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Perfectionnements aux groupes générateurs électriques à moteurs éoliens
La présente invention a pour objet d'apporter des perfectionnements aux groupes générateurs en procurant notamment un dispositif de limitation de débit automati- que qui permet d'utiliser une génératrice à induit unique et d'éviter tout risque de dépasser l'intensité maxima permise pour la bonne marche de la machine, tout en lais- sant constamment la possibilité à la génératrice de s'amor- car très rapidement par les vitesses de vent les plus faibles.
Un autre perfectionnement réside encore dans le dis- positif d'orientation du groupe éolien et dans son organe d'arrêt par désorientation du système.
D'autres particularités seront d'ailleurs mises en évidence au cours de la description suivante et en se ré-
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férant au dessin mrexé qui montre : figure 1, une vue d'ensemble, en élévation, d'une pre- miere forme d'exécution de l'appareil faisant l'objet de l'invention; figure 2, une vue d'ensemble, en plan,du dit appareil; figure 3, une coupe longitudinale du support et de la génératrice; figure 4, un schéma théorique du système de régulation électrique; figure 5, le boîtier des organes régulateurs, vu en coupe; figure 6, une variante d'exécution de l'appareil; figure 7, le dispositif limiteur de débit et collecteur de courant de la dite variante.
L'appareil comporte, à la manière connue, un support 1 (figures 1 et 2) monté sur un pylone 2 pur l'intermédiaire d'une douille-pivot 3. Le support est porteur d'un bras la- téral 4 muni à son extrémité du gouvernail stabilisateur 5.
Enfin, sur le dit support sont montés la génératrice de courant électrique 6 et le moulinet moteur 7.
Selon la présente invention et, dans une première forme d'exécution de l'appareil qui en fait l'objet, le support 1 est constitué par un corps principal, en forme de boite au sommet duquel est fixée la génératrice 6. A ce corps 1 est accolée une chaise la porteuse du palier 8 que traverse l'ar- bre moteur 9 (figure 3).
C'est sur cet arbre 9 que le moulinet propulseur est monté, par l'intermédiaire d'un moyeu 10 fixé en bout.du dit arbre.
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Le moulin'et propulseur est constitué par un système de deux hélices 7 à deux pales montées en croix et placées l'une derrière l'autre, de façon à supprimer les remous et à assurer un meilleur équilibre de l'ensemble.
Ces hélices sont, grâce à cette disposition, d'une lar- geur réduite de moitié par rapport aux hélices simples nor- males et l'on obtient cependant un rendement meilleur puis- qu'il atteint 90%.
A l'autre extrémité de l'arbre 9 est calé un pignon 11 relié, par une chaine à rouleaux 12, à un pignon 13 celé sur l'arbre 14 de la génératrice 6. Le rapport de multiplication de la vitesse existant entre les deux pi- gnons peut varier de 1*5 à 2.5.
Le corps 1 est pourvu intérieurement d'une toile 1b porteuse d'une butée à billes 15 et d'un axe 16.
La butée 15 repose sur l'extrémité supérieure de la douille pivot 3 fixée au sommet du pylone 2.
L'axe 16 s'engage à l'intérieur de la douille 3 et sert de premier point de pivotement du support 1 sur le pylone.
Un second point de pivotement est constitué par la base du corps 1 pourvue d'un manchon en bronze 17 tournant sur une frette en acier 18 fixée sur la douille-pivot 3.
Le pivotement du support est ainsi assuré sur une lar- ge portée.
Le bras latéral 4, porteur du gouvernail 5 est monté sur le support 1 au moyen de deux pivots 19.
Le bras est maintenu constamment dans un plan parallè- le à l'arbre moteur 9, par un ressort 20 (figures 1 à 3) fi- xé, d'une part, à un châssis 21 porté par le support 1, et,
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d'autre part, à l'une des traverses du bras 4.
Sur le châssis 21 est également fixée une poulie 22 qui reçoit un câble en acier 23 s'attachant au bras 4 et aboutissant, à la base du pylone, à un petit treuil per- mettant d'exercer sur le câble une traction suffisante pour vaincre l'action du ressort 20 et rabattre, de ce fait, le bras 4 sur un plan dépassant 90 par rapport à l'arbre 9, comme le montrent les traite mixtes de la figure 2.
Une poulie de renvoi 24 (figure 3) est supportée par la cloison supérieure du support 1 et permet de ramener le câble 23 dans l'axe vertical du pylone. L'axe 16 eat creux pour livrer passage au câble 23 qui traverse également la douille -pivot 3 pour descendre à l'intérieur du pylone jusqu'au treuil de manoeuvre.
Ce dispositif permet de désorienter l'appareil et de l'amener à une position neutre, lorsque le vent devient trop violent, et qu'il -risqua d'être détérioré et même mis hors d'usage par ce dernier.
Sur la douille-pivot 3 sont montées deux bagues collec- trices 25 et 26 isolées électriquement de la douille par un manchon 3' en matiere isolante.
De ces bagues partent les câbles 27 et 28 de distri- bution de l'énergie électrique produite par la génératrice 6.
La dite génératrice est constituée par une dynamo à in- duit unique et à excitation shunt, mais conçue spécialement pour son application très particulière et pour débiter un courant sous des tensions très variables.
Toutefois, en raison des différences considérables exis- tant entre les vitesses du vent, il eat nécessaire de pré-
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voir un dispositif de régulation électrique qui permette à la génératrice de s'amorcer très rapidement même pour dea vitèsses de vent extrêmement faibles tout en suppri- mant les risques de dépasser l'intensité maxima permise pour la bonne marcne de la machine et ceci, quelle que soit la vitesse de cette dernière.
Ce dispositif de régulation est réalisé suivant le schéma représenté en figure 4.
Il comporte¯un limiteur de débit et un balai auxiliai- re.
Le limiteur de débit est constitué par un relais 29 ou électro-aimant dont la bobine est placée en série sur le conducteur 30 de distribution relié au pôle négatif de la génératrice*
Sur ce même pôle est placée, en dérivation, l'une des extrémités de l'enroulement 6a d'excitation de la dite géné- ratrioe.
L'armature 31 du relais 29 est maintenue par un res- sort 32 en contact avec un plot 33 relié au conducteur de distribution 30' émanant du pôle positif de la génératrice.
La dite armature 31 est reliée par un fil @l' à l'autre extrémité de l'enroulement d'excitation) et c' est par son intermédiaire que le mit enroulement peut être connecté au pôle positif de la génératrice.
Cette connexion s'opère par l'intermédiaire d'un fu- sible 34 protégeant l'enroulement d'excitation contre tout débit excessif.
Le dit enroulement 6 est, d'autre part, mis par un fil 35' en communication avec le balai auxiliaire 35 et une ré- sistance 36 est intercalée dans le circuit pour éviter la mise en court-circuit de la partie d'induit comprise entre le balai positif et le balai auxiliaire.
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Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
Au début de la marche de l'appareil, l'armature 31 est en contact avec le plot 33 et l'excitation de la gé- nératrice se fuit en dérivation entre le pale négatif et le pâle positif de cette dernière. Le balai auxiliaire 35 est relié au pâle positif par l'intermédiaire de la résistan- ce 36.
Cette résistance a une valeur convenable pour ne lais- ser passer, dans cette position de l'armature 31, qu'un courant très faible. Cette valeur varie suivant la puissan- ce de la génératrice et peut être comprise entre 4 et 10 ohms.
Dès que pur un accroissement de la vitesse de la ma- chine, le courant produit par la génératrice dépasse le débit permis, l'électro-aimant 29 attire l'armature 31. et le circuit reliant l'enroulement d'excitation 6a au pôle positif est coupé.
Il ne subsiste plus que le circuit reliant le dit en- roulement au balai auxiliaire et l'excitation s'effectue dès lors grâce à ce dernier. La génératrice fonctionne en dynamo shunt à trois balais.
Le réglage du limiteur de débit est obtenu en agissant sur le ressort de rappel de l'armature eu moyen d'ure vis ou de tout autre organe approprié.
Prutiquemert, le dispositif est placé dans un boîtier 37 (figures 1 et 5) fixé sur le support 1 au niveau des deux bagues collectrices 25 et 26.
Dans ce bottier sont aménagées quatre bornes 38, 39, 40 et 41 auxquelles aboutissent le@ quatre fils 30, 30, 31' et 35' reliée respectivement au pôle négatif, au pôle
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positif, à l'enroulement d'excitation et au balai auxiliai- re de la génératrice 6.
Les fils sont protégés par un tube cuirassé 42.
L'enroulement du relais 29, constitué par le fil 30, est relié à une borne 43 à laquelle est rattaché un balai 44 fmottant sur la bague collectrice 25.
Le fil 30' est amené directement de la borne 39 à une borne 45 reliée à un balai 46 frottant sur la bague collec- trice 26.
La borne 38 est également reliée au plot 33 sur le- quel vient s'appuyer l'armature 31 tirée par le ressort 32.
La borne 41 est reliée à la résistance 36 et celle-ci est connectée à la borne 40 en passant par le fusible ',il disposé derrière un volet 47 fixé sur le boîtier et rendant le dit fusible facilement accessible.
Il est évident que l'appareil décrit ci*dessus peut re- aevoir de nombreuses modifications de forme et de détail, et notamment certaines simplifications, sans pour cela se départir de l'esprit de l'invention.
0-*est ainsi que dans une forme d'exécution simplifiée (figure 6), le bras 4 est constitué par un simple tube, rai- di au moyen de haubans 48 et articulé sur un axe vertical 19' porté par une carcasse 1 simplifiée et supportant la gé- nératrice 6.
Dans cette forme d'exécution, le moyeu 10 des hélices est calé directement sur l'arbre 14 de la génératrice.
Le ressort 20 est fixé à un palonnier 49 porté par le bras 4 et à un bras fixe 21 porté par le support 1.
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Un câble 23 permet de désorienter l'appareil comme dans la forme d'exécution précédente, mais il agit à la manière des câbles Bowden, grâce à une gaine 50 (figure 7) disposée dans 1'axe creux de pivotement 16'.
La douille-pivot 3' renferme une butée à billes 15' et ur. second roulement 18'.
L'axe 16' est porteur d'une seule bague collectrice 26 reliée au pôle positif de la génératrice, alors que le pôle négatif est relié à la masse de l'appareil.
La connexion s'effectue au moyen d'un balai 51 porté par la douille-pivot 3' et auquel aboutit le fil 30' venant du dispositif limiteur contenu dans le boîtier 37 fixé aux la carcasse support 1.
Ce dispositif'reste le même, sauf en ce qui concerne la présence des balais 44 et 46 de la forme d'exécution précédente.
Le fil 36 est relié directement en 52, au boîtier 37 et les autres connexions sont effectuées sans aucune mo- difi cat ion .