Brevet FR2096756A1 — publié le 19720225

La présente invention concerne un dispositif de commande et de régulation pour machines et plus particulièrement pour des machines du type turbines à gaz dans lesquelles on souhaite commander la vitesse de la turbine en fonction, par exemple, de la température d'admission de l'air. Pour obtenir la normalisation ou régulation de la vitesse de la turbine dans un système de commande de la machine, il est nécessaire de produire une fonction qui-corresponde à l'inverse de la racine carrée de la température détectée. Cette température dé tectée peut être la température admission de l'air, la température d'entrée de la turbine, la température de sortie du compresseur, ou n'importe quelle autre température présentant la même relation avec le fonctionnement de la machine. Des dispositifs électroniques antérieurs ont été conçus pour fournir une relation de fonctionnement entre le signal d'entrée et le signal de sortie représentant la température, dans lesquels le terme correspondant à la température n'apparaît qu'au dénominateur de l'expression correspondant au signal de sortie. L'invention a pour but de permettre d'obtenir une meilleure approximation et une précision beaucoup plus grande en ce qui concerne le terme désiré. Elle est matérialisée dans un dispositif de commande pour machine destiné à normaliser ou réguler le terme correspondant à la vitesse de la machine en fonction de l'expression N/T1/2, dans laquelle W correspond à la vitesse de la machine et T correspond à une température de gaz contrôlée, ce dispositif comprenant un amplificateur à courant continu et à gain élevé comportant une entrée sans inversion à laquelle est appliquée une polarisation sensiblement constante et une entrée à inversion à laquelle est appliqué un signal provenant d'une boucle de réaction, une partie de cette boucle étant couplée à la sortie de l'amplificateur par l'intermédiaire d'une première impédance résistive et une partie de cette boucle étant connectée à une source fournissant une tension sensiblement constante par l'intermédiaire d'un second élé- ment à impédance résistive et d'un troisième élément à impédance résistive montés en série, le troisième élément à impédance résistive présentant une impédance variable en fonction de la température des gaz contrôlés. De préférence, le troisième élément à impédance résistive est un thermomètre à résistance placé dans la tubulure d'admission d'air de la machine, de façon à détecter la température T comme température d'admission de l'air. Le signal de sortie provenant de l'amplificateur et représentant une constante divisée par-la ra chine carrée de T peut être appliqué comme potentiel de la source à un pont de Maxwell auquel un signal représentant la vitesse N de la machine est appliqué au niveau de l'entrée de commande de sorte que le signal de sortie du pont de Maxwell est proportionnel à l'expression La description qui va suivre, faite en regard des dessins an nexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La fig. 1 est une représentation schématique sous forme de blocs d'un dispositif de commande pour machine destiné à normaliser ou réguler le terme correspondant à la vitesse en fonction de la temperature~d'admission d'air. La fig. 2 est une représentation graphique de la variation du gain d'un amplificateur faisant partie du dispositif de commande visible sur la fig. 1 en fonction de la variation de la température. Le montage comprend un amplificateur à courant continu et à gain élevé 1 comportant une entrée sans inversion 2 à laquelle est appliqué un potentiel de polarisation constant et une entrée à inversion 3 à laquelle eStl appliqué( un signaL qui sera étudié plus en détail 'ci-après.- Le signal de sortie provenant de l'amplificateur 1 est appliqué un pont de Maxwell 4 comme un potentiel provenant d'une source et un signal d'entrée à fréquence variable est appliqué à une borne d'entrée 5 du pont, ce signal étant un signal dont la fréquence représente la vitesse N de la machine, le signal de sortie du pont 4 apparaissant au niveau d'une borne 6. La turbine à gaz est représentée schématiquement sous la forme d'un bloc 7 auquel est associé un capteur de vitesse 8.Un thermomètre à résistance 9 est placé dans la tubulure d'admission de l'air de la machine 7 et est connecté entre un conducteur à potentiel constant 10 et une résistance 11. La résistance 11 ainsi qu'une résistance 12 sont couplées à la borne d'entrée 3 de l'amplificateur 1 comme le montre la figure Un réseau de réaction associé à l'amplificateur 1 comprend donc les résistances 11 et 12 ainsi que la résistance variable présentée par le thermomètre 9. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, dans 1/2 lequel on souhaite obtenir l'expression N/T1/2 pour une gamme ou intervalle de températures de 2430K à 4230K, la résistance 11 a une valeur de 82 ohms et la résistance 12 a une valeur de 705- ohms. Du fait de la longueur du câblage existant entre le thermomètre 9 et le reste -du montage, on constate que les conducteurs ajoutent une impédance supplémentaire d'environ 10 ohms à l'impédance série de la résistance 11. On constate également qu'en utilisant ce montage particulier, on obtient une précision supérieure à 10K pour l'intervalle désiré. Pour un intervalle limité à la zone de 3730K à 4260K, la précision est supérieure à 1/20K. En supposant un cas particulier dans lequel l'impédance de la résistance 12 est représentée par R1 et l'impédance de la résistance Il par R2 et pour une température d'admission particulière, si l'impédance du thermomètre 9 est représentée par T1, le gain A de l'amplificateur 1 est alors donné par la formule A = 1 + R1/(R2 + T1). Cette expression peut également s'écrire sous la forme A = T1 est une fonction approximativement linéaire de la température. I1 en résulte que A = fa)/(l + T1/b). Du fait que a > b, la fonction (1 + TlZa) dépend moins de la température que la fonction (1 + Tl/b)t et la variation du gain A en fonction de la température T1 se présente sous la forme visible sur la fig. 2, le gain A tendant asymptotiquement vers la valeur a/b lorsque T1 tend vers zéro et tendant vers l'unité lorsque T1 tend vers l'infini. Pour une gamme ou zone de fonctionnement limitée des valeurs de T1, c'est-à-dire pour ube gamme ou intervalle compris entre les valeurs T1A et T1B, la variation de A coincide de façon étroite avec une expression de la forme K/T1/2, dans laquelle K est une constante. Du fait que le signal de sortie provenant de l'amplificateur 1 est appliqué au pont de Maxwell 4 sous la forme d'un potentiel de source, il est évident que le signal de sortie de ce pont de Maxwell contient un terme exprimant la racine carrée de ce potentiel de source et, par conséquent, le signal de sortie apparaissant au niveau de la borne 6 est proportionnel à N/T'2. Le signal de sortie du pont de Maxwell est proportionnel à sa tension d'alimentation et à la fréquence d'un signal d'entrée. Dans le cas décrit ici, la tension d'alimentation est proportionnelle à 1/T1/2 et la fréquence d'entrée N est proportionnelle à la vitesse de la machine. Le signal de sortie provenant du pont de Maxwell est par conséquent proportionnel à N/T1/2. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits, dans le domaine des équivalences techniquesnsans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande pour machine destiné à normaliser ou réguler le terme correspondant à la vitesse de la machine en fonction de l'expression N/T1/2, dans laquelle N correspond à la vitesse de la machine et T correspond à une température de gaz contrlée, caractérisé en ce qu'il comprend un amplificateur à courant continu et à gain élevé comportant une entrée sans inversion à laquelle est appliquée une polarisation sensiblement constante et une entrée à inversion à laquelle est appliquez un signal provenant d'une boucle de réaction, une partie de cette boucle étant couplée à la sortie de l'amplificateur par l'intermédiaire d'une première impédance résistive et une partie de cette boucle étant connectée à une source fournissant une tension sensiblement constante par l'intermédiaire d'une seconde impédance résistive et d'un troisième élément à impédance résistive montés en série, ce troisième élément à impédance résistive présentant une impédance variable en fonction de la température des gaz con tôlée. 2. Dispositif de commande pour machine suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième élément à impédance résistive est un thermomètre à résistance placé dans la tubulure d'admission d'air de la machine,de façon à détecter la température T comme température d'admission de l'air. 3. Dispositif de commande pour machine suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le signal de sortie provenant de l'amplificateur, qui représente une constante divisée par la racine carrée de T, peut être appliqué comme potentiel de source à un pont de Maxwell auquel un signal représentant la vitesse N de la machine est appliqué au niveau de 11 entrée de commande de sorte que le signal de sortie du pont de Maxwell est proportionnel à l'expression N/T1/2