<Desc/Clms Page number 1>
" Dispositif de réglage de là vitesse de moteurs asynchrones Il.
Il est connu de régler la vitesse d'un moteur asynchrone en reliant un enroulement du moteur directement à un réseau de courant alternatif et l'autre enroulement au même réseau moyennant un convertisseur de fréquence à valves, dont le courant est commandé par des grilles ou par des moyens similaires. Cependant, ce simple dispositif ne fonctionne pas d'une manière satisfaisante près du synchronisme, la tension du deuxième enroulement de la machine étant/dans ce cas/très réduite en oomparaison avec sa tension
<Desc/Clms Page number 2>
la vitesse zéro. Ceci néoessite une variation du rapport des tensions - ainsi que du rapport des fréquences - de part et d'autre du convertisseur entre de très vastes limites, ce qui est difficile à atteindre.
D'après la présente invention de M. Uno Laiton, laquelle se réfère à un moteur asynchrone dont un enroulement est, soit directement relié au réseau, soit court-circuité, éventuellement à travers une source de courant continu, tandis que l'autre enroulement du moteur est relié au réseau moyennant un convertisseur statique de fréquence, ladite difficulté est évitée en commutant le premier enroulement du réseau au court-circuit ou au réseau et en renversant la séquence des phases à de telles valeurs de la vitesse que le courant dans l'enroulement relié au convertisseur de fréquenoe ait, pour toutes les vitesses situées entre les limites désirées, une fréquence égale ou supérieure à un quart de la fréquence du réseau.
Le dessin annexé représente un schéma de connexions, utilisable pour l'exéoution de l'invention.
Dans le dessin, 1 représente un réseau triphasé auquel est relié l'enroulement 5 d'un moteur asynchrone 7 à travers un commutateur 2. Le convertisseur de fréquence est représenté comme une combinaison de deux convertisseurs à valves ioniques à commande de grilles. Un des convertisseurs comprend un transformateur triphasé ayant un enroulement 11, relié au réseau 1, un autre enroulement 12 et une valve 8 dont les anodes sont reliées à l'enroulement 12. Le point neutre de cet enroulement est relié, à travers une bobine de réactance 16, à la cathode de la valve ionique 9 de l'autre convertisseur. La valve 8 est munie de grilles qui sont nécessaires pour le blocage quand cette valve fonctionne comme un onduleur mais qui ne sont pas nécessairement prévues
<Desc/Clms Page number 3>
pour un réglage de tension.
Le transformateur triphasé du deuxième convertisseur a un enroulement 13 relié à l'enroulement 6 du moteur asynchrone 7, tandis que l'autre enroulement 14, dudit transformateur, est relié aux anodes de la valve 9 et son point neutre à la cathode de la valve 8.
Un dispositif de commande de grille représenté d'une façon schématique en 10 règle le rapport des tensions de la valve 9.
D'après un exemple de la présente invention, le réglage de la vitesse du moteur 7 de zéro à une certaine valeur hyposynchrone, par exemple à la moitié de la valeur synchrone, est effectué de la manière suivante : Le commutateur 2 est fermé de façon à relier l'enroulement 5 au réseau 1 qui alimente donc cet enroulement à la tension et à la fréquence normales. Une partie de la puissanoe, ainsi fournie par le réseau 1, est transformée en puissanoe mécanique, et le reste est retourné au réseau par la voie de l'enroulement 6 et les deux valves ioniques 8 et 9.
Une augmentation de la vitesse du moteur 7 correspond à une réduction de la fréquence dans l'enroulement 6 du moteur et dans les enroulements de transformateur 13 et 14.
La fréquence de la tension des grilles de la valve 9 est nécessairement égale à la fréquence dans le circuit 6 - 13 et, pour cette raison, il est reoommandable de dériver la tension des grilles directement ou indirectement du circuit 6 - 13 et de régler la phase ou autre quantité oaraotéristique de la tension des grilles, de façon à satisfaire à un oertain programme de réglage, par exemple pour maintenir le courant oonstant, par des moyens bien connus en soi.
Alternativement, surtout si la charge a une inertie très réduite, il peut être possible de commander la fréquence des grilles tout à fait de l'extérieur et de foroer la vitesse du mo-
<Desc/Clms Page number 4>
teur à suivre la commande des grilles. quand la fréquence dans l'enroulement 6 est successivement réduite de la fréquence du réseau à la moitié de cette valeur, la vitesse du moteur 7 augmente successivement jusqu'à la moitié de la vitesse synchrone, pour augmenter encore la vitesse du moteur, on coupe, par le commutateur 2, la communication directe avec le réseau, et on relie l'enroulement 5 à une source de courant continu, représentée par une batterie 3, ou on le court-circuite simplement. En même temps, la commande de grille doit être modifiée de façon à renverser la séquence des phases dans l'enroulement 6 du moteur.
Un dispositif pour réaliser ce but est conventionnellement représenté par une tige 4, reliant le commutateur 2 au dispositif 10 de commande des grilles. L'enroulement 6 du moteur est maintenant alimenté du réseau 1 moyennant les deux valves 8 et 9, et le moteur travaille en synchronisme avec la fréquence imposée, si l'enroulement 5 est alimenté par un courant continu, ou près du synchronisme si cet enroulement est court-oircuité. En augmentant la fréquence de la tension des grilles de la valve 9, on peut donc augmenter la vitesse du moteur jusqu'à une valeur quelconque désirée. En pratique, la vitesse maximum, obtenue de cette manière, est généralement limitée par le caractère de la valve 9, vu que la fréquence et la tension du courant alternatif de cette valve ne peuvent pas oonvenablement excéder une certaine limite.
Comme une valeur appropriée, 150 pour cent de la vitesse synchrone peut être choisie, laquelle vitesse est obtenue quand la fréquence appliquée à l'enroulement est 150 pour cent de la fréquence du réseau et que l'enroulement 5 est alimenté par un courant continu.
Pour augmenter encore la vitesse du moteur jusqu'à 2 1/2 fois la vitesse synchrone, on relie l'enroulement 5
<Desc/Clms Page number 5>
de nouveau directement au réseau 1 au moyen du commutateur 2, tandis que ltenroulement 6 est encore alimenté à travers les deux valves 8 et 9. En même temps, la fréquence de la valve 9 est réduite de la valeur hypersynohrone précédente, à la moitié de la fréquence du réseau, et elle peut ensuite être successivement augmentée de nouveau jusqu'à une valeur appropriée, par exemple, jusqu'à 150 pour cent de la fréquence du réseau, donnant une vitesse du moteur de 250 pour cent de la vitesse synchrone.
D'après un autre mode d'exécution de l'invention, la connexion du moteur, à partir de la vitesse zéro, est celle déjà décrite, bien que la séquence des phases est renversée et que la fréquence obtenue de ltonduleur 9 est augmentée à partir de la fréquence du réseau, au lieu d'être réduite, comme dans l'exemple précédent. La vitesse du moteur correspond donc à la fréquenoe dans l'enroulement 6 moins la fréquence du réseau qui alimente l'enroulement 5, ce dernier fournissant de la puissance au réseau si le moteur fournit de la puissance mécanique. Quand la fréquence dans l'enroulement 6 atteint une certaine valeur, l'enroulement 5 est court-circuité ou alimenté par une source de courant continu et, en même temps, la fréquence dans 6 est réduite d'une fa- çon correspondante pour éviter un changement brusque de la vitesse.
Ensuite, la fréquence dans 6 est augmentée de nouveau. La commutation.de l'enroulement 5 peut, à titre d'exemple, être effectuée à synchronisme, et la vitesse peut ensuite être augmentée jusqu'à deux fois la vitesse synchrone ou plus.
Au lieu de court-circuiter ltenroulement 5 ou de l'alimenter par un oourant continu, on peut renverser sa séquenoe de phase par rapport au réseau, à une certaine vitesse hypersynchrone, de façon que la vitesse du moteur oorresponde au
<Desc/Clms Page number 6>
total des fréquences en 5 et en 6. Si, par exemple, le renversement de la séquence de phase a lieu à trois fois la fréquence normale dans l'enroulement 6, et si la même fréquence est atteinte dans cet enroulement après le renversement, la vitesse maximum du moteur correspond à quatre fois la vitesse synchrone. Le rapport entre la fréquence maximum et minimum de la valve 9 devient égal à 3, comme dans l'exemple premier de l'invention.
En général, il est le plus simple de faire opérer la valve 8 à un rapport essentiellement constant entre la tension courant continu et la tension courant alternatif, par exemple au rapport maximum admissible, de façon à donner un facteur de puissance élevé à la puissance fournie ou prise au réseau. Le réglage entier de tension par la commande des grilles doit donc être effectué dans la valve 9. Comme cette dernière travaille donc à tension courant continu constante, la tension courant alternatif maximum correspond au facteur de puissance minimum. Pour compenser cette circonstance, des condensateurs 15 peuvent être reliés en parallèle à l'enroulement 6 du moteur, par exemple en delta entre ses bornes, comme représenté au dessin.
La puissance réactive fournie par ces condensateurs est proportionnelle à la fréquence et au carré de la tension et, comme cette dernière est à peu près proportionnelle à la fréquence, l'action compensatrice des condensateurs varie avec la troisième puissance de la tension et aura donc une valeur élevée quand le besoin d'une compensation est grand pour les raisons spécifiées ci-dessus.
Dans certains cas, il peut être recommandable d'employer aussi un réglage de fréquence dans la valve 8, ce qui peut donner un meilleur facteur de puissance moyen du système convertisseur entier, surtout si le moteur opère, de préférence, entre certaines limites de vitesse.
<Desc/Clms Page number 7>
A tout prendre, il y a au moins quatre méthodes susceptibles d'améliorer le facteur de puissance, à savoir les commutations forcées des deux valves, l'emploi des oondensateurs 15, et l'excitation à courant continu de la source 3. Tous ces moyens peuvent être employés séparément ou en combinaison pour faire opérer le système sous les conditions les plus favorables.
Les condensateurs, quand ils sont employés, peuvent, de préférence, être munis de réaotances en série pour empêcher la formation d'harmoniques supérieures considérables.
Dans chacun des cas décrits, le moteur peut aussi travailler comme une génératrice, en renversant simplement les différents flux d'énergie. La commando des grilles doit, dans ce cas, être modifiée d'après le renversement de la tension dans le circuit intermédiaire à courant continu entre les valves. La oonnexion de ces dernières "à voie simple " employant des enroulements de transformateur reliés aux anodes, qui a été représentée dans le dessin, peut être remplaoée par la connexion bien connue " à voie double " ( oonnex- ion Graetz ) des valves dans laquelle aucun transformateur n'est nécessaire.
L'expression Il connexion directe " entre un enroulement de moteur et le réseau signifie, dans cette desoription, une connexion, dans laquelle il n'y a pas de conversion de fréquenoe, mais qui peut contenir un transformateur ou un troisième enroulement du transformateur 11, 12.
La tension appliquée aux valves de conversion doit, en général, être maintenue aussi haute que possible, dans le but de réduire les pertes autant que possible. Si une connex- ion "à voie double " ( connexion Graetz ")est employée et si une haute tension est directement appliquée à un enroulement du moteur, cet enroulement doit, de préférence,
<Desc/Clms Page number 8>
être celui du stator.
Le moteur et la partie du convertisseur statique y reliée peuvent aussi avoir un autre nombre de phases que le réseau, par exemple deux ou quatre phases,ce qui donnerait des connexions plus simples du convertisseur, surtout si ce dernier est du type direct, sans un circuit intermédiaire à oourant continu. L'enroulement du moteur relié au réseau doit, dans ce cas, être relié moyennant un transformateur à connexion Scott ou à connexion équivalente.
REVENDICATIONS.
1.) Dispositif de réglage de la vitesse de moteurs asynchrones opérés d'un réseau à courant alternatif moyennant des convertisseurs statiques de courant, dans lequel un enroulement du moteur est alternativement relié directement à un réseau et court-circuité, éventuellement à travers une source de courant continu, tandis que l'autre enroulement du moteur est relié au réseau moyennant un convertisseur de fréquence, caractérisé en ce qu'une commutation du premier enroulement du réseau en court-circuit ou au réseau, en renversant la séquence de phase, a lieu à de telles valeurs de la vitesse que la fréquence dans l'enroulement relié au convertisseur de fréquence est égale ou supérieure à un quart de la fréquence du réseau pour toutes les vitesses utilisées du moteur.