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commande éleetrique réglée ".
Cette invention se rapporte à des commandes électriques réglées de grande puissance, en premier lieu notamment à la commande de laminoirs, de machines d'extraction de mines et autres installations travaillant dans des conditions analogues. Pour des raisons de réglage de la vitesse de rotation, la commande des laminoirs et des machines d'extraction de mines s'effectue généralement par moteurs à courant oontinu. Mais comme, dans la plupart des cas, l'énergie électrique du réseau n'est disponible
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que sous la forme de courant alternatif à plusieurs phases, il faut effectuer la conversion du courant alternatif pris sur le réseau, en courant continu.
Pour cela, on se sert, dans la plupart des cas, d'un convertisseur rotatif constitué par un moteur à courant alternatif et une génératrice à courant continu, c'est- à-dire du transformateur Léonard, fréquemment accouplé encore avec un volant et désigné alors sous le nom de transformateur de ligner. Dans ce cas, le volant a pour but de ne pas transmettre ou de ne transmettre que d'une façon fortement atténuée, sur le réseau d'alimentation de courant alternatif, les chocs de charge qui par exemple, lors du laminage, se font sentir sur les moteurs de commande qui sont à courant continu. Un tel couvertisseur remplit en soi de nombreuses conditions au point de vue de la possibilité de réglage, de la puissance déwattée du réseau de courant alternatif, et de l'amortissement des chocs de charge.
Il'présente cependant l'inconvénient que dans les installations dont il s'agit ici il prend de très grandes dimensions, qu'il est relativement coûteux et que son installation exige un très grand espace. En outre, aveo la présence d'un tel convertisseur ou transformateur, la commande toute entière travaille avec un rendement relativement défectueux. La. raison de ces grandes dimensions est que les machines à courant continu pour les puissances dont on a besoin dans les laminoirs et les machines de mines ne peuvent être construites que pour une vitesse de rotation de 250 à 600 tours par minute.
Et, dans bien des cas, on ne peut même pas obtenir la puissance totale avec une seule génératrice à courant oontinu et le convertisseur doit être équipé avec deux et même quatre génératrices à courant continu. Si déjà la faible vitesse de rotation implique de grandes dimensions pour l'ensemble de la machine, la nécessité de prévoir plusieurs génératrices à courant continu augmente encore la longueur con- struotive de tout le jeu des convertisseurs. D'autre part, avec
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la présence dtun volant, la faible vitesse de rotation par rapport à une vitesse de rotation de base utilisable influenoe également très fortement les dimensions dans un sens défavorable.
Les grandes pertes du oonvertisseur doivent aussi être attribuées à la présence des génératrices à oourant continu, car pratiquement ces génératrices ne peuvent être construites qu'avec un très faible rendement oomparé à celui d'une machine à courant alternatif.
S'est pour cette raison que l'on a déjà oonstruit des oommandes du genre spécifié dans lesquelles la conversion du courant du réseau en un oourant continu nécessaire pour les moteurs de commande se fait à l'aide de redresseurs à décharge de gaz ou de vapeur réglables. L'encombrement d'un tel redresseur est sensiblement plus petit que celui d'un transformateur Léonard.
D'autre part, à cause de leur possibilité de réglage, les redresseurs de courant permettent d'effectuer avec des régleurs de petites dimensions, très rapidement des réglages des vitesses de rotation de la commande. Le rendement est aussi sensiblement augmenté en comparaison avec l'emploi d'un transformateur Léonard ou Ilgner, parce que les moteurs de commande peuvent être établis sans difficulté pour des tensions pour lesquelles la chute de tension dans les lignes de décharge du redresseur ne joue plus un rôle très important. Un grave inconvénient de la transformation par redresseur oonsiste cependant en ce que la totalité des chocs de charge sont transmis pratiquement sans amortissement sur le réseau alternatif, à cause de l'absence de toute possibilité d'accumulation d'énergie.
Ici, il ne s'agit pas principale ment de la valeur absolue des chocs de charge, mais plutôt de la soudaineté avec laquelle ils se produisent. Dans le réseau de courant alternatif, les chocs de charge se font sentir d'une façon particulièrement gênante lorsqu'ils ont pour conséquence une modification sans choc de la puissance déwattée prise sur
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le réseau, car c'est du courant déwatté que dépendent en premier lieu les chutes de tension. Et à ce point de vue les conditions qui se présentent lors de la transformation d'énergie par redresseurs de oourant sont particulièrement défavorables pour les raisons suivantes :
On sait que le redresseur de courant charge fortement le réseau alternatif d'alimentation avec du courant déwatté lors d'une mise hors de circuit partielle.
Or, les chocs de charge relatifs les plus forts se produisent précisément lorsque la vitesse de rotation des moteurs de commande est très petite, c'est-à-dire lorsque le redresseur est fortement mis hors de circuit et qu'il travaille avec un facteur de rendement parti- culièrement mauvais. Ainsi, dans les laminoirs par exemple, il se produit un choc de charge très fort à l'instant où le lingot est saisi par les premiers cylindres. Or l'introduction du lingot se fait lorsque la vitesse de rotation est très basse. Par conséquent, lors de l'emploi d'un redresseur de courant le réseau de courant alternatif est fortement dérangé dans la constance de sa tension.
Et de plus, le redresseur de courant, et spécialement en cas de mise hors circuit partielle prend de forts courants harmoniques qui se manifestent de façon défavorable dans le réseau et produisent des pertes supplémentaires, spécialement dans les génératrices d'alimentation.
La présente invention procure un moyen de surmonter ces difficultés et, conformément à l'invention on prévoit un transformateur ou oonvertisseur consistant en un moteur asynchrone ou un moteur synchrone et en une génératrice synohrone dont le moteur est alimenté par le réseau alternatif et dont la généra- triae synchrone alimente les moteurs de commande à courant continu en passant par un redresseur. En ce qui concerne tout d'abord la question de l'amortissement des chocs, la commande d'après l'invention équivaut entièrement à la commande actuellement
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connus comportant un transformateur Léonard ou Ilgner. On utilise la faculté d'emmagasinement dténergie du transformateur rotatifqui alors peut être également muni d'un volant.
Mais le convertisseur rotatif sera de dimensions sensiblement plus petites que dans le cas des installations actuellement connues.
Ainsi, il ntest plus constitué que par des machines au courant alternatif phas6, ce qui permet de l'établir pour des vitesses de rotation très élevâes, par exemple de 1500 ou de 3000 tours par minute. En même temps les dimensions des machines individuelles se rétrécissent sensiblement, de même que le volant éven- tuellement prévu devient beaucoup plus petit. Il n'est plus nécessaire de répartir la puissance des génératrices sur plusieurs machines individuelles, puisqu'on peut établir des génératrices synchrones pour toutes puissances désirées. De plus, les dimensions des machines peuvent encore être réduites du fait que l'on emploie le refroidissement par l'hydrogène, ce qui en pratique n'est pas possible avec des machines à courant continu.
Il en résulte une diminution extraordinaire, non seulement de l'encombrement, mais aussi et avant tout du coût du convertisseur rotatif. Il convient aussi de tenir compte du fait que le prix des machines synchrones est déjà beaucoup plus bas que celui des machines à courant continu de même puissance, spécialement lorsqu'avec ces dernières il faut recourir à une répartition de la puissance sur plusieurs machines individuelles. En ce qui concerne le prix, la dépense occasionnée par l'adjonction du redresseur est déjà couverte en totalité ou tout au moins en grande partie par la réduction de prix du convertisseur.
En comparaison avec la conversion pure par redresseur on doit aussi tenir compte de ce que dans le prix total d'un redresseur de courant, environ 40 à 50 % sont à imputer au transformateur dont la présence, dans une commande d'après cette invention, n'est pas indispensable. On reliera plut8t le redresseur de
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courant directement à l'enroulement du stator de la génératrice synchrone, cet enroulement pouvant être ici hexaphasé ou plus, dans le but d'éviter les pertes additionnelles et autres influenoes nuisibles des harmoniques.
Il est possible de diminuer sensiblement la puissance déwattée de la génératrice synchrone par le redresseur en munissant les enroulements du stator de prises ou en les rendant commutables. La diminution de vitesse des moteurs de commande par gros échelons peut se faire par diminution de la tension de l' enroulement, de sorte que la mise hors circuit du redresseur, même dans les échelons de réglage les plus bas, n'a besoin d' être diminuée que peu par rapport à la mise hors de circuit totale. Le redresseur travaille alors constamment avec un rendement relativement bon.
Il n'est pas nécessaire de charger le réseau alternatif avec du Blindstrom parce que le moteur du transformateur peut constamment être réglé à cos # = 1, que ce soit par excitation, par courant continu, ou à l'aide d'une excitatrice à courant alternatif spéciale.
L'efficacité de la commande d'après l'invention est particulièrement favorable parce que le convertisseur rotatif ne comprend que des machines à courant alternatif, qui comme on le sait, travaillent avec de très faibles pertes, L'action du redresseur de courant sur le rendement n'est que faible et disparait presque complètement lorsque le redresseur est établi dans le type à contacts travaillant avec des contacts de commutation actionnés mécaniquement, associés à des bobines de couplage.
Par bobines de couplage on doit comprendre des bobines ayant un noyau de fer spécial, qui atteignent leur valeur de saturation déjà sous un très faible courant et qui par suite de la caracté- ristique magnétique fortement infléchie possèdent une très grande inductivité au dessous de la valeur de saturation, et par contre ne possèdent presque pas d'induoitivité au-dessus de la
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caractéristique de saturation. La chute de tension d'un tel redresseur à contacts est remarquablement faible. De plus, le redresseur à contacts présente l'avantage d'être d'un encombrement extrêmement réduit.
La commande des contacts peut être accouplée avec le convertisseur même, mais on peut cependant prévoir pour cette commande un moteur distinct, ce qui présenterait l'avantage que seul le redresseur à contacts a besoin d'être installé dans un local exempt de poussières et autres, tandis que le local dans lequel on installera les machines de conversion, peu sensibles aux poussières et autres, pourra être quelconque. Ceci constitue aussi un avantage marqué sur les transformateurs Léonard et Ilgner employés jusqu'à présent.
Ces avantages, en ce qui concerne les possibilités d'installation existent également lors de l'emploi d'un redresseur de courant à décharges. Si l'on doit employer un redresseur à décharges, il est avantageux de le constituer par des vases de décharge à une seule anode avec commande initiale par électrodes dtallumage à plongeurs.
Dans le cas où l'on désire un freinage électrique de la commande, on peut disposer le redresseur pour travail de récupération. Dans le cas d'un redresseur à décharges, cela peut se réaliser de manière oonnue, soit en rendant le redresseur commutable dans le circuit de courant continu, soit en prévoyant par avance deux redresseurs dont l'un est commandé constamment comme redresseur à courant continu et l'autre constamment comme redresseur à courant alternatif. Dans le cas d'un redresseur de courant à contacts, une commutation de ce genre n'est pas nécessaire, et lorsqu'on veut passer au freinage il suffit d'un changement dans la commande des contacts, puisque les contacts du redresseur sont en mesure de conduire le courant dans les deux directions.
Compte tenu de la très faible dépense occasionnée par la disposition des contacts, et qui d'ailleurs n'influ-
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once pas sensiblement le prix global, il y a avantage d'employer un convertisseur double à contacts, dans lequel sont prévus, comme déjà mentionné au sujet des redresseurs à décharge, deux groupes de contacts dont l'un est constamment commandé pour fonctionnement à courant continu, et l'autre pour fonctionnement à courant alternatif. La commande sera alors choisie de telle sorte qu'il y passe constamment un courant de circuit intérieur ou en d'autres termes, les lignes caractéristiques des deux moitiés de transformateur se coupent pour une valeur déterminée du courant.
Ce point, pour lequel le courant total passant sur les contacts est uniquement un courant de circuit intérieur, constitue alors simultanément le point de marche à vide rapporté à la charge extérieure.
Le schéma annexé montre un exemple de réalisation de l'invention. Le convertisseur consiste ici en un moteur asynchrone 2 et en une génératrice synchrone 4 sur l'arbre de laquelle est monté un volant 3. Le moteur asynchrone 2 est alimenté par le réseau alternatif triphasé 1. En 5 on a figuré des résistances à glissement qui peuvent aussi servir pour le démarrage. Ainsi qu'il a déjà été dit, l'excitation du moteur asynchrone 2 peut aussi se faire par une excitatrice à courant alternatif. La génératrice synchrone 4 est excitée par une excitatrice à courant continu 6 montée sur le même arbre. Dans bien des cas, il serait évidemment recommandé de prendre l'exoitation sur le réseau aveo interposition de redresseurs. Avec le courant d'exoi- tation on peut également régler la tension des moteurs de commande.
Le stator de la machine synchrone est à enroulement hexaphasé et les six extrémités de phases sont reliées aux contacts 8 du redresseur de courant à travers des bobines de couplage.
Les contacts du redresseur sont actionnés en suite cyclique avec chevauchement des temps. A cet effet on pourra employer par exemple un arbre à came commandé par le moteur synchrone 9.
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Pour réaliser le synchronisme entre les tensions du rotor de la machine synchrone 4 et le déplacement des contacts du redresseur à contacts, l'alimentation du moteur de commande se fera par l'enroulement de stator de la machine synohrone 4.
Un régulateur tournant 11 placé en avant du moteur synchrone 9 permet de déplacer en temps les points de commutation des contacts 8 à l'intérieur de la période de changement de tension et de modifier ainsi le degré de mise hors circuit du redresseur. L'adduction au moteur de commande 10 se fait à travers un enroulement principal de l'enroulement d'excitation 6, de sorte qu'il se produit un compoundage de la génératrice synchrone 4.
Au sujet de la commutation du redresseur de courant il y a lieu de remarquer qu'un montage Graetz des contacts peut être avantageux. On économise alors dans certaines conditions des bobines de couplage parce qu'une seule de ces bobines est à prévoir pour deux contacts. Le réglage de la tension aux moteurs de commande 10 peut se faire, ainsi qu'il a déjà été mentionné, soit par réglage de l'exoitation des machines synohrones 4, ou par changement de commande du redresseur et commutation de l'enroulement de la machine synohrone 4. Dans le cas d'un redresseur de courant à contacts la mise hors circuit peut être modifiée, en plus d'un déplacement en temps des points de commutation, en donnant aux bobines de couplage une aimantation préalable.
RESTEE.
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