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plusieurs vites'ses autour desquelles on peut -opérer une légère
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variation par glissement, 'et la solution la plus xinple ,Qonjis%e à mettra-eh cascade deux,moteurs, chacun d'eux étantaa-â. dou'ble. polarité et à un seul.bobinage : on obtient ainsi 4 Vitesses @ possibles, mais comme les deux polarités de chacun'des moteurs, sont dans le rapport' de 1 à 2, ces vi fesses sont assez'écartées ! les unes des - autres..
Or dans certains cas, il est. désirable',-. ' de réaliserdesvitesses plus rapprochées.
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La présente invention, système P. LETEZI,,4RT'et R.-VAN' ; STEENEISTE, a pour objet un système permettan-t d'obte-nir avec deux moteurs asynchrones-on cascade 4 vitesses-différentesplus rapprochées.
Conformément à l'invention, le groupe est constitué essentiellement par,deux moteurs asynchrones couplés mécanique- !
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ment et électriquement par leurs rotors, chaque moteur'-pouvânt' prendre deux polarités différentes peu écartées au moyen'dtunë alimentation diphasée-triphasée du statct, du premier moteur, et de bobinages rotoriques,appropriés à deux polarît6s,oorespô'n- dantes reliés en permanence entre eux et connectés à plusieurs bagues placées sur un arbre commun, ce qui permet de.réaliser 4 vitesses relativement voisines.
Suivant une variante de l'invention, le stator du deuxième moteur'peut être relié soit à une machine asilaire appropri ée, telle qu'un changeur de fréquence, ou une excita-'
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trîce Leblanc par exemple, soit'encore à une soùrcelde-c-ouran't continu, en vue d'améliorer les conditions de la marche 'en cascade..
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L'invent,ion concerne également le choix 'approprié des enroulements\de ces machines auxiliaires en vue notamment de réaliser,la compensation et de simplifier les connexions,- ./ Les dessins annexés représentent à titre d'exemples
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quelques formes préférées de réalisation. ;. =<'." ;
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Sur les fig. et 2, on voit le rotor 1 et le stator 2 qui constituent le premier moteur, ainsi que le rotor 3 et le stator 4 du deuxième moteur du groupe en casera.Ces deux machines sont couplées mécaniquement, et leurs rotors 1 -et 3 sont reliés l'un à l'autre électriquement de façon perma- nente qui sera décrite plus bas..Chacun des stators 2 et 4 possède un'bobinage qui, au moyen de 7 bornes, permet de réaliser de la façon connue les conbinaisons suivantes : - Connexions triphasées, avec 4 circuits en paral- lèle et avec : 2'pi pôles pour le premier stator,
2 P2 pôles pour le deuxième stator ;
Connexions diphasées, avec 3 circuits en parallèle et avec :
2p'1 - 2 P1. 3/2 pôles pour le premier stator,
2 p'2 - 2 p2. 3/2 pôles pour le deuxième stator.
Les rotors 1et 3 sont conçus d'une manièreanalogue, mais ils sont reliés entre eux en permanence par .les connexions repré- , sentées sur la-fig. 2 qui aboutissent à sept bagues désignées par 9 et placées surl'arbre commun 10; les bagues.,15, 16 et 17 sont reliées à un rhéostat triphasé 9A et les, quatre autres bagues 11, 12, 13 et 14 à un rhéostat diphasé 9B.
Ces ,rhéostats qui' peuvent être mis en service et hors service permettant de' réaliser toutes les manoeuvres nécessaires. '
Dans la disposition considérée, lesnombres de pôles 2 p1 et 2 p2 ne peuvent être que des multiples de 4, et les schémas représentés permettent de réaliser les polarités sui- vantes :
10) Le premier moteur du groupe en cascade eat seul alimenté en triphasé par les bornes 5, les bornes 6 restant ouvertes. Le nombre de pôles est égal à 2 pi; les bagues 11,12 et 13 sont en court-circuit.
2 ) Le premier moteur est seul alimenté en.diphasé par les bor- nes 6, les bornes 5 restant ouvertes. Le nombre de pôles est
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égal à 2 p1.3/2; les bagues 14,15,16 et 17 sont en court - circuit.
30 ) Cascade en triphasé : bornes 5 alimentées ; bornes 6 ou- vertes '; bornes 7 et 8 commandées par le commutateur 18 comme il sera précisé plus bas ; polarité 2 (P1 + P2); } toutes les bagues 9 ouvertes.
4 ) Cascade en diphasé bornes 6 alimentées; bornes 5 ouvettes bornes et 8 comme ci-dessus ; polarité 2 (p1 + p2).3/2, toutes les bagues 9 ouvertes.
Dans la marche du moteur 1-2, seul, les rhéostats de ' , glissement 9A et 9B permettent éventuellement une certaine varia- tion de vitesse ; le stator du second moteur 3-4 étant ouvert, tout se passe comme s'il n'existait pas. Mais dès, que le stator 4 du second moteur est fermé par le commutateur 18, les bagues 9 étant ouvertes, le groupe fonctionne en cascade. Il'est à noter que le commutateur 18 peut fermer le stator 4 en court-circuit ou sur un rhéostat de glissement non représenté.
Conformément à un autre aspect de l'invention, le gromeencascade ci-dessus décrit peut être complété par des machi- nes auxiliaires en vue d'en améliorer le fonctionnement.
Suivant une variante représentée sur la partie droite de la fig. 1, on peut par exemple lui adjoindre un changeur de fréquence constitué par le rotor 19 et par le stator 20; ce changeur peut être accouplé au groupe principal directement 'ou...
. au besoin par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse SI*
Comme la cascade peut avoir deux polarités différentes, le changeur de fréqu ence doi pouvoir fonctionner dans ces deux cas. A cet effet, son rotor 19 peut être pourvu d'un bobinage parallèle simple qui est à pas entier pour la plus grande polarité, c'est-à-dire pour celle qui correspond au fonctionnement en diphasé; pendant le fonctionnement en triphasé où le nombre de pôles est plus petit, le bobinage rotorique est à pas 2/3. ;
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La disposition décrite permet de réaliser la compensa- tion du facteur de puissance du changeur de fréquence 19-20 en triphasé par exemple.. à cet effet, on peut munir son stator 20 d'un enroulement 24 à deux étages ayant un pas de 2/3, enroule- nent qu'on connecte en série avec le jeu des balais 22,prévu pour la marche en triphasé; on peut éliminer cet enroulement statorique lorsqu'on marche en diphasé, en utilisant alors le jeu de balais 23 qui est prévu pour lé diphasé. Le changement :.des connexions peut être effectué par le commutateur 18.
Par un autre choix des caractéristiques des enroulements, on peut, si l'on veut, réaliser la compensation en diphasé au lieu de ,compenser le fonctionnement en triphasé. ,
Les bagues 25 du changeur de-fréquence sont reliées à ..un commutateur 26 qui peut être prévu pour les brancher d'une façon appropriée soit sur l'alimentation triphasée 27, soitsur l'alimentation diphasée 28.
En se basant sur le calcul des forces magnétomotrices, on peut démontrer qu'avec le rotor 19 et le stator 20 constitués comme il vient d'être indiqué, on réalise la compensation en triphasé lorsque :
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ze'.1i2 1, 5. rl . k1 : P' X
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otz r" 'et Z2 sont les nombres d'encoches statoriques et rotoriquès, Ki et k2 les nombres d'étages par encoche du stator et du rotor, 2 p la polarité en triphasé et x le nombre de circuits statoriques en parallèle.
On peut donc réaliser la compensation par le choix approprié des caractéristiques des bobinage, 'telles que Z1 Z2 K1 K2 p et x.
Le nombre de lignes de balais diphasés 23 doitêtre deux fois plus grand que le nombre de lignes de balais triphasés 83, étant donné qu'en diphasé, le nombre de pôles est multiplié
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par 3/2 et le nombre de phases par 4/3, mais on peut laisser en place sur le collecteur tous les balais et n'en utiliser pour la marche en' triphasé qu'un sur deux ;les autres n'ap- portent pas de perturbation appréciable. Il y a donc 6 p lignes de balais, 2 p étant la polarité en triphasé.
Dans le cas particulier de 8 pôles (2 p - 8) en tri- phasé et de 12 pôles en diphasé, lechangeur de fréquence aura par conséquent 24 lignes de balais.
En triphasé, les lignes des balais qui correspondent. \ à une même phase sont toujours diamétralement opposées, tandis qu'en diphasé, pour qu'il en soit de même, il faut que la moitié du nombre de tiges porte-balais soit multiple de 4. Si tel est le cas, on peut relier en permanence deux par deux tous les balais diamétralement opposés, et cela permet de réduire de moitié le nombre de connexions de mise en parallèle quand on passe d'une polarité à l'autre.
Dans ces mêmes conditions, on peut relier également deux par deux les points diamétralement opposés du bobinage rotorique qui sont reliés aux bagues 25, prévues pour l'alimen- tation du rotor et pour les changements de couplage, effectués par le commutateur 26.
La fig. 3 représente schématiquement la disposition des 24 tiges porte-balàis qu'on utilisera dans l'exemple ci- dessus mentionné où 2p - 8. Les chiffres romains I,II,III à l'extérieur du cercle indiquent les phases en triphasé,et les chiffres I,II,III et IV à l'intérieur du cercle - les phases en diphasé. Les couplages nécessaires des balais sent effectués par le commutateur 18, auquel il suffit d'établir en triphasé pour chaque phase les connexions indiquées en trait plein 29, et en diphasé - en traits interrompus 30.
Les traits passant par le centre représentent les connexions diamétrales permanentes -On comprend que dans l'exemple considéré, douze bagues,25' sont nécessaires' pour réaliser, avec les connexions ,diamétrales, ,
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lespolarités voulues.
Les figures 4 et 5 représentent schématiquement les connexions .aux bagues 25 qui sont établies par le commutateur 26 : Sur la fig.4, on voit l'alimentation des bagues pour le fonctionnement en triphasé, et sur la figure .5 - lour alimentation en triphasé pour le fonction- nement en diphasé, éventuellement par l'intermédiaire de transforma- teuns appropri és .
Pour augmenter le glissement du groupeen cascade fonctionnant avec le changeur de fréquence décrit, on peut disposer , en série avec l'alimentation des bagues 25 du changeur de fréquence, un trans- formateur de compoundage, alimenté par le courant du groupe.
Il est possible de prévoir deux changeurs de fréquence distincte l'un deux étant compensé en triphasé et l'autre en diphasé.
Suivant une autre variante de l'invention, schématisée sur la ,fig. 6, on peut remplacer le changeur de fréquence ci-dessus par une excitatrice Leblanc 31, cette machine auxiliaire étant entraînée par un,moteur asynchrone 32 par exemple, sans relation de vitesse avec , le,groupe principal. En ce qui concerne, le collecteur et les balais de cette excitatrice, reliés au commutateur 18, on peut appliquer lesmêmes considérations que pour le changeur de fréquence.
. Pour améliorer dans ce cas la compensation aux faibles charges, on peut .prévoir sur l'excitatrice 31 un enroulement statorique non représenté et insérer un rhéostat de glissement 38 dans le circuiti-des bagues de son moteur d'entraînement 32. La vitesse de ce moteur sera ainsi fnnction de la charge du groupe, ce qui modifiera la produc- tion de la puissance réactive. On peut également prévoir deux excita- trices : une diphasée et une triphasée, et compenser ainsi le groupe- aux quatre vitesses.
.Lorsque le réseau permet de s'accommoder de pointes de courant , relativement importantes, on peut encore faire appel à une excitatrice à courant continu. Cela permet de réaliser la synchronisation du groupe en 'cascade en injectant du courant continu dansle stator 4 du deuxième moteur et d'améliorer ainsi le facteur de puissance.
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Il va de soi que d'autres variantes et modifications peuvent être apportées à l'objet de l'invention sans en dépasser le cadre.
RESUMA -----------
Groupes en cascade à courant alternatif fonctionnant à plusieurs vitesses relativement rapprochée's, constitués par deux moteurs asynchrones, couplés mécaniquement-et électriquement par leurs' rotors et comportant notamment l'application de moyens suivants qui peuvent être considérés séparément ou en combinaisons.
10)- Chaque moteur du groupeen cascade peut, prendre deux polarités différentes au moyen d'une alimentation diphasée ou triphasée, le groupe comportant un nombre approprié de bagues permettant de réaliser aux rotors du groupe les mêmes combinaisons de phases et de polarités qu'aux stators., 20)- Des rhéostats de glissement connectés'aux bagues ci-dessus permet- tent d'effectuer une variation de vitesse.
30) - Un commutateur relié aux connexions de sortie dusecond moteur du groupe en cascade effectue les couplages des enroulements du second stator, éventuellement en association avec un rhéostat de glissement.
4 ) - Le groupe en cascade entraîne un changeur de fréquence auxi- liaire dont les balais triphasés et diphasés peuvent être reliés au stator du deuxième moteur principal, et dont les bagues peuvent être alimentées en triphasé ou en diphasé.
50) - Les balais du collecteur du changeur de fréquence sont reliés au stator du deuxième moteur principal au moyen du commutateur men- tionné sous 30, tandis que ses bagues sont couplées entre elles et à l'alimentation triphasée ou diphasée par l'intermédiaire d'un autre commutateur.
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