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Transformateur en cascade.
Dans une disposition connue, un transformateur en cascade est démarré du côté du courant tournant au moyen d'une réactance de synchronisation. Le processus de démar- rage propremert dit est effectué en pareil cas en trois de- grés. Dans le premier degré, une résistance est interca- lée dans une partie de l'enroulement du rotor ou dans l'en- semble de l'enroulement du rotor de la partie asynchrone du transformateur, de sorte que le lancement peut avoir,.lieu ; dans le deuxième degré une partie de la résistance de démar- rage, précédemment utilisée, est couplée en série avec une réactance, sur quoi le transformateur passe dans le synchro- nisme ; dans le troisième degré, tous les dispositifs démar- reurs sont court-circuités sur les phases du rotor.
Ce n'est qu'alors, en supposant que la tension continue du col- lecteur possède la polarité et la grandeur exactes, que le
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transformateur peut être intercalé sur le côté de courant continu.
Comme la progression du processus de démarrage dépend de conditions qui exigent une attention extrême de l'opérateur, il n'est pas surprénant que, dans les procédés de démarrage actuellement connus, il se produise fréquem- ment des couplages erronés qui ont pour suite des perturba- tions de service sensibles. En cas de plusieurs transfor- mateurs, il faut avoir recours, pour effectuer les divers processus de démarrage, à un personnel nombreux, de sorte que l'exploitation devient de ce fait très coûteuse.
Or d'après la présente invention, on prévoit pour le transformateur en cascade des dispositifs servant à la mise en marche automatique. La mise en marche automa- tique ou auto-démarrage est possible principalement du fait que le côté de courant continu du transformateur en cascade, possède, en plus de l'auto-excitation dont le cir- cuit est constamment fermé, pour obtenir la polarité exac- te, une excitation étrangère additionnelle, qui n'est in- tercalée que passagèrement. La tension induite sur le côté de courant cuntinu par l'excitation étrangère, dérend du nombre de tours. La partie de courant continu du transfor- mateur sert en quelque sorte de dynamo tachymétrique, le déclenchement d'un relais étant placé sous la dépendance de la tension de cette génératrice.
Pour effectuer le -processus de démarrage propre- ment dit, on peut se servir de trois interrupteurs bipo- laires. Chacun de ces interrupteurs reste connecté à une phase, Le premier interrupteur court-circuite, en passant par des résistances, trois phases de la partie asynchrone connectées à des bagues frottantes, le deuxième interrup- teur court-circuite les trois phases en passant par des bobines de réactance montées'en série avec une partie des résistances ; le troisième interrupteur court-circuite di- rectement les trois -phases.
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Les connexions correspondant aux interrupteurs dans une phase sont, dans ce cas, établies en permanence, car un établissement du courant n'est obtenu que par fer-. meture des interrupteurs bipolaires dans les autres phases.
L'ensemble du processus de démarrage, y compris la conjonction du côté de courant continu, est représenté schématiquement dans l'exemple d'exécution ci-dessous.
L'action d'une partie de l'installation sur un relais ou une commande, est indiquée par les pointes de flèche. Cha- que pointe de flèche désigne l'appareil ou le dispositif équivalent, sur lequel l'action s'exerce. L'ensemble de l'illustration est monopolaire en évitant tous les détails inutiles.
Dans la figure du dessin ci-joint, 1 désigne l'interrupteur à huile à courant tournant qui est connecté au stator de la partie asynchrone du transformateur ; 6 désigne le transformateur, 8 l'interrupteur principal à courant continu, 4 le permutateur ou commutateur de dé- marrage, qui se compose de trois interrupteurs individuels bipolaires, ou qui est constitué par un cylindre de contact de construction correspondante.. 5 désigne la résistance de démarrage, 3 le dispositif court-circuiteur peur court- circuiter toutes les phases de la partie asynchrone du transformateur (même des phases non utilisées pour le démar- rage). 2 désigne un interrupteur de conducteur neutre, 7 un refais de verrouillage qui place la remise en circuit de l'interrupteur à huile à courant tournant, après une dis- jonction, sous la dépendance du nombre-de tours exact du transformateur.
9 désigne la commande de l'interrupteur à huile à courant tournant, 10 la commande de l'interrup- leur de conducteur neutre, 11 la commande du court-circui- beur, 12 la commande du commutateur de démarrage. 13 dé- signe le régulateur shunt dans le circuit excitateur du. côté de courant continu ;
14 désigne l'enroulement excita- teur, 15 une résistance située dans le circuit excitateur
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étranger du côté de courant continu. 16 désigne la com- mande de l'interrupteur de courant continu principal. 17, 18,19, 20 et 21 désignent des cylindres de dépendance, reliés à l'interrupteur à huile à courant tournant, à l'in- terrupteur de conducteur neutre, au court-circuiteur et à l'interrupteur de courant continu. 22 désigne un relais à temps, 23 un relais polarisé qui place la fermeture de l'interrupteur de courant continu sous la dépendance de la polarité exacte du transformateur. 24 désigne la soupape électrique pour la conjonction de l'excitation étrangère.
La soupape de courant auxiliaire 25 connecte l'interrup- teur à huile à courant tournant 1, en cas d'excitation étrangère suffisante, et en conséquence de tension de cou- rant continu suffisante pour le réglage du processus de dé- marrage. 26 désigne un relais de marche arrière ou de rap- pel, et 27 un relais d'avancement dont le fonctionnement sera décrit dans la suite.
Le cylindre à main 29 est destiné à permuter l'installation de transformateur du démarrage'automatique au démarrage.commandé à la main. 28 et 30 sont les trans- metteurs pour la conjonction de l'interrupteur de courant tournant et de l'interrupteur de courant continu,
Le fonctionnement de l'installation sera décrit tout d'abord pour la mise hors service (disjonction) auto- matique. Le transmetteur 28 est amené à la position de disjonction. De ce fait, l'interrupteur à huile 1 tombe ; en même temps, l'interrupteur de courant continu 8 est lui aussi ouvert en passant par le cylindre de dépendance 17 de l'interrupteur de courant tournant (ligne d'influen- ce inférieure, partant du cylindre de dépendance 17), et par la commande 16.
Le cylindre de dépendance 17 de l'interrupteur, à huile 1 (par la ligne d'influence située au-dessus de la précédente) met en train la marche arrière du court-circuiteur 3 en passant par le relais de marche arrière .26 et par la commande 11 commandée par ce relais.
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Mais la marche arrière n'a lieu que lorsque le relais de marche arrière 26 tombe, c'est-à-dire lorsque la ten- sion du transformateur en cascade a baissé à une valeur suffisamment faible, car le relais de marche arrière' ou de rappel est connecté au côté de courant continu du transformateur (ligne d'influence supérieure). Après que le court-circuiteur 3 est ouvert, l'interrupteur de con- ducteur neutre 2 est déconnecté en passant par le cylin- dre de dépendance 19 de ce court-circuiteur et la com- mande 10 (ligne d'influence supérieure partant du cylin- dre 19). Tous les autres appareils et interrupteurs res- tent en position dé service.
Le démarrage automatique de l'installation de transformateur se fait de la manière suivante :
Le transmetteur 28 est amené à la position "conjonction". De ce fait, la commande 12 du commuta- teur de démarrage 4 est amenée a la position de démarrage, en passant par le cylindre à main 29 (ligne d'influence médiane) et les cylindres de dépendance 19 et 17. Lors- que le commutateur de démarrage et en conséquence le cylin- dre de dépendance 20 accouplé à ce commutateur, ont at- teint la position de démarrage, la soupape d'excitation étrangère 24 est connectée, également en partant du transmetteur 28, à la tension, en passant par 'le cylindre à main 29 et le cylindre de dépendance 20, et cette sou- pape connecte alors, par-le relais de courant 25 et les résistances 15, de la tension étrangère à l'enroulement excitateur 14.
Lorsque le courant excitateur étranger a atteint une grandeur déterminée, le relais 25 est attiré; de ce fait un troisième circuit de commande est établi par le transmetteur 28, directement par les cylindresde dépen- dance 20,19 et 18, vers la commande 9 de l'interrupteur à huile de courant tournant, et l'interrupteur à huile 1 est ainsi fermé. Le schéma des connexions montre, sans plus amples explications,que l'interrupteur à huile ne reut être
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fermé que lorsque l'interrupteur de démarrage 4, le court- circuiteur 3 et l'interrupteur de conducteur neutre 2 se trouvent dans la position exacte, car le circuit de conjonction passe par les cylindres de dépendance des trois interrupteurs mentionnés.
Le transformateur démarre maintenant comme moteur asynchrone'avec résistance dans le circuit du rotor. Par suite de l'excitation étrangère, le côté de courant continu donne de la tension continue conformément au nombre de tours. Lorsque le nombre de tours pour la permutation de "résistance" à "bobines de réactance" est atteint, cette tension continue attire, par le cylindre de dépendance 20 (ligne d'influence inférieure) le relais d'avancement 27 qui, par 17 et le cylindre à main 29, fait passer la commande 12 du commutateur ou permutateur de démarrage 4 à la position de démarrage suivante, c'est-à-dire la deuxième. De ce fait, une partie de la résistance de dé- marrage est court-circuitée et une bobine de réactance est en série couplée/avec le reste, bobine dont l'influence synchronise le transformateur en cascade.
Comme pendant l'ensemble du processus de démarra- ge le circuit auto-excitateur est fermé en permanence, la machine possède une excitation propre dans le synchronisme et repousse l'excitation étrangère dans la mesure de l'aug- mentation de la tension aux bornes d'excitation.
La tension continue du transformateur excite alors le relais polarisé 23 en passant par le cylindre de dépen- dance 20 ; l'enroulement à excitation étrangère du relais polarisé donne de la tension de commande du cylindre de dé- pendance 17 par le cylindre 20 (ligne d'influence supé- rieure) et 21. Si la'polarité est exacte, le relais 23 ferme par le cylindre 20 le circuit partant du cylindre de dépendance 17 et connecte ainsi le relais 22 pourvu d'un déclenchement à temps indépendant. En'même temps 1!excitation propre-du transformateur 6 est renforcée par
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déplacement du régulateur shunt 13, en passant par le circuit monté en parallèle au relais à temps, afin que le court-circuiteur 3 puisse travailler sans choc de ten- sion.
Lorsque le relais à temps 22 a terminé sa mar- che, il fait avancer par le cylindre à main 29 (deuxième ligne d'influence par en bas), le permutateur de démarra- ge à la troisième position, c'est-à-dire à la position de service. Le court-circuiteur 3 est alors mis en circuit. par le cylindre de dépendance 20, relié au permutateur de démarrage, par le cylindre à main 29 (ligne d'influence inférieure) et par la commande 11. Le cylindre de dépen--. dance 19, accouplé avec le court-circuiteur, intercale dans la position "conjonction" la commànde 10 de l'interrupteur de conducteur neutre 2.
Ceci termine le.processus de démar-" rage proprement dit et la machine est prête à recevoir la charge. ' ,L'interrupteur de courant continu 8 doit,être mis en circuit lorsque la polarité est exacte et que la ma- chine est prête à recevoir la charge. C'est pourquoi son circuit de conjonction passe par le relais polarisé 23, Le relais polarisé 23 est excité encore une fois par le transmetteur à commande à main 30, qui est connecté par le pivot b à la tension de la machine, cette excitation se faisant en passant par le cylindre de dépendance 21 (ligne d'influence inférieure) et le cylindre de dépendance 20.
Si la tension est exacte et que le relais se ferme, il con- necte la commande 16 de l'interrupteur de courant continu 8 en passant par le cylindre de dépendance 19 (ligne d'in- fluence médiane) et par le pivot a du transmetteur 30.
La conjonction ne se fait toutefois que lorsque l'Interrup- teur à huile 1 est fermé, et la tension de commande passe alors du cylindre de dépendance 17 de cet interrupteur 1 au relais polarisé. Le relais polarisé- 23 est maintenant déconnecté définitivement par le cylindre de dépendance 21,
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de sorte que pendant le fonctionnement aucun relais n'est sous tension.
L'interrupteur de conducteur neutre n'est pas essentiel pour le processus de démarrage décrit. Cet inter- rupteur a été mentionné dans le présent exemple d'exécution pour démontrer que d'autres exigences peuvent être posées au démarrage avec le procédé décrit.