Brevet FR2463207A1 — publié le 19810220

L'invention concerne un procédé de freinage rapide d'un banc d'étirage en fonctionnement rapide jusqu'à l'arrêt ainsi qu'un banc d'étirage rapide pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention concerne en particulier des bancs d'étirage pour coton comportant des systèmes d'étirage à cylindres pour l'étirage de rubans de fibres formés de coton ou d'autres fibres de longueurs similaires. Dans les bancs d'étirage de ce genre, le doublage est généralement égal au degré d'étirage, donc, par exemple pour un doublage de 6, il se produit un étirage au sextuple des rubans de fibres doublés. Les bancs d'étirage rapides pour filatures doivent pouvoir être freinés très rapidement jusqu'à l'arrêt, afin qu'une extrémité de ruban de fibres formée par une rupture de ruban ou par le vidage d'un pot et arrivant au banc d'éti- rage n'entre pas dans celui-ci, car alors il faudrait trop de temps pour raccorder un nouveau ruban de fibres à cette extrémité de ruban. C'est pourquoi, dans le passé, on a utilisé, comme moteurs d'entraînement des bancs d'étirage rapides, des moteurs-freins, donc des moteurs munis d'un frein mécanique intégré, qui est mis en action automatique- ment lorsque le moteur est débranché, et qui freine rapide- ment le moteur jusqu'à l'arrêt. Etant donné la grande puissance de freinage qui est ici nécessaire, ces freins mécaniques sont coûteux, ils nécessitent beaucoup de place, et un autre inconvénient est qu'ils sont sujets à usure, et que par suite il faut les réajuster de temps en temps. Il faut aussi remplacer de temps en temps leurs garnitures. Si ces travaux ne sont pas effectués à temps, on risque que le freinage du banc d'étira- ge jusqu'à l'arrêt ne soit trop lent. En outre, ces travaux sont longs et coûteux. D'autre part, les couples de freinage de ces moteurs-freins ne sont souvent pas encore satisfai- sants. Pour abréger le fonctionnement par inertie des moteurs asynchrones jusqu'à l'arrêt, il est connu aussi de les alimenter par courant continu. C'est ce que l'on appelle freinage par courant continu. Toutefois, on perd un temps de freinage précieux puisque, une fois que le courant triphasé ou alternatif d'alimentation a été coupé, il faut attendre un certain temps (normalement quelques dixièmes de seconde) pour que le moteur soit désexcité au point que l'on puisse brancher le courant continu sans danger pour les redresseurs (diodes ou thyristors) qui servent à redresser le courant. En outre, les couples de freinage que l'on peut obtenir au moyen du courant continu ne sont sou- vent pas suffisants-pour assurer les temps de freinage courts désirés. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir un procédé de freinage rapide d'un banc d'étirage à fonction- nement rapide jusqu'à l'arrêt qui, d'une part, se passe de frein mécanique, et qui, d'autre part, permette de freiner le banc d'étirage jusqu'à l'arrêt notablement plus vite qu'il ne serait possible en freinant le moteur synchrone par cou- rant continu. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un procédé de freinage rapide, jusqu'à l'arrêt, d'un banc d'étirage pour filatures, en particulier d'un banc d'étirage pour coton, qui sert à doubler des rubans de fibres et à les étirer grâce à au moins un système d'étirage à cylindres, et qui est entraîné par un moteur asynchrone de préférence alimenté par un courant triphasé, procédé caractérisé en ce que comme moteur asynchrone,on utilise un moteur asynchrone pouvant être commuté à deux nombres de pôles différents, comportant des enroulements séparés pour les deux nombres de pôles, et dont la partie à petit nombre de pôles sert à l'entraînement du banc d'étirage aux vitesses de rotation de service, en ce que pour freiner le banc d'étirage jusqu'à l'arrêt, on commute tout d'abord de la partie à petit nombre de pôles à la partie à grand nombre de pôles de ce moteur asynchrone de sorte qu'ainsi, grâce à un freinage hyper- synchrone, il est freiné rapidement en fonctionnant en géné- ratrice, et en ce qu'au bout de peu de temps, on commute au freinage par courant continu de la partie à petit nombre de pôles du moteur, ce qui a pour effet de freiner complètement le banc d'étirage jusqu'à l'arrêt. Un banc d'étirage préférentiel destiné à la mise en oeuvre du procédé est caractérisé en ce que le moteur asynchrone est un moteur à commutation de pôles, de préfé- rence à cage, comportant deux nombres différents de pôles auxquels sont affectés des enroulements séparés, et le circuit de commande qui lui est adjoint est conçu de telle sorte que pour freiner ce moteur, de la vitesse de rotation de service assurée par la partie à petit nombre de pôles jusqu'à l'arrêt, il met tout d'abord en action la partie à grand nombre de pôles du moteur pour le freinage hypersyn- chrone, et en ce qu'après peu de temps, ce circuit de comman- de peut être commuté automatiquement au freinage par courant continu de la partie à petit nombre de pôles du moteur. Le moteur asynchrone comporte de préférence un rotor à cage, mais, si l'on accepte la dépense plus grande, il peut aussi comporter un rotor à bagues. Le freinage dynamique est en lui-même connu dans les moteurs à commutation de pôles. Pourtant, jusqu'ici, on ne l'a pas appliqué aux bancs d'étirage. Ainsi, il ne peut pas lui-même freiner le banc d'étirage jusqu'à l'arrêt. La combinaison de freinage dynamique et ensuite de freinage par courant continu, prévue par l'invention, jointe au fait que le moteur asynchrone comporte des enroulements séparés pour la partie à petit nombre de pâles et la partie à grand nombre de pôles, assure un freinage rapide du banc d'étirage jusqu'à l'arrêt sans danger pour les redresseurs et sans qu'un frein mécanique soit nécessaire. Ainsi, ce procédé de freinage selon l'invention fonctionne sans usure, ne nécessite pas de réajustement, et en outre, freine notable- ment plus vite qu'il ne serait possible avec le freinage par courant continu pur et simple ni, normalement, avec des freins mécaniques. Le freinage dynamique franchit, d'une part, le laps de temps nécessaire pour désexciter suffisam- ment l'enroulement du petit nombre de pôles, afin qu'il n'y ait plus de danger pour les redresseurs lorsqu'on établit le freinage par courant continu, et, d'autre part, le freinage dynamique fournit des couples de freinage plus grands que le freinage par courant continu, de sorte que grâce à cela aussi, on obtient un raccourcissement supplé- mentaire du temps de freinage. Pendant le freinage, le couple de freinage hyper- synchrone augmente à mesure que la vitesse de rotation diminue, jusqu'à une vitesse à peine supérieure à la vitesse de rotation synchrone de la partie à grand nombre de pôles du moteur et ensuite, quand la vitesse de rotation continue de diminuer, le couple diminue rapidement et devient nul quand la partie à grand nombre de pôles du moteur est à sa vitesse de rotation nominale. Afin que l'enroulement du petit nombre de pôles se désexcite rapidement pendant le freinage hypersynchrone, il suffit de le débrancher complètement du réseau. On peut encore accélérer la désexcitation de cet enroulement si l'on court-circuite ses phases par l'intermédiaire de résistances. On peut établir ces conditions sans difficulté, éventuelle- ment en choisissant, en outre, convenablement le rapport des nombres de pôles du moteur asynchrone, de façon telle qu'au moment o la vitesse de rotation du moteur asynchrone a diminué jusqu'au voisinage de la vitesse synchrone ou vitesse nominale de la partie à grand nombre de pôles du moteur en vertu du freinage hypersynchrone, on puisse commuter au freinage par courant continu de la partie à petit nombre de pôles du moteur, sans danger pour les redresseurs. Des montages de stator appropriés au freinage par courant continu des moteurs asynchrones triphasés sont connus de l'homme de l'art, ainsi que les intensités et tensions de courant conti- nu que l'on peut avantageusement appliquer, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'en parler davantage. On signalera seulement que dans le cas d'un enroulement triphasé branché en étoile, on peut avantageusement brancher deux phases en parallèle et appliquer la tension continue à ces deux phases et à la troisième phase. On peut alors faire en sorte que le courant continu corresponde à environ 1,5 fois le courant nominal du moteur dans le fonctionnement à petit nombre de pôles. Toutefois, on peut éventuellement aussi prévoir d'autres montages pour le freinage par courant continu mais le montage ci-dessus est particulièrement avantageux, étant donné le grand couple de freinage. Etant donné que dans un banc d'étirage la charge ne varie qu'entre des limites relativement restreintes, il est suffisant et normalement extrêmement avantageux de faire en sorte que la commutation au freinage par courant continu s'effectue un laps de temps prédéterminé après le début du freinage. En général, ce laps de temps peut avantageusement être de l'ordre d'un petit nombre de dixièmes de seconde seulement. Des exemples d'exécution de l'invention sont repré- sentés par les dessins, dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale schématique partielle d'un banc d'étirage, et la figure 2 montre un montage de commande pour la mise en action et le freinage du banc d'étirage de la figure 1. Par bancs d'étirage rapides, on entend normalement en pratique des bancs d'étirage qui fonctionnent à des vitesses d'amenée d'au moins 350 m/mn, de préférence à des vitesses encore plus grandes et en particulier, actuellement, de 500 à 600 m/mn. Un banc d'étirage pouvant être freiné par le procédé nouveau est représenté schématiquement en éléva- tion latérale par la figure 1. Ce banc d'étirage 10 comporte une série de paire de cylindres d'amenée 11, perpendiculaires au plan du dessin, une seule paire étant représentée. Chaque paire de cylindres d'amenée 11 sert à amener au système de cylindres d'étirage 13 un ruban de fibres tel que 9, retiré, par cette paire, d'un pot tel que 12. Le parcours du ruban de fibres est seulement représenté schématiquement jusqu'à un point situé juste après le système d'étirage 13, et ensuite interrompu. L'introduction du ruban à étirer dans un pot n'est pas représentée non plus. Chaque paire de cylindres d'amenée 11 forme une paire de cylindres de contact à la suite de laquelle est placé, à une distance d'environ 1 m, le système d'étirage 13. Si brusquement le ruban de fibres est absent entre les cylindres d'une paire 11, l'entrée en contact de ces cylindres a pour effet de fermer un circuit électrique 14 (figure 2). Avec la distance de 1 m mentionnée ci-dessus et si l'on suppose, d'autre part, que la vitesse d'amenée du système d'étirage 13 est de 500 m/mn et que l'étirage est du sextuple, on dispose dans cet exemple d'environ 0,72 seconde pour freiner jusqu'à l'arrêt le banc d'étirage 10 entraîné par un moteur asynchrone à commutation de pôles 22 muni de deux enroule- ments séparés, si l'on veut éviter qu'une extrémité de ruban de fibres quittant la paire de cylindres d'amenée 11 considérée ne puisse encore parvenir au système d'étirage 13. Le procédé de freinage selon l'invention permet d'obte- nir sans problème et sans usure les temps de freinage courts du banc d'étirage jusqu'à l'arrêt, qui sont nécessai- res à cet effet, et des temps de freinage encore plus courts. Afin que le grand couple de freinage engendré par- le fonctionnement en génératrice de l'enroulement à grand nombre de pôles du moteur, et qui est plus grand que le couple de freinage que l'on peut obtenir en freinant par courant continu l'enroulement à petit nombre de pôles soit utilisé dans une large gamme de vitesse de rotation et aussi pour désexciter l'enroulement à petit nombre de pôles pendant le freinage hypersynchrone, il est avantageux que le rapport- entre les nombres de pôles des deux enroulements du moteur asynchrone 22 soit d'au moins 3:1, de préférence de 4:1. Le moteur asynchrone 22 peut être avantageusement un moteur asynchrone à 2/6 pôles ou à 2/8 pôles. Son rotor peut être avantageusement un rotor à cage (en court-circuit), car ainsi, notamment, la structure du moteur asynchrone devient particulièrement simple. Dans un dispositif de commutation du banc d'étirage 10 sont disposés trois interrupteurs 16 à 18, l'interrupteur 18 étant un basculeur que l'on peut seulement actionner par pression manuelle et qui retourne à sa position ouverte aussitôt qu'on lâche son bouton 19. L'interrupteur 16, qui peut être fermé manuellement au moyen du bouton 24, sert à brancher et à débrancher la partie à petit nombre de pôles du moteur asynchrone à commutation de pôles 22, qui est ici un moteur asynchrone à 2/8 pôles alimenté sur courant triphasé muni d'un rotor à cage et d'enroulements séparés pour les deux nombres de pôles. L'interrupteur 17 sert seulement à mettre hors d'action le banc d'étirage 10 et peut être fermé, d'une part, manuelle- ment au moyen du bouton 21, et, d'autre part, automatique- ment, en cas d'absence de ruban de fibres, par entrée en contact des cylindres d'amenée 11 sous forme de cylindres. de contact, comme l'indique la ligne d'action 23. Quand le banc d'étirage est arrêté, tous les interrupteurs représentés 15 à 17 et aussi les interrupteurs à 32 sont ouverts. Pour accélérer le banc d'étirage 10 jusqu'à la vitesse de service, en partant de l'arrêt, on ferme manuel- lement l'interrupteur 16 en actionnant le bouton 24. Cet interrupteur 16 est relié par la ligne 25 à un relais tempo- risé 26, qui comporte deux lignes de sortie 27, 28. La ligne de sortie 27 est excitée immédiatement, sans retard, par la fermeture de l. 'interrupteur 16 e.t cause ainsi l'actionnement de l'organe de manoeuvre 35 de l'interrupteur, qui relie l'enroulement à grand nombre de pôles du moteur 22 au réseau triphasé 36 par la ligne 37, de sorte que tout d'abord, la partie à grand nombre de pôles du moteur 22 entraîne le banc d'étirage 10 à une petite vitesse de rotation. Au bout d'un court laps de temps fixé sur le relais 26, celui-ci coupe la ligne 27 de sorte que l'interrupteur 31 s'ouvre à nouveau sous l'action de l'organe de manoeuvre 35 et en même temps, par excitation de la ligne 28, l'organe de manoeuvre 34 servant à fermer l'interrupteur 30 se ferme, reliant la partie à petit nombre de pôles du moteur 22 au réseau triphasé 36, de sorte que désormais le banc d'étirage 10 est entraîné à sa vitesse de service par la partie à petit nombre de pôles du moteur 22. Si l'on veut arrêter manuellement le banc d'étira- ge ou si l'une des paires de cylindres de contact 11 détecte une absence soudaine du ruban de fibres entre ces cylindres, qui entrent en contact, l'interrupteur 17 se ferme, par enfoncement du bouton 21, ou automatiquement sous l'action du relais 14' par suite de la fermeture du circuit 14 par la paire de cylindres 11 et simultanément, l'interrupteur 16 s'ouvre, par la ligne d'action 39. Par suite de l'ouver- ture de l'interrupteur 16, la partie à petit nombre de pôles du moteur 22 est mise hors circuit par ouverture de l'inter- rupteur 30, étant donné que, la ligne 28 étant désexcitée sans retard par l'organe de retard 26, l'organe de manoeuvre 34 ouvre l'interrupteur 30 et que simultanément, par suite de la fermeture de l'interrupteur 17, un relais temporisé muni de deux lignes de sortie 41, 42, est commandé par la ligne 38. La ligne de sortie 41 est ainsi excitée immédiate- ment, sans retard et actionne l'organe de manoeuvre 35 de l'interrupteur 31, de manière à fermer immédiatement celui- ci, de sorte que la partie à grand nombre de pôles du moteur 22 est immédiatement mise en circuit et freine ainsi forte- ment le banc d'étirage 10, en vertu d'un freinage hypersyn- chrone, car la charge fait fonctionner le moteur 22 en génératrice, restituant ainsi de l'énergie au réseau 36. Le relais temporisé 40 est réglé de telle sorte qu'au bout d'un court laps de temps réglable, il coupe la ligne 41 et assure ainsi l'ouverture immédiate de l'interrupteur 31 au moyen de l'organe de manoeuvre 35 et simultanément, par le relais temporisé 40, sa deuxième ligne de sortie 42 est excitée et excite immédiatement un organe de manoeuvre 45 pour fermer l'interrupteur 32 qui relie au réseau 36 un redresseur biphasé 46 comportant de préférence des diodes et dont la ligne de sortie de courant continu 47 est reliée à l'enroulement de la partie à petit nombre de pôles du moteur 22 pour le freinage par courant continu. Le temps qui s'écoule après la mise en action du freinage hypersynchrone de la partie à grand nombre de pôles du moteur 22 jusqu'à la commutation décrite au freinage par courant continu de la partie à petit nombre de pôles est calculé de façon telle que, d'une part, l'enroulement à petit nombre de pôles se soit déjà désexcité pendant le freinage hypersynchrone de la partie à grand nombre de pôles dans une mesure suffisante pour qu'il n'existe plus aucun danger de destruction ni de dommage pour les diodes du redresseur 46, et en outre, de façon telle que le freinage hypersynchrone ait déjà diminué la vitesse de rotation du moteur 22 jusqu'à la vitesse synchrone ou vitesse nominale de la partie à petit nombre de pôles, ou au voisinage de cette vitesse. Par suite du rapport supposé des nombres de pôles, qui est de 8:2 = 4:1, au moment de la commutation au freinage par courant continu, la vitesse de rotation du moteur 22 a donc déjà diminué jusqu'à environ 0,25 fois la vitesse synchrone de sa partie à petit nombre de pôles, de sorte que le freinage hypersyn- chrone puissant effectue le travail principal de freinage et que le freinage par courant continu n'a plus qu'à en assurer une petite partie qui conduit à l'arrêt du banc d'étirage 10. L'interrupteur basculeur 18 peut servir à faire fonctionner le banc d'étirage 10 pendant peu de temps à la petite vitesse de rotation de la partie à grand nombre de pâles du moteur 22, par exemple pour vérifier, après avoir réparé une rupture de ruban, si le banc d'étirage 10 fonc- tionne à nouveau convenablement. Si l'on veut faire fonc- tionner à nouveau la machine aux vitesses de rotation de service, on ferme à nouveau l'interrupteur 16 comme indiqué plus haut. Le relais temporisé 40 peut être conçu de façon telle que l]interrupteur 17 puisse s'ouvrir à nouveau aussi- tôt que le relais temporisé 40 a été excité par la ligne 41 et alors, le freinage décrit du banc d'étirage jusqu'à l'arrêt se déroule automatiquement. D'autres montages peuvent encore être imaginés. Au lieu de la commutation, du freinage hypersynchro- ne au freinage par courant continu, assuré par le retard du relais 40, il peut aussi être avantageusement prévu, dans bien des cas, que cette commutation se fasse en fonction de la vitesse de rotation, en particulier lorsque le moteur asynchrone 22 est déjà équipé d'un capteur de vitesse de rotation, de préférence d'un générateur tachymétrique. C'est par exemple le cas lorsqu'on règle la vitesse de rotation de ce moteur asynchrone. Un tel générateur tachymétrique 50, entraîné par le moteur asynchrone 22, est indiqué en trait mixte sur la figure 2. Si l'on veut prévoir une commutation au freinage par courant continu en fonction de la vitesse de rotation, on peut faire en sorte que la tension continue du générateur tachymétrique 50, proportionnelle à la vitesse de rotation, soit appliquée à un détecteur 51 qui détecte le moment o cette tension continue et donc la vitesse de rotation a diminué jusqu'à une valeur prédéterminée qui est de préférence proche de la vitesse synchrone ou vitesse nominale de la partie à grand nombre de pôles du moteur 22 et fournit alors, par les lignes d'action 52, 53, des signaux de manoeuvre aux organes de manoeuvre 34, 35 pour commuter simultanément les deux interrupteurs 31, 32, c'est-à-dire ouvrir l'interrupteur 31 et fermer l'interrupteur 32, de sorte que la commutation au freinage par courant continu s'effectue. Au lieu de débrancher complètement la partie à petit nombre de pôles du moteur 22 au moyen de l'interrup- teur 30 lorsqu'on établit le freinage hypersynchrone, comme on l'a indiqué, on peut aussi prévoir, dans bien des cas, qu'en même temps que s'établit le freinage hypersvn- chrone, cet interrupteur 30 soit mis dans une position non représentée o il court-circuite les trois phases de la partie à petit nombre de pôles du moteur 22 par l'intermé- diaire de résistances, en vue d'une désexcitation rapide. Les résistances peuvent être avantageusement des résistances ohmiques et/ou des condensateurs. il 2463207 -R E V E N D I C A T I O N S- 1. Procédé de freinage rapide, jusqu'à l'arrêt, d'un banc d'étirage pour filatures, en particulier d'un banc d'étirage pour coton, qui sert à doubler des rubans de fibres et à les étirer grâce à au moins un système d'étirage à cylindres, et qui est entraîné par un moteur asynchrone de préférence alimenté par un courant triphasé, procédé caractérisé en ce que comme moteur asynchrone, on utilise un moteur asynchrone pouvant être commuté à deux nombres de p31es dtfferen-s, com:portant des enroulements séparés pour les deux nombres de pôles, et dont la partie à petit nombre de pôles sert à l'entraînement du banc d'étirage aux vitesses de rotation de service, en ce que pour freiner le banc d'étirage jusqu'à l'arrêt, on commute tout d'abord de la partie à petit nombre de pôles à la partie à grand nombre de pôles de ce moteur asynchrone de sorte qu'ainsi, grâce à un freinage hypersynchrone, il est freiné rapidement en fonctionnant en génératrice, et en ce qu'au bout de peu de temps, on commute au freinage par courant continu de la partie à petit nombre de pôles du moteur, ce qui a pour effet de freiner complètement le banc d'étirage jusqu'à l'arrêt. 2. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commutation au freinage par courant continu s'effectue lorsque la vitesse de rotation du moteur a dimi- nué approximativement jusqu'à la vitesse synchrone ou vitesse nominale de la partie à grand nombre de pôles. 3. Procédé, selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que la commutation au freinage par courant continu s'effectue un temps prédéterminé après le début du freinage. 4. Procédé, selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du moteur asynchrone est captée, et la commutation au freinage par courant continu s'effectue lorsqu'une petite vitesse de rotation prédéterminée est atteinte. 5. Banc d'étirage rapide pour filatures, compor- tant un moteur asynchrone servant à l'entraîner, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que le moteur asynchrone est un moteur à commutation de pôles (22), de préférence à cage, comportant deux nombres différents de pôles auxquels sont affectés des enroulements séparés, et le circuit de commande qui lui est adjoint est conçu de telle sorte que pour freiner ce moteur (22), de la vitesse de rotation de service assurée par la partie à petit nombre de pôles jusqu'à l'arrêt, il met tout d'abord en action la partie à grand nombre de pôles du moteur pour le freinage hypersyn- chrone, et en ce qu'après peu de temps, ce circuit de commande peut être commuté automatiquement au freinage par courant continu de la partie à petit nombre de pôles du moteur. 6. Banc d'étirage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la commutation, de la partie à grand nombre de pôles du moteur (22) au freinage par courant con- tinu de la partie à petit nombre de pôles, s'effectue au moyen d'un relais temporisé (40), ou organe similaire, qui déclenche cette commutation un laps de temps prédéterminé après la mise en action de la partie à grand nombre de pôles du moteur. 7. Banc d'étirage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vitesse de rotation du moteur asyn- chrone est captée par un capteur, de préférence par un géné- rateur tachymétrique (51), et la commutation de la partie à grand nombre de pôles du moteur peut être déclenchée lorsque le moteur atteint une vitesse prédéterminée qui est captée. 8. Banc d'étirage selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'enroulement à petit nombre de pôles du moteur (22) est complètement débranché pendant le processus de freinage, tant que son enroulement à grand nombre de pôles est branché. 9. Banc d'étirage selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que pendant le 3.5 processus de freinage, tant que l'enroulement à grand nombre de pôles est branché, l'enroulement à petit nombre de pôles est court-circuité par l'intermédiaire de résistances en vue d'une désexcitation rapide, les résistances étant de préfé- rence ohmiques et/ou capacitives.