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Perfectionnements à la commande des groupes électrogènes automa- tiques à génératrice et moteur Diesel et des groupes combinés analogues.
De nombreux groupes Diesel-électriques et d'autres groupes analogues comprenant une génératrice et une batterie travaillant en parallèle avec la génératrice, comme on en utilise actuellement, sont commandés par des dispositifs électriques automatiques qui sont établis de façon à consti- tuer un ensemble unitaire jouant tous les rôles d'une station génératrice sans exiger d'attention manuelle, mais ces effets avaient jusqu'ici été obtenus à l'aide de tableaux de distri- bution automatiques, de régulateurs magnétiques, de relais dif-
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férentiels, etc... combinés pour donner le résultat désiré.
La présente invention, dont le but est de réali- ser les divers objets envisagés sans l'aide de relais exté- rieurs et de dispositifs autres qu'un interrupteur ou relais de mise en marche et des appareils nécessaires pour se pré- munir contre une panne du moteur, est caractérisée par une installation qui comprend, en combinaison, une dynamo, un moteur Diesel ou autre moteur à vitesse constante établi pour être démarré par la dynamo travaillant comme moteur électrique, une batterie destinée à alimenter un circuit de consommation lorsque le moteur Diesel est au repos, et un interrupteur dont le rôle est de connecter la batterie avec la dynamo et de lancer le moteur Diesel lorsque la charge augmente au point de rendre nécessaire une fourniture de courant à la fois par la dynamo et par la batterie travail- lant ensemble,
la dynamo étant du genre comportant trois bobines de champ indépendantes dont l'une est l'enroulement shunt usuel, mais susceptible de créer plus que la force de champ normale, la seconde un enroulement monté en série avec la charge extérieure, et la troisième un enroulement monté dans le circuit de charge de la batterie et de démarrage du moteur électrique, les divers enroulements étant établis pour travailler ensemble de telle manière que, sous l'action conjointe de l'enroulement shunt et de l'enroulement de charge de la batterie, l'enroulement monté en série avec la charge extérieure maintient constant le potentiel de l'in- duit, par copposition à la tension de la ligne, malgré les variations de la charge.
L'enroulement monté sur le circuit de charge de la batterie produit un champ qui est en opposition avec celui des enroulements shunt et série lorsque la dynamo
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développe du courant, et sa valeur est réglée de telle sorte qu'il charge la batterie d'une façon déterminée et constante par un courant de fuite. On peut faire varier à volonté ce courant de fuite en modifiant la valeur de l'en- roulement shunt à l'aide d'un régulateur, ce courant conser- vant la valeur qu'il a ainsi reçue indépendamment de la charge régnant dans le circuit extérieur.
Le troisième enroulement, qui se comporte à la façon d'un enroulement série servant au démarrage du moteur Diesel, fonctionne lors de la fermeture d'un interrupteur ou relais à commande manuelle ou automatique.
Finalement, le troisième enroulement, conjointe- ment avec la batterie, absorbe toutes les fluctuations de tension dues aux variations cycliques d'un moteur Diesel.
Sur le dessin annexé:
La figure 1 est un schéma de montage d'une disposi- tion simple dans laquelle on n'utilise aucun mécanisme in- terrupteur, à l'exception d'un interrupteur de démarrage.
La figure 2 est un schéma analogue d'une disposition dans laquelle des moyens sont prévus en supplément pour assu- rer une protection d'urgence comme dans le cas d'une panne de moteur ou d'un manque de combustible.
La figure 3 est une vue semi-schématique d'un re- lais de surcharge à temps destiné à être utilisé dans la disposition selon la fig. 2.
La figure 4 est une vue semi-schématique d'un disjoncteur thermique également destiné à être utilisé dans la disposition selon la figure 2.
On se référera d'abord à la figure 1, dans laquelle 1 désigne l'induit d'une génératrice électrique constituant un groupe avec un moteur Diesel désigné par 2. 3 est l'en- roulement shunt, 4 le régulateur shunt, 5 un enroulement de
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champ en série avec la charge extérieure et appelé ci-après tfsecond enroulement", 6 un autre enroulement de champ monté dans le circuit de charge de la batterie et appelé ci-après troisième enroulement", 7 la batterie, 8 un électro-aimant destiné à établir et couper l'amenée de combustible au mo- teur Diesel et 9 un interrupteur servant au démarrage de ce moteur. Les interrupteurs du circuit de consommation sont désignés par 10.
Avec la disposition ci-dessus, les faibles charges résultant de la fermeture de l'un ou l'autre des interrup- teurs 10 peuvent être prélevées aux bornes +, - du circuit alimenté par la batterie 7, par l'intermédiaire des enrou- lements 6 et 5. Comme ces enroulements ne possèdent qu'une faible résistance, ils ne provoquent qu'une faible chute de tension.
Au cas où l'on aurait besoin d'une charge plus grande que celle qu'il convient de prélever sur la batterie 7, il suffirait de fermer l'interrupteur 9, ce qui mettrait l'équipement Diesel en marche et ferait fonctionner l'induit 1 de telle sorte que, après s'être comporté à la façon d'un induit de moteur électrique, il fournirait finalement le courant nécessaire pour satisfaire à la pleine charge et, en même temps, fournirait à la batterie 7 un courant de fuite susceptible d'être réglé par le régulateur 4. On voit que la fermeture de l'interrupteur 9 établit le circuit du solénoïde
8.
Cette forme d'équipement simplifiée convient pour l'éclairage de garages, fermes, petites manufactures, etc. où l'on n'a besoin que d'une faible quantité de courant, excepté à certains moments où la pleine charge est désirable; pendant la période de pleine charge, l'interrupteur 9 est fer- le,\
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mé et le moteur Diesel fournit la force motrice.
On voit que, dans le cas ci-dessus, il n'existe aucun moyen de protection contre un accident tel qu'une panne de moteur ou un manque de combustible. Par conséquent, cette disposition ne convient que pour les cas où il y a un sur- veillant sur place pendant la période de fonctionnement de l'installation.
Par contre, la figure 2 représente une forme d'é- quipenent qui assure sa propre protection contre les dété- riorations qui pourraient résulter d'un défaut d'allumage du moteur Diesel ou d'une panne due à un manque de combus- tible ou à toute autre cause. En outre, cet équipement est destiné à assurer son propre démarrage du moteur Diesel lorsque l'exige la charge, et, de plus, il est commandé de telle sorte que les charges élevées momentanées, telles que celles dues au démarrage de petits moteurs, ne provoquent pas la mise en marche de l'installation et, aussitôt après, un nouvel arrêt de cette installation.
Comme dans l'exemple précédent, la charge exté- rieure appliquée aux bornes + et - est alimentée par la bat- terie 7, mais, dans ce cas, le courant passe d'abord par une bobine de protection 11, puis par les deux enroulements 6 et 5, pour atteindre un relais de circuit d'utilisation dont
12 représente la bobine et 13 ses contacts.
Si la charge est faible, le relais 12, 13 n'obéira pas ; si la charge est plus grande qu'il n'est désirable pour la batterie, le relais 12, 13 fonctionnera et fermera les contacts 13, qui laisseront passer du courant par une résis- tance thermique 14. La résistance 14 commande un interrup- teur à mercure 15, qui se ferme après une période de 30 se- condes, par exemple, après que le relais 12, 13 s'est fermé.
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La resistance 14 est représentée sur la figure 3 comme étant combinée avec un bimétal 16 de telle sorte que l'in- terrupteur 15 peut basculer de la position marquée en traits pleins, lorsque la résistance est froide, à la position mar- quée en traits mixtes, lorsque la résistance et le bimétal 16 sont chauds. La période de retard dont il a été question ci-dessus empêche l'installation de démarrer s'il survient des charges élevées mais de courte durée telles que celles qui se produisent lorsqu'on démarre de petits moteurs, et elle empêche aussi les arrêts et remises en marche répétés qui pourraient résulter de variations rapides de la charge.
La fermeture des contacts 15 assure le fonctionne- ment de l'interrupteur principal 9a qui, au lieu d'être un interrupteur à commande manuelle comme l'interrupteur 9 de la figure 1, est un contacteur dont la bobine de commande est désignée par 17. Le circuit passant par la résistance 14 et le circuit passant par la bobine de commande 17 du contacteur comprennent un disjoncteur à mercure 18, commandé par une résistance thermique 19 qui est montée sur un cir- cuit 20 comprenant les contacts 21 d'un interrupteur comman- dé par la bobine de protection 11. Sur la figure 4, on a re- présenté la résistance 19 combinée avec un bimétal 22 qui, lorsqu'il est froid, agit de façon à maintenir le disjonc- teur à mercure dans la position en traits pleins indiquée, dans laquelle les contacts 18 sont connectés.
Lorsque le bimétal 22 est chaud, il permet au disjoncteur à mercure de venir dans la position en traits mixtes (fig. 4).
Le contacteur principal 9a ayant été fermé, du courant est mis à même de passer par l'induit 1, l'enroule- ment 6 et la bobine 11. De même, du courant passe par l'é- lectro-aimant d'alimentation en combustible 8.
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L'installation est alors mise en marche et lancée à la vitesse voulue comme précédemment décrit.
Le rôle du relais à bobine de protection 11, 21, 19, 18 est le suivant:
Lorsque le contacteur 9a se ferme, il se produit un afflux de courant par la bobine 11, ce qui provoque la fermeture des contacts 21,qui restent fermés jusqu'à ce que la dynamo engendre du courant qui réduit à zéro le courant passant dans la bobine. La fermeture des contacts 21 établit le circuit du dispositif de chauffage à bande thermique ou résistance 19. Ce dispositif ne laisse le courant passer que pendant 30 secondes, et ouvre alors les contacts interrup- teurs 18. La bobine 17 du contacteur principal 9a est par conséquent désexcitée.
On voit par conséquent que si le mo- teur Diesel n'a pas été lancé en 30 secondes environ, la batterie 7 sera automatiquement mise hors circuit par l'ou- verture du contacteur 9a; en outre, dans le cas où le moteur Diesel manquerait de combustible ou s'arrêterait pour une autre cause,la même action aurait lieu, étant donné que la batterie 7 ferait de nouveau travailler la dynamo comme mo- teur électrique, et, par ce moyen, fermerait le relais 11-21.
23 désigne un interrupteur de commande à main ser- vant à l'excitation de la bobine 17 du contacteur principal.
Il ressort de ce qui précède que l'invention offre une disposition dans laquelle le passage de l'entraînement du moteur Diesel à l'aide d'un induit travaillant comme moteur électrique au fonctionnement du groupe comme génératrice com- pound est réalisé sans changer en aucune façon les connexions du circuit, les mêmes connexions du circuit étant correctes pour les deux régimes.
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Improvements to the control of automatic generator sets and diesel engines and similar combined groups.
Many diesel-electric groups and other similar groups comprising a generator and a battery working in parallel with the generator, as are currently used, are controlled by automatic electrical devices which are established so as to constitute a unitary assembly. playing all the roles of a generator station without requiring manual attention, but these effects had hitherto been achieved with the aid of automatic distribution boards, magnetic regulators, broadcast relays.
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ferentials, etc ... combined to give the desired result.
The present invention, the object of which is to achieve the various objects envisaged without the aid of external relays and of devices other than a switch or starting relay, and of the apparatus necessary to protect against a engine failure, is characterized by an installation which comprises, in combination, a dynamo, a Diesel engine or other engine at constant speed established to be started by the dynamo working as an electric motor, a battery intended to supply a consumption circuit when the Diesel engine is at rest, and a switch whose role is to connect the battery with the dynamo and to start the Diesel engine when the load increases to the point of making it necessary to supply current both by the dynamo and by the working battery - together,
the dynamo being of the type comprising three independent field coils, one of which is the usual shunt winding, but capable of creating more than the normal field force, the second a winding mounted in series with the external load, and the third a winding mounted in the circuit for charging the battery and starting the electric motor, the various windings being established to work together in such a way that, under the joint action of the shunt winding and the charging winding of the battery , the winding mounted in series with the external load keeps the inductance potential constant, by copying it to the line voltage, despite variations in the load.
The winding mounted on the battery charging circuit produces a field which is in opposition to that of the shunt and series windings when the dynamo
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develops current, and its value is regulated so that it charges the battery in a determined and constant manner by a leakage current. This leakage current can be varied at will by modifying the value of the shunt winding using a regulator, this current retaining the value that it thus received independently of the load prevailing in the outdoor circuit.
The third winding, which behaves like a series winding used to start the diesel engine, operates when a manually or automatically controlled switch or relay is closed.
Finally, the third winding, together with the battery, absorbs all voltage fluctuations due to the cyclic variations of a diesel engine.
On the attached drawing:
Figure 1 is a circuit diagram of a simple arrangement in which no switch mechanism is used except for a start switch.
FIG. 2 is a similar diagram of an arrangement in which means are additionally provided for providing emergency protection such as in the event of an engine failure or lack of fuel.
Figure 3 is a semi-schematic view of a timing overload relay for use in the arrangement according to fig. 2.
Figure 4 is a semi-schematic view of a thermal circuit breaker also intended to be used in the arrangement according to Figure 2.
Reference will first be made to FIG. 1, in which 1 designates the armature of an electric generator constituting a group with a Diesel engine designated by 2. 3 is the shunt winding, 4 the shunt regulator, 5 a winding
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field in series with the external load and called hereinafter tfsecond winding ", 6 another field winding mounted in the battery charging circuit and hereinafter called third winding", 7 the battery, 8 an electromagnet intended to establish and cut off the fuel supply to the diesel engine and 9 a switch used to start this engine. The switches of the consumption circuit are designated by 10.
With the above arrangement, the weak loads resulting from the closing of one or the other of the switches 10 can be taken from the +, - terminals of the circuit supplied by the battery 7, via the windings. elements 6 and 5. As these windings have only a small resistance, they cause only a small voltage drop.
In the event that a greater load is needed than that which should be taken from battery 7, it would suffice to close switch 9, which will switch on the Diesel equipment and operate the diesel engine. armature 1 such that, after behaving like an armature of an electric motor, it would finally supply the current necessary to satisfy the full load and, at the same time, supply the battery 7 with a leakage current can be adjusted by regulator 4. It can be seen that closing switch 9 establishes the solenoid circuit
8.
This simplified form of equipment is suitable for lighting garages, farms, small factories, etc. where only a small amount of current is needed, except at times when full load is desirable; during the full charge period, switch 9 is closed, \
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me and the diesel engine provides the driving force.
It is seen that, in the above case, there is no means of protection against an accident such as engine failure or lack of fuel. Therefore, this arrangement is only suitable for cases where there is a supervisor on site during the period of operation of the installation.
On the other hand, FIG. 2 represents a form of equipment which ensures its own protection against the deteriorations which could result from a fault in the ignition of the diesel engine or from a failure due to a lack of fuel. or any other cause. Furthermore, this equipment is intended to ensure its own starting of the Diesel engine when the load requires it, and, moreover, it is controlled so that momentary high loads, such as those due to starting of small engines, do not not cause the installation to start up and, immediately thereafter, to shut down this installation again.
As in the previous example, the external load applied to terminals + and - is supplied by battery 7, but, in this case, the current passes first through a protection coil 11, then through both. windings 6 and 5, to reach a use circuit relay whose
12 shows the coil and 13 its contacts.
If the load is low, relay 12, 13 will not obey; if the load is greater than desired on the battery, relay 12, 13 will operate and close contacts 13, which will pass current through a thermal resistor 14. Resistor 14 controls a switch. mercury 15, which closes after a period of 30 seconds, for example, after relay 12, 13 has closed.
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Resistor 14 is shown in Figure 3 as being combined with a bimetal 16 so that switch 15 can toggle from the position marked in solid lines, when the resistance is cold, to the position marked in lines. mixed, when the resistance and the bimetal 16 are hot. The delay period discussed above prevents the installation from starting if there are high but short-lived loads such as those which occur when starting small motors, and it also prevents stoppages and repeated restarting which could result from rapid variations in load.
The closing of the contacts 15 ensures the operation of the main switch 9a which, instead of being a manually operated switch like the switch 9 of FIG. 1, is a contactor whose control coil is designated 17. The circuit passing through resistor 14 and the circuit passing through contactor control coil 17 comprise a mercury circuit breaker 18, controlled by a thermal resistor 19 which is mounted on a circuit 20 comprising the contacts 21 of a switch. controlled by the protection coil 11. In FIG. 4, the resistor 19 is shown combined with a bimetal 22 which, when it is cold, acts in such a way as to keep the mercury circuit breaker in the position. in solid lines indicated, in which the contacts 18 are connected.
When the bimetal 22 is hot, it allows the mercury circuit breaker to come into the dashed line position (fig. 4).
The main contactor 9a having been closed, current is made to pass through the armature 1, the winding 6 and the coil 11. Likewise, current flows through the supply electromagnet. in fuel 8.
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The installation is then started and started at the desired speed as previously described.
The role of the protective coil relay 11, 21, 19, 18 is as follows:
When the contactor 9a closes, there is an inflow of current through the coil 11, which causes the closing of the contacts 21, which remain closed until the dynamo generates current which reduces the current flowing through the coil to zero. coil. Closing the contacts 21 establishes the circuit of the thermal band or resistance heating device 19. This device only lets current flow for 30 seconds, and then opens the switch contacts 18. The coil 17 of the main contactor 9a is on. therefore de-excited.
It can therefore be seen that if the diesel engine has not been started in approximately 30 seconds, the battery 7 will be automatically switched off by the opening of the contactor 9a; moreover, in the event that the Diesel engine runs out of fuel or stops for some other cause, the same action will take place, given that the battery 7 will again make the dynamo work as an electric motor, and therefore medium, would close relay 11-21.
23 designates a manual control switch serving to energize the coil 17 of the main contactor.
It emerges from the foregoing that the invention offers an arrangement in which the passage from the drive of the diesel engine with the aid of an armature working as an electric motor to the operation of the group as a compound generator is carried out without changing in the circuit connections any way, the same circuit connections being correct for both regimes.