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"DISPOSITIF POUR EMPECHER LE DECROCHAGE DES ALTERMATEURS"
Pour maintenir la vitesse d'alterna.teurs alimentant un même réseau, mais installés en des endroits éloignes l'un de l'autre, par exemple dans des centrales différentes, il est connu de comparer la fréquence de machines auxiliaires accouplées avec les alternateurs dans un moteur à double ali- mentation utilisé comme organe d'accouplement.
Comme moteur à double alimentation, on utilise par exemple un synchronoscope dont le rotor est alimenté nar la fréquence de l'une des ma- chines auxiliaires, tandis que le stator est alimenté par la fréquence de l'autre machine auxiliaire, le rotor et la sta-
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tor étant alimentés en courant polyphasé, ou bien l'un des deux en courant monoohasé seulement. Le rotor du synchronos- cope actionne un dispositif de contact qui agit sur un organe de réglage de la machine qui entraîne l'alternateur.
Or, lorsque dans des réseaux à courant alternatif il se produit des courts-circuits -pendant que l'interrupteur de mise en -oarallèle est fermé, il arrive fréquemment que des alternateursse décrochent. Il en résulte alors des courants de circulation de forte intensité qui provoquent des troubles de fonctionnement indésirables par déclenchement de relais suivis de l'ouverture d'interrupteurs automatiques. Ilest des lors nécessaire , lorsque de tels accidents se produisent,de ramener les génératrices le plus rapidement possible à leur vitesse normale.
L'emploi du dispositif connu présente l'inconvénient de nécessiter des fils de liaison spéciaux entre les moteurs auxiliaires fournissant les fréquences de comparaison, ce qui rend l'installation compliquée et coûteuse.
Il est connu qu'il existe, dans un réseau alimenté par deux génératrices ayant respectivement les fréquences wl et w 2 , deux fréquences dont l'une est wx est écale à
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dernière est la fréquence de battement, tandisque la pre- mière wx peut être utilisée comme fréquence de comparaison pour la synchronisation des génératrices.
Le principe de l'invention consiste en ce que, sur un réseau à courant alternatif, l'interrupteur de mise en pa- rallèle étant fermé, le dispositif de synchronisation reste en permanence en circuit et est construit de telle manière
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qu'il est amené à réagir car la fréquence qui s'établit au réseau par suite du décrochage d'une @énératrice, d'une part, et par la fréquence d'une des génératrices alimentant le ré- seau, d'autre part, de manière éviter un décrochage des gé- nératrices et les inconvénients qu'il entraîne ,
de même que l'ouverture de l'interrupteur de mise en parallèle et la re- mise consécutive au synchronisme des machines intéressées.
Le même résultat peut aussi s'atteindre en employant pour le réglage du moteur de commande de la génératrice, aux lieu et place de 1'organe de contact réagissant sur des écarts de fréquence, un relais wattmétrique vissant suivant le sens de l'énergie et qui règle la position de l'organede réglage du. moteur de commande en fonction -Il flux d'énergie qui nasse entre le réseau et la génératrice auxiliaire.
Au dessin annexé sont représentés schématiquement deux exemples d'exécution de l'objet de l'invention.
La Fig. 1.explique l'emploi d'un organe de contact réagissant à des écarts de fréquence, tandis que la. Fig. 2 montre l'emploi d'un organe directionnel réagissant en fonction de la puissance.
Dans l'exemple représenté à. la Fig. 1, la génératrice 1 actionnée par la turbine 2 est, branchée sur le réseau 12.
Sur l'arbre de la. génératrice est montée une netite génératrice auxiliaire 3 dont la fréquence est prooortionnelle à la, vi- tesse de la. génératrice principale 1. La tension de la généra- trice auxiliaire 3 est amenée na.r l'intermédiaire des bagues 7 au rotor 6, et la tension du réseau est amenée par l'intermé- diaire d'un transformateur de tension 4 au stator 5 d'un mo - teur asynchrone qui sert d'organe de réglage nour la vitesse de la turbine 2. Sur l'arbre du rotor du moteur asynchrone
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est fixé un bras de contact 9 qui peut osciller entre les con- tacts 10, 11 et est normalement maintenu dans sa, position neutre par les ressorts 8.
Tant que la vitesse de la génératrice correspond à la fréquence du réseau, le couple moteur du moteur asynchrone, et, par suite, le moment de rotation de l'organe de contact est nul. Suivant que la génératrice tourne trop vite ou trop len- tement, il se produit par contre un couple moteur agissant dans un sens ou dans l'autre. Ces couples moteurs de sens va- riable sont utilisés pour le réglage de la vitesse de la tur- bine. On obtient ainsi le résultat que la génératrice, si elle est tombée hors de phase , est remise 'automatiquement en syn- chronisme sans qu'il se produise de déclenchement d'un dis- joncteur quelconque, de sorte que la marche continue sans in- terruption.
Il est utile de verrouiller l'interrupteur princi- pal dans sa position de fermeture, aussitôt la synchronisation et la mise en parallèle effectuées une première fois.
La génératrice auxiliaire a besoin d'une excitation.
Celle-ci peut être empruntée à l'excitation de la génératrice principale. Afin que les variations de la tension de l'exci- ta;tion restent sans effet, la génératrice auxiliaire peut être construite telle que son fer soit fortement saturé. En employant une génératrice auxiliaire dont les pôles sont constitués pas des aimants -permanents , le circuit d'excitation peut être com- plètement supprimé.
La génératrice auxiliaire doit être accouplée des- modromiquement avec la génératrice principale afin que la po- sition relative des phases ne puisse pas changer. A cet effet, il est préférable d'employer une commande par engrenages. Le rapport' de multiplication de l'engrenage de commande peut être
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choisi en concordance avec la vitesse normale de la génératrice, de telle sorte que la même génératrice auxiliaire puisse ser- vir,quelle que soit la vitesse.
Lorsque le facteur de puissance de la génératrice change, le décalage de la. roue polaire change également et avec lui, la position neutre de l'organe de contact. Afin d'empêcher dams ce cas un réglage intempestif, les contacts 10, 11 doi- vent être écartés suffisamment loin l'un de l'autre pour qu'un réglage ne se produise que lorsque la génératrice tombe effec- tivement hors de phase, c'est-à-dire lorsque l'organe de con- tact ferait des tours complets s'il n'en était pas empéché par le bras 9 qui vient heurter les contacts 10,11. Il serait encore possible d'éviter le réglage indésirable en déplaçant les dits contacts en concordance avec le facteur de @@issance de la génératrice.
Un tel dispositif exige pour la génératrice auxi - liaire une excitation spéciale par courant continu. Cette excitation à courant continu est évitée dans le dis-oositif suivant la Fig. 2. Dans cette forme d'exécution, la généra- trice 1, raccordée au réseau 12, est de nouveau actionnée nar la turbine 2. Sur l'arbre de la génératrice est calé le moteur auxiliaire 3, dont l'enroulement du stator est désigné nar 14.
Le sta.tor est a,limenté par l'intermédiaire du transformateur de tension 4. Par 16 est désigné un régulateur de naissance qui est préférablement du type à secteurs de contact, roulants, et qui influence le moteur auxiliaire 17 actionna.nt l'organe de réglage 18 de la turbine 2. Le régulateur de puissance est maintenu dans sa position neutre, par exemple au moyen d'un res- sort. Le rotor de la génératrice auxiliaire est préfablement construit comme induit à cage d'écureuil, afin d'éviter des ba- gues de contact.
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Tant que la vitesse de la génératrice correspond à la fréquence du réseau, il ne se produit entre la génératrice auxiliaire et le réseau aucun écoulement d'énergie et par con- séquent aucun échange de puissance et le régulateur de nuissan- ce n'est par conséquent pas influencé. Par contre, si la mar- che de la génératrice 1 devient hypersynchrone ou hyposynchro- ne, il passera de l'énergie de la génératrice auxiliaire 3 et 14 au transformateur de tension 4, ou en sens inverse. Le ré- gulateur de puissance réagit alors et influence, suivant le sens de l'écoulement de l'énergie, le moteur auxiliaire 17 qui règle, suivant son sens de rotation respectif, la position de l'organe régulateur 18 de la turbine.
Dès que. la vitesse de la génératrice est réajustée à la fréquence du réseau, l'échange d'énergie entre là génératrice auxiliaire et le réseau 12 ces- se et le régulateur de puissance reprend sa position neutre.
Pour augmenter la sensibilité du dispositif de ré- glage, il est utile que la génératrice auxiliaire n'ait que de faibles pertes à vide, mais par contre qu'elle puisse donner la plus grande puissance possible à une fréquence de glissement donnée.
Le dispositif suivant l'invention peut être utilisé tel quel à la synchronisation et à la mise en parallèle auto- matiques de génératrices.
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"DEVICE TO PREVENT THE RELEASE OF ALTERMATORS"
To maintain the speed of alternators supplying the same network, but installed in places far from each other, for example in different power plants, it is known to compare the frequency of auxiliary machines coupled with the alternators in a dual feed motor used as a coupling member.
As a dual power supply motor, a synchronoscope is used, for example, the rotor of which is powered at the frequency of one of the auxiliary machines, while the stator is powered by the frequency of the other auxiliary machine, the rotor and the rotor. sta-
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tor being supplied with polyphase current, or one of the two with single-phase current only. The synchronoscope rotor actuates a contact device which acts on an adjustment member of the machine which drives the alternator.
However, when in alternating current networks short-circuits occur - while the parallel switch is closed, it frequently happens that the alternators drop out. This then results in high intensity circulation currents which cause undesirable operating disturbances by tripping of relays followed by the opening of automatic switches. It is therefore necessary, when such accidents occur, to return the generators as quickly as possible to their normal speed.
The use of the known device has the drawback of requiring special connecting wires between the auxiliary motors providing the comparison frequencies, which makes the installation complicated and expensive.
It is known that there exist, in a network supplied by two generators having respectively the frequencies wl and w 2, two frequencies of which one is wx is equal to
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the latter is the beat frequency, while the former wx can be used as a comparison frequency for generator synchronization.
The principle of the invention consists in that, on an alternating current network, with the parallel switch closed, the synchronization device remains permanently on and is constructed in such a way.
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that it is required to react because the frequency which is established in the network following the disconnection of an @enerator, on the one hand, and by the frequency of one of the generators supplying the network, on the other hand , so as to avoid the generators stalling and the inconveniences it entails,
as well as the opening of the parallel switch and the subsequent resetting of the synchronism of the machines concerned.
The same result can also be achieved by employing for the regulation of the control motor of the generator, instead of the contact member reacting on frequency deviations, a wattmetric relay screwing according to the direction of the energy and which adjusts the position of the regulator. control motor in function - It flows of energy which traps between the network and the auxiliary generator.
In the accompanying drawing are schematically represented two examples of execution of the object of the invention.
Fig. 1. explains the use of a contact member reacting to frequency deviations, while the. Fig. 2 shows the use of a directional organ which reacts as a function of the power.
In the example shown at. Fig. 1, the generator 1 actuated by the turbine 2 is connected to the network 12.
On the tree of the. generator is mounted a net auxiliary generator 3, the frequency of which is proportional to the speed of the. main generator 1. The voltage of the auxiliary generator 3 is brought na.r through the rings 7 to the rotor 6, and the network voltage is brought through a voltage transformer 4 to the stator 5 of an asynchronous motor which serves as a regulating member for the speed of the turbine 2. On the rotor shaft of the asynchronous motor
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is attached a contact arm 9 which can oscillate between the contacts 10, 11 and is normally held in its neutral position by the springs 8.
As long as the speed of the generator corresponds to the frequency of the network, the motor torque of the asynchronous motor, and, consequently, the torque of the contact member is zero. Depending on whether the generator is running too fast or too slowly, a motor torque is produced, acting in one direction or the other. These motor torques in variable direction are used for the adjustment of the speed of the turbine. The result is thus obtained that the generator, if it has fallen out of phase, is automatically put back into synchronism without any tripping of any circuit-breaker, so that operation continues without interruption. terruption.
It is useful to lock the main switch in its closed position as soon as the synchronization and paralleling have been carried out for the first time.
The auxiliary generator needs an excitation.
This can be borrowed from the excitation of the main generator. In order that variations in the voltage of the excitation remain ineffective, the auxiliary generator can be constructed such that its iron is highly saturated. By employing an auxiliary generator, the poles of which are made up of permanent magnets, the excitation circuit can be completely eliminated.
The auxiliary generator must be coupled des- modromically with the main generator so that the relative position of the phases cannot change. For this purpose, it is preferable to use a gear drive. The control gear multiplication ratio can be
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chosen in accordance with the normal speed of the generator, so that the same auxiliary generator can be used at any speed.
When the power factor of the generator changes, the offset of the. pole wheel also changes and with it the neutral position of the contact member. In order to prevent inadvertent adjustment in this case, the contacts 10, 11 must be spaced far enough apart so that adjustment occurs only when the generator actually falls out of phase. that is to say when the contact member would make complete turns if it were not prevented from doing so by the arm 9 which strikes the contacts 10,11. It would still be possible to avoid the unwanted adjustment by moving said contacts in accordance with the generator emission factor.
Such a device requires special direct current excitation for the auxiliary generator. This direct current excitation is avoided in the device according to FIG. 2. In this embodiment, the generator 1, connected to the network 12, is again actuated by the turbine 2. On the generator shaft is wedged the auxiliary motor 3, the stator winding of which is fixed. designated nar 14.
The sta.tor is powered by the intermediary of the voltage transformer 4. By 16 is denoted a birth regulator which is preferably of the type with contact sectors, rolling, and which influences the auxiliary motor 17 actua.nt the. adjustment member 18 of the turbine 2. The power regulator is maintained in its neutral position, for example by means of a spring. The rotor of the auxiliary generator is preferably constructed as a squirrel cage armature, in order to avoid contact rings.
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As long as the speed of the generator matches the frequency of the grid, there is no energy flow between the auxiliary generator and the grid and therefore no exchange of power and the dimmer regulator is not therefore not influenced. On the other hand, if the operation of generator 1 becomes hypersynchronous or hyposynchronous, it will pass energy from auxiliary generator 3 and 14 to voltage transformer 4, or in the opposite direction. The power regulator then reacts and influences, depending on the direction of the energy flow, the auxiliary motor 17 which regulates, according to its respective direction of rotation, the position of the regulator member 18 of the turbine.
As soon as. the speed of the generator is readjusted to the frequency of the network, the exchange of energy between the auxiliary generator and the network 12 ceases and the power regulator returns to its neutral position.
To increase the sensitivity of the regulating device, it is useful for the auxiliary generator to have only low no-load losses, but on the other hand that it can give the greatest possible power at a given slip frequency.
The device according to the invention can be used as it is for the automatic synchronization and paralleling of generators.