- tance 45, le potentiomètre 46, le tube à incandescence 47 et la diode 48 correspon- dent à la capacité 36a la self37, la résistance 38, le potentiomètre 39, le tu- be à incandescence 40 et la diode 41, respectivement, de la Fig.3. La seule
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différence entre les acharnas des fig.4 et 3 est que la capacité 43, au lieu d'être chargée par un tube redresseur d'une seule onde. est chargée par un tube redresseur des deux ondes 48, qui est alimente par l'enroulement secondaire 49 d'un transfor-
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mateur aux erlmU4. duquel les anodes 18a et 48b sont connectées, corme indiqué à la figure.
L'enroulement primaire du transformateur est alimenté par une source à courant alternatif, comme représenté par les deux conducteurs 50 et 51, Le mé-
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onanisme de l'opération est le même que celui décrit au sujet de la fig.l.
Dans le dispositif de la ig.5, l'armature du moteur 5%, le tub' & dé- charges 53, et la triode de contrôle 54, correspondent à l'armature 10, le tube 11 et la triode de contrôle 18 de la figbl, respeotivement4 L'armature 52 est con- neotée en série avec le tube 53, entre les deux conducteurs 55, 56, d'une source à courant alternatif.
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La différence entre les schémas des tir,5 et 1, est que la tension de référence avec laquelle on compare la tension représentative de la vitesse, est fournie par une source située dans le circuit de cathode de la triode de contrôle, Cette source est Illustrée comme comprenant une batterie 57,, un potentiomètre ré- glable 88 connecta aux bornes de la batterie 57, La grille 54a de la triode de contrôle 54 est connectée à. n'avéra une résistance de protection 59 à la borne de
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la source z.
laquelle l'extrémité positive de l'armature du moteur est connectée4
On obtient la vitesse désirée du moteur, en déplaçant le curseur 58a du potentiomètre au point de celui-ci correspondant à cette vitesse, comme indiqué sur le cadran gradua 60, Le mécanisme de ce schéma, est le même que celui décrit au sujet de la Fig.1.
Le schéma de la Plg*6 ressemble fort à celui de la Fig.1. Il en dif- fère principalement par l'utilisation d'une triode dans le circuit déphaseur, au
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lieu de la diode 17 de la Figelo Donc. dans la Plg*6, le moteur 61 est connecta aux bornes de la source alternative 62, 63, en série avec le thyratron 11 de la
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Fig*1* La capacité 65$ la résistance 66 et la triode 67, correspondent à la aa pacité 19$ la résistance 80 et la triode 18 de la fig,,1,,respectivement# Le tube 68 qui correspond au tube 17 de la Flg*l$ est une triode dont là grille est oonneo- tée à travers la résistance 69 à l'anode du tube 67.
Une résistance 70 est connee- tée entre la grille et la cathode du tube,68 et est insérée dans le circuit d'anode du tube 67. de telle manière qu'elle provoque une chute de tension proportionnelle au courant d'anode du tube 67. Une capacité 71, connectée en parallèle avec la résistance 70 est chargée par cette chute de tension et appliqule une
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tension de polarisation à la grille du tube 68, qui rend la grille du tube 68 pro- gressivement négative, quand le courant transmis par le tube 67 croît.
La tension de référence est donnée par la batterie réglable 72 qui cor- respond au potentiomètre 23 de la Fig.1. La différence entre la tension de réfé- rence et la force contreélectromotrice du moteur 61, est appliquée entre la cathode et la grille du tube 67,
Le mécanisme de l'opération est Identique à celui expliqué au sujet de la Fig.1.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces tonnes particu- lières données simplement à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions Indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'inven- %ion.
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SPEED CONTROL SYSTEM FOR CONTINUOUS ELECTRIC MOTORS POWERED BY
AN ALTERNATIVE SOUROE.
The invention relates to control systems for electric motors and its object is to present such a simple control system, on and at low cost,
More specifically, the invention relates to systems for controlling direct current motors supplied through discharge tubes, * by an alternating current source $, and an object of the invention is to present such a control system. which maintains the engine speed exactly at the desired value, with the minimum of equipment,
One form of the invention uses a grid rectifier
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control, connected between the armature of the DC motor and the AC source,
so that pulses of a length of half a cycle are supplied to the motor. The intensity of the current supplied by this tube to the motor armature is regulated by the control of the grid voltage of the tube, This network comprises a capacitor and two discharge tubes connected inversely and in parallel to the terminals of the alternating current source . Connections establish a bond between the capacitor and the cathode and the grid of the tube which supplies current to the armature. One of the inversely connected tubes is a control grid tube, and a change in the grid voltage in turn varies the grid voltage of the armature circuit tube.
A reference voltage, supplied by a variable source and a voltage dependent on the speed of the motor, derived from the armature. are compared and their difference is applied to the grid of the control tube connected inversely;
this tube also supplies current to the armature circuit, thus makes the motor run at a speed corresponding to the amplitude of the reference voltage Connections between the discharge tube of the armature circuit and the connected control tube Conversely, these two tubes are not conductors in the same lamps
The advantages and the new characteristics of the invention will be better understood by referring to the following description as well as to the drawings which itac- eompaggantt given simply by way of nonlimiting example and in which t
The.
Fig.1 shows one aspect of the invention and
Pigees 2, 3, 4? And 6 are modifications *
Referring now to the drawing, the armature 10 of the direct current die and connected in series with the discharge tube 11, between the supply conductors 12 and 13, connected to the secondary winding 14 of the supply transformer; the primary winding (not shown) of this transformer is connected to a suitable alternating current source (not shown). Power conductors 12 and 13 may be connected directly to an alternating current source of suitable voltage, by example 230 volts.
The discharge tube 11 can be of any type, but it will preferably be of the type having an anode, a cathode and a control grid, and the shell of which contains a small amount of an inert gas, such as. mercury vapor or silver The presence of this gas in the envelope transforms the usual electronic discharge into an arc, so that the tube becomes a re-
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-4 arc stripper, controlled by the grid.
The gate controls only the ignition instant, however, by varying this instant, for which the gate voltage reaches the critical value necessary to pass current through the anode-cathode circuit, the average value of the current flowing through the circuit. of flow rate, can be modified * Sé ignition takes place at or near the start of the wave
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positive of the anode voltage ,, the tube will output the maximum current, 8 if the alltf mage takes place at point 18G y orà d at the end of the positive wave of the anode tenB1o, the tube will output the minimum of current or even * will not deliver any current For Intermediate ignitions,
the current flow will take inter-
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mddiaireso As shown in figels one of the motor armature terminals 10 is connected to the supply conductor 18, and the other terminal is connected to the anode
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Ila of the tube 11, The cathode llb of the tube is connected to the supply conductor 1.5 The obamp winding lOa of the motor is separately energized by means of the double diode rectifier tube 15 and the secondary winding 16 of the transformer an - which it is connected, for the rectification of the two = den * The primary winding (not indicated) of the transformer is supplied by an alternating current source.
The instant of ignition of the tube 11 is varied along each positive wave of the anode voltage, with the aid of the circuit comprising the two discharge tubes 17 and 18 and the capacitor 19; the Lower end 19a of this capacitor is connected
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tee to the supply conductor 13; The upper end 19b is connected through a protective resistor 90, to the grid 11 of the il + tube and through the adjustable resistor 21, the fixed resistor 28 and the tube 17, to the opposite supply conductor 12. The capacitor 19 is thus connected between the cathode 11b and the
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grid 11 of the aorta tube 11a that any voltage across the capacitor will be applied between cathode 11b and grid 11c.
Tube 17 is preferably a diode having an anode 17a and a cathode
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17b * The discharge tube 18 is a monitoring tube having an anode 16a4, a cathode 18b and a monitoring grid 18c. This tube is connected in the circuit which joins the
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supply conductor 13 to the opposite supply conductor Us b, through the capacitor 19 and the armature 10 of the motors 11 is therefore connected inversely and in parallel with the diode 17, that is to say that the anode 18a is connected to the end 19b of the capacitor, to which the end 17b of the diode is connected and the cathode 18b is connected through the armature 10 to the supply conductor 12,
to which the a-
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-node 17a of the diode is connected *
As a result of the reverse connection of the two tubes 17 and 18, the two waves of the voltage of the source 12,13 are applied to the capacitor 19, this one is therefore charged alternately by voltages of opposite polarity ,, Therefore, during the wave for which the tube 17 is conductive, the voltage of the end 19b is positive and, during the next wave for which the tube 18 is conductive, the capacitor is discharged and recharged with reverse polarity,
so that the end 19b has a negative potential * If the tubes 17 and 18 conduct equal amounts of current the voltage appearing at the terminals of the capacitor 19 is an alternating voltage having no direct component, This alternating voltage will follow the anode voltage of tube 11 of about 90 degrees, if the reactance of capacitor 19 is small compared to the equivalent resistance of tubes 17 and 18.
Likewise, if the intensities of the current transmitted by the two control tubes connected inversely, are unequal. the alternating voltage across the capacitor 19 will have a direct component, the polarity of which depends on which of the two opposite direct currents is greater and the amplitude, on the difference of the Intensities of the two currents * Dono, if the tube at discharges 17 conducts more current than the tube 18, the polarity of the DC component of the current through the capacitor 19, will be such that the end 19b is positive with respect to the end 19a, Conversely, if the tube 18 conducts more current than tube 17, the potential of end 19b is negative with respect to end 19a, As grid 11c of tube 11 is connected to end 19b,
a variation of the DC component of the voltage in the capacitor 19 causes a variation in the instant of ignition of the tube 11, When the DC component of the current increases so as to make the end 19b more positive, the ins- so much ignition of the tube 11 is advanced and the Intensity of the current supplied by the tube 11 to the armature 10, is Cod, Conversely, if the DC component of the current rises so as to make the end 19b more negative , the instant of ignition of the tube 11 is delayed and the intensity of the current supplied to the armature 10, decreases.
The intensity of the current carried by the tube 18 is controlled by the difference between a reference voltage and a voltage dependent on the speed of the motor.
Oven be able to adjust in advance the motor speed to the desired value, the reference voltage is adjustable. The reference voltage source is a potentiometer 23 which is connected in parallel with the field winding 10a of the motor. The voltage proportional to the motor speed is derived from the force against electric
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-tromotor of the armature.
In order for the difference of these two voltages to be applied to the cathode-grid circuit of the control tube 18, the positive end of the potentiometer 23 is connected to the positive end of the armature 10, by means of the connector. ductor 24, grid 18c is connected to slider 23a and cathode 18b is connected to the negative end of armature 10. In order to filter the corrugated part of the reference voltage, a capacitor 25 is connected between the positive end of potentiometer 23 and slider 23a.
An oadran 23b calibrated in terms of engine speeds is associated with the cursor 23a.
A start switch 25a is included in the motor armature circuit between the anode 11a and the point where the connection of the cathode 18b terminates.
This switch is preferably an electromagnetic contactor the Inaction of which is controlled by suitable switches, such as for example start and stop switches, with contact buttons. For the purpose of simplification, the contactor is illustrated simply as an ordinary switch. ,
For a better understanding of the elements and their organization, please refer to the following detailed description:
The cursor 23a is placed at the point of the potentiometer 23 which corresponds to the speed at which the motor is to be run, as indicated by the graduated dial * When the motor is at rest and does not generate a counter-electromotive force, the voltage of the cathode 18b is more positive than the grid voltage, and the magnitude of the current coated by the tube 18 is zero or minimum * The direct current component through the capacitor 19 is maximum in the direction which makes the more positive the end 19b and the grid 11c of the valve 11. This results in an advancement of the ignition moment of the valve 11.
The motor is started by closing the switch 25a to form the armature circuit between the negative brush of the armature and the anode 11a of the valve 11, When the tube 11 is lit at the start of the positive wave , the current supplied to the armature of the motor 10 is maximum. In this way, the motor accelerates at a rate which depends on the load on the motor shaft.
As the speed of the motor increases, the counter-electromotive force generated in the armature increases proportionally, so that the potential of the cathode 18b of the tube 18 becomes progressively negative when the speed of the motor goes droppy.
When the potential of the cathode 18b becomes negative, the tube 18 becomes conductive during the voltage waves during which the tube 11 is not
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not conductive.
The current flowing through the tube reduces the DC component of the current through the capacitor 19, and can even reverse the polarity of this component depending on the position of the cursor 23a of the potentiometer 23 * The drop in the DC component of the current through the capacitor. capacitance 19, from a positive value, or the increase of this component in a negative direction, makes the potential of the grid 11c more negative, with respect to the cathode 11b and the result is a drop in current supplied by tube 11 to armature 10.
This acceleration of the motor 10 continues until equilibrium conditions are reached, such that any further increase in the back electromotive force of the motor causes the tube 11 to decrease the intensity of the current supplied to the armature 10, by so that the engine speed begins to decrease.
As a result of connecting cathode 18b of tube 18 to anode 11a of tube 11, and anode 18a of tube 18 to grid 11o of tube 11, control tube 18 will not conduct an appreciable amount of current during the conductive period of the tube 11. Therefore, the tube 18 is responsible for the voltage of the armature 10 when there is no current in the armature circuit, that is, when the force against Electrometer of the armature is a true measure of motor speed. The control is therefore not influenced by drop 1 in the motor armature, and thus it maintains the motor speed at a constant value, independent of the load.
A certain degree of oompoundage is obtained by maintaining the flow of current in the tube 11, during part of the negative wave, by the inductance of the armature winding. In some cases, the flow of current can be maintained during the first quarter of the reverse wave; the part of the reverse voltage wave during which the flow of current is maintained by the armature inductance is proportional to the intensity of the current flowing through the armature circuit making the wave positive * As a result, the total time interval @ during which the tube 18 is conductive $ is proportionally reduced, which produces a proportional inversion tendency of the tube 11.
So the control is slightly over-compounded or offset by the load. This result is obtained because of maintaining the motor speed at a constant value between the load limits *
The system of Fig. 2 differs from the system of Fig. 1 by the use of a different source of voltage to reference In this case, the conductors 26 and 27 constitute an alternating current source corresponding to the conductors 12
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and 13 of fig.l.
The capacitor 98 # the variable resistor 29, the fixed resistor 30, and the diode 31 correspond to the capacitor 19, the adjustable resistor 21. the fixed resistor Z2 and the diode 17 of figtl, respectively The terminal 28a of the capacitor 28 is connected to conductor 27 and terminal 38b is connected to both the grid of the tube supplying current to the motor armature and to the anode of the motor.
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the triode, as at tlg.10 this is not indicated at k'ig, 8 but explained by an appropriate legend *
A capacitor 32 is inserted between the anode of the diode 31 and the conductor 26 of the source * This capacitor 32 is charged with the indicated polarity and the voltage across the capacitor 32 is applied through a filter choke 33 and resistor 34 at the ends of potentiometer 35,
one of the ends of which is connected to the supply conductor 26. The slider 35a of this potentiometer is connected to the grid of the control triode (not shown), which corresponds to the discharge tube 18 of fig.1, and which is connected in the circuit in the same way
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that the tube 18 of the Figélé A diode with a gaseous atmosphere 36 known under the name of Incandescent lamp is connected to the terminals of the potentiometer 35.
An important feature of this lamp is that the voltage between the anode and the cathode remains constant even when the source voltage varies, and therefore the tube 36 serves as a regulator of the voltage applied to the potentiometer 35. On . will obtain the desired speed of the motor, by placing the cursor 35a, at the suitable point of the potentiometer, indicated by the graduated dial The operation mechanism is the same as that described with regard to Fig.1.
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In the aspect of ig, 3 the capacitor 56a. the inductor 37. the resistor 38, the potentiometer 39, and the voltage regulator tube 40, QQrespon4ent to the capacitance 32 $ the choke 33, the resistor 34 # the potentiometer 36 and the voltage regulator tube 36 of Figtt. respectively, and have identical functions. The only difference between the diagrams of Fig. 3 and% is that the capacitor 36a is not charged by the sourant passing through the diode connected to the grid air of the tube which supplies current to the motor armature, but is charged by the current conducted by a fully separate diode 41, with which it is connected in series between the two conductors 42, 42a of my AC source.
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In the device of the PIS * 4 the capacitance bzz Inductance 44, resistor 45, potentiometer 46, incandescent tube 47 and diode 48 correspond to capacitance 36a, choke 37, resistor 38, potentiometer 39, the incandescent tube 40 and the diode 41, respectively, of Fig.3. The only
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difference between the acharnas of fig.4 and 3 is that the capacity 43, instead of being charged by a rectifier tube of a single wave. is charged by a rectifier tube of the two waves 48, which is fed by the secondary winding 49 of a transformer
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mateur to erlmU4. to which the anodes 18a and 48b are connected, as shown in the figure.
The primary winding of the transformer is supplied by an alternating current source, as represented by the two conductors 50 and 51, The m-
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onanism of the operation is the same as that described with regard to fig.l.
In the device of ig.5, the armature of the motor 5%, the tub '& discharges 53, and the control triode 54, correspond to the armature 10, the tube 11 and the control triode 18 of figbl, respeotivement4 The armature 52 is connected in series with the tube 53, between the two conductors 55, 56, of an alternating current source.
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The difference between the diagrams of shots, 5 and 1, is that the reference voltage with which we compare the voltage representative of the speed, is supplied by a source located in the cathode circuit of the control triode, This source is shown as comprising a battery 57, an adjustable potentiometer 88 connected to the terminals of the battery 57, the gate 54a of the control triode 54 is connected to. a protective resistor 59 at the terminal of
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the source z.
which the positive end of the motor armature is connected 4
The desired speed of the motor is obtained by moving the cursor 58a of the potentiometer to the point of the latter corresponding to this speed, as indicated on the dial graduua 60, The mechanism of this diagram, is the same as that described with regard to the Fig. 1.
The diagram of Plg * 6 closely resembles that of Fig. 1. It differs from it mainly by the use of a triode in the phase shifter circuit, at the
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instead of diode 17 of the Figelo So. in Plg * 6, the motor 61 is connected to the terminals of the AC source 62, 63, in series with the thyratron 11 of the
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Fig * 1 * The capacity 65 $ the resistor 66 and the triode 67, correspond to the aa pacity 19 $ the resistor 80 and the triode 18 of fig ,, 1, respectively # The tube 68 which corresponds to the tube 17 of the Flg * 1 $ is a triode the grid of which is co-ordinated through resistor 69 to the anode of tube 67.
A resistor 70 is connected between the grid and the cathode of the tube 68 and is inserted into the anode circuit of the tube 67 in such a way that it causes a voltage drop proportional to the anode current of the tube 67. A capacitor 71, connected in parallel with the resistor 70 is charged by this voltage drop and applies a
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bias voltage at the grid of tube 68, which makes the grid of tube 68 progressively negative, as the current transmitted through tube 67 increases.
The reference voltage is given by the adjustable battery 72 which corresponds to the potentiometer 23 in Fig.1. The difference between the reference voltage and the back-electromotive force of the motor 61 is applied between the cathode and the grid of the tube 67,
The mechanism of the operation is Identical to that explained with regard to Fig. 1.
Although several embodiments of the invention have been represented and described, it is obvious that one does not wish to limit oneself to these particular tons given simply by way of example and without any restrictive character and that, for example, Consequently, all the variants having the same principle and the same object as the provisions Indicated above would come within the scope of the invention.