BE479837A - - Google Patents

Description

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  BREVET D'INVENTION "Perfectionnements aux régulateurs électriques" 
La prés.ente invention est relative au problème de régulation de machines électriques et plus particulièrement à un dispositif de régulation de tension et de fréquence pour un ensemble moteur-génératrice. 



   Jusqu'à présent, il a été suggéré d'utiliser une régulation de fréquence pour les ensembles moteur-génératrice dans laquelle un rhéostat de réglage est inséré dans le circuit des inducteurs shunt du moteur. Dans. ce système, un redresseur est prévu'pour relier une bobine commandant ce rhéostat au circuit de sortie à courant alternatif de la génératrice. Ce circuit de sortie de la génératrice est connecté au redresseur à travers une bobine de réactance à noyau de fer dont l'impédance augmente avec la fréquence en sorte que sous une tension de sortie constante, l'excitation du circuit inducteur shunt du moteur varie de façon à main- tenir la fréquence constante. 

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     Cependant   dans   un   tel   dispositifs   Je   régulateur   de fréquence   répond   non seulement aux variations de   fréquence     @@is  aussi 
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 é-1J':; variations do 12 tension de ligne.

   C'c:st-2,-nire c:i'f¯: fréauen- ce   constante;,   lorsque la tension de   ligne   monte, le   courant   dans 
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 1:::, bobine de COl:lTc'o.nde du régulateur augmente 5# façon 0, tendre 8, augmenter la résistance du   rhéostat   de   régulation   et produireainsi   une,     augmentation   de la   vitesse   de   rotation     Ci'[.1     moteur     au-dessus   de la vitesse de régime.

   Le phénomène inverse se   produit     en.   cas de   diminution   de la tension.   L'efficacité   de la   régulation   de fré quence est par conséquent fonction de celle de la   régulation     (le     tension.   



   Les   v@riations   de la tension de   ligne   de la   phase   contrôlée 
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 'peuvent être de l'or(]r0 à8 25 po'.'r r;rT,+, Ç1 JlS ou c": ..mi=ns Tour toute rte-J-lcLn8 d? S,Jnc?.iro#1-,.i.:<-;#"i. Cette erreur est donc imposée au régulat de   fréquence.   



   Un des objets de la présente invention est, donc de prévoir en plus du régulateur de   fréquence   décrit ci-dessus, des moyens de   régulation   de tension comprenaat un circuit de contrôle comportant un condensateur. La valeur de   la,   capacité de ce   conden-     sateur   est choisie de façon à assurer unt valeur correcte de courant traversant la bobine de commande pour la tension et la fré-   quence   à régler ou à maintenir constantes. 



   Le circuit de contrôle est établi pour fonctionner de façon que, lorsque la fréquence augmente   la.   réactance de ce condensateur   diminue,   entraînant l'augmetation du courant   traversant   la bobine de commande et par suite une réduction de la tension   a.lter-   native de sortie de la génératrice. L'effet inverse se produit en cas de diminution de la fréquence de sortie. 



   On voit que dans le nouveau dispositif énoncé ci--dessus, les deux régulateurs de tension et de fréquence tendent à rétablir l'équilibre. 

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   Ainsi une tendance à l'augmentation de la fréquence tend à provoquer la diminution de la tension de ligne qui à son tour tend à diminuer la fréquence. L'effet inverse se produit dans le cas d'une diminution de la fréquence. 



   De la même façon une tendance à l'augmentation de la, tension tend à   provoqùer   l'augmentation de la fréquence, qui à son tour tend à diminuer la tension. L'effet inverse se produit dans le cas de la diminution de la tension. 



   Ainsi, un des objets de la présente invention est de prévoir un régulateur de fréquence et un régulateur de tension, les deux régulateurs agissant en dépendance étroite l'un de l'autre de la manière décrite ci-dessus,de façon à améliorer la régulation de l'ensemble moteur-génératrice. 



   Un autre objet de l'invention est de prévoir un dispositif de temporisation disposé de manière à maintenir ouvert le circuit de la bobine de commande du régulateur du moteur jusqu'à ce que . ce dernier atteigne sa vitesse de régime et assurant ainsi des conditions convenables de démarrage du dit moteur. 



   Ces objets et caractéristiques de l'invention ainsi que d'autres apparaîtront plus complètement de la description qui suit et du dessin y annexé étant bien entendu que ce dessin n'est donné qu'à titre d'exemple non limitatif. 



   Ce dessin est le schéma d'un système régulateur de tension et de fréquence conforme à la présente invention. 



   En'se rapportant au dessin, il y est indiqué par le numéro 1 un moteur qui entraine un générateur ou alternateur 2 par-un arbre de transmission 3. Le   moteur   1 est représenté sous la forme d'un moteur à courant continu alimenté par les conducteurs   4 et   5 reliés à une batterie 6 par un interrupteur de démarrage 6A. 



  Le moteur est pourvu d'un enroulement inducteur shunt 7 dont le flux détermine la vitesse de rotation du moteur 1. Une extrémité 

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 de l'enroulement inducteur 7 est reliée au conducteur 4tandis que son extrémité opposée est reliée par le conducteur 8 à une ex-   trémité   d'une résistance variable constituée par un empilage d'é léments de charbon 9 et faisant partie du régulateur   indiqué   dans son ensemble pa.r le numéro 10. Loutre extrémité de la résistance variable 9 est reliée par le conducteur 11 au conducteur 5. 



   La résistance 9 est insérée dans le circuit de   l'enroule-   ment inducteur shunt   7,   de façon à faire varier l'intensité du courant d'exciatation du dit enroulement   ,et   par suite la vitesse du moteur 1  La vitesse du moteur 1 augmente avec une diminution 
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 cle l'excitation de l' enrou7¯eïnent 7 et elle décroît clu2,nd l' e:cci- tation croît. Une résistance 9A est connectée en dérivation sur   Isolément   de résistance 9 de manière à limiter la résistance maxima insérée dans le circuit de l'enroulement inducteur shunt. 



   Le régulateur 10 peut être du type décrit dans le brevet antérieur américain No   2.427.805.   



   Le régulateur 10   est représenté   schématiquement ici comme comprenant une armature 12 pivotant autour d'un axe fixe 13 et sollicitée par un ressort 14 dans le sens de la diminution de la résistance d.e l'élément 9. En opposition au ressort   14,   agit une   commande   électromagnétique représentée   schématiquement   ici par une bobine 15. 



   La bobine   15   est connectée par des conducteurs 16 et 17   aux   bornes de sortie d'un redresseur 18 sont les conducteurs d'entrée sont indiqués en 19 et 20. 



   La génératrice de courant alternatif 2 entraînée par le moteur 1 au moyen de l'arbre 3 est pourvue d'un enroulement induit triphasé 21, 22 et 23 et   d'un   enroulement inducteur 24 Les conducteurs de sortie   25,   26 et 27 relient les bornes de l'induit à la. charge appropeiée non représentée ici. Les conducteurs  28   et 29 sont reliés aux conducteurs de sortie 25 et 

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26. Le conducteur 28 est relié au conducteur   11   et à un conta ct mobile 30. Le contact mobile 30 est maintenu par la tension d'un ressort de manière qu'au repos il ferme un contact 31 relié au conducteur 8 par le conducteur 32. 



   Une bobine électromagnétique 33 relié par des conducteurs
34 et 35 aux conducteurs 4 et 5 d'alimentation du moteur, com- . mande le contact mobile 30. 



   Lorsque le moteur 1 a atteint sa vitesse de régime, le cou- rant dans la bobine 33 devient suffisant pour vaincre le couple résistant offert par le ressort et le contact mobile 30 puvre le contact 31 et ferme un second contact 36 relié au conducteur,20. 



   Le conducteur 29 est relié à une extrémité d'une bobine de réactance 37 munie d'un noyau de fer 38;à l'autre extrémité la bobine 37 est reliée au conducteur 19. L'impédance de la bobine
37 est déterminée pour la fréquence désirée. Ainsi le contact mobile 30 étant maintenu sur le contact 36, l'intensité du cou- rant parcourait la bobine électromagnétique 15 décroît quand la fréquence augmente, la tension entre les conducteurs 25 et 26 restant constante. Cette dernière action à son tour commande le réglage de la résistance 9 de manière à faire varier le,cou- rant d'excitation dans l'enroulement inducteur 7 pour maintenir la vitesse du moteur à la valeur désirée. 



   L'enroulement d'excitation 24 de la génératrice à courant alternatif 2 a une extrémité reliée au conducteur 4 d'alimenta- tion du moteur, tandis que, l'autre extrémité est reliée, par le conducteur 39 , à une borne d'un résistance variable constituée par un empilage d'éléments de charbon 40 d'un régulateur indiqué dans son ensemble par le numéro 41. L'autre extrémité de l'élé- ment 40 est reliée par le conducteur 42 au conducteur 5.   L'élé-   ment de résistance 40 est inséré dans le circuit de l'enroulement inducteur 24 de la génératrice à courant alternatif 2, de manière 

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 à pouvoir faire varier le courant d'excitation et par suite la tension alternative de la génératrice 2.

   La tension induite de la génératrice 2 croît avec l'excitation de son enroulement inducteur 24 et décroît quand l'excitation décroît. 



   Le régulateur 41 peut être du type décrit dans le brevet américain No   2.427.805.   



   Ce régulateur   41   est représenté schématiquement ici comme comprenant une armature 43 pivotant autour d'un axe 44 et sollicitée par un ressort 45 dans le sens de la diminution de la résistance 40. S'opposant au ressort 45 agit une bobine de commande électromagnétique représentée schématiquement ici par une bobine   46.   



   La bobine 46 est reliée par des conducteurs 47 et 48 aux bornes de sortie d'un redresseur 49 dont les bornes d'entrée sont reliées par des conducteurs 50 et 51 aux conducteurs de sortie 25 et 26 de la génératrice 2; au conducteur 51 est relié un condensateur dont la capacité estchoisie pour donner au courant de la. bobine 46 la valeur désirable pour la tension et la fréquence désirées. Le circuit de contrôle est conçu de façon que toute élévation de la fréquence entraîne une diminution de la réactance du condensateur entraînant une élévation de l'intensité du courant traversant la bobine de commande 46 et par suite la di-   minution   de la tension alternative. L'effet inverse se produit dans le cas de   l'abaissement   de la fréquence. 



   Ainsi le régulateur de tension 41 en plus du fait qu'il est sensible aux variations de tension, est également sensible aux variations de la fréquence. 



   Les régulateurs 10 et 41 sont agencés de façon à tendre vers   1''équilibre.   Ainsi une tendance à   l'élévation   de la fréquence tend, par le fonctionnement du régulateur 41, à abaisser la   tension   aux bornes de l'induit ce qui   provoque,   par le fonc- 

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 tionnement du régulateur 10, l'abaissement de la fréquence. L'o- pération étant réversible, également une tendance a l'élévation de la tension alternative,   provoqùe,   par le fonctionnement du régulateur 10, l'élévation de la fréquence qui à son tour provo- que, par le fonctionnement du régulateur 41, l'abaissement de la tension. 



   On voit de cette manière que les deux régulateurs fonction- nent ensemble en dépendance l'un de l'autre, d'où il résulte l'a- mélioration de la,régulation. 



   Le condensateur 52 et la bobine de réactance à noyau de fer 37 sont de préférence réglables dans certaines limites, de façon à réaliser   rajustement   de la tension et de la fréquence indépendamment du fonctionnement'des régulateurs eux-mêmes. Ces derniers ajustements peuvent être effectués d'une manière con- ventionnelle. 



   On voit d'autre part que l'action du relais électromagnéti- que 30, introduit un délai dans le fonctionnement de l'ensemble permettant d'assurer au moteur 1 un démarrage convenable. 



   Ceci peut également être réalisé par un relais thermique fermant'le circuit de contrôle du régulateur 10 après'un délai de temps déterminé. Dans le circuit représenté sur le dessin, . cependant, le circuit moteur de la bobine de commande 15 est maintenu ouvert par l'action du relais 30 jusqu'à ce que le mo- teur 1 ait acquis sa vitesse de régime. Alors la tension entre les conducteurs 4 et 5 s'élève suffisamment permettant à la bo- bine électromagnétique 33 d'actionner le relais 30 pour ouvrir le contact 31 et fermer le contact 36 et de cette façon fermer le circuit moteur de la bobine de commande 15.

   Durant le délai de démarrage le contact mobile est maintenu par la tension d'un. ressort au contact du doigt 31 et de cette façon court-circuite   Isolément   de résistance 9 du circuit de l'enroulement inducteur du moteur 1. 

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   Bien qu'une seule forme de réalisation de l'invention ait été décrite et représentée, diverses modifications dans la forme et la disposition relative des parties, évidentes à tout homme de l'art, peuvent être apportées à la dite forme de réalisation, sans sortir du donaine de l'invention ni s'écarter de son esprit.

Claims (1)

1. RESUME ----------- La présente invention a trait à des perfectionnements à la régulation de machines électriques et en particulier de génératrices à courant alternatif entrainées par des moteurs électriques, ces perfectionnements consistant notamment en des points suivants pouvant être pris séparément ou en toute combinaison : 1.- Le dispositif de régulation comporte un régulateur de fréquence du courant de sortie de la génératrice et un régulateur de tension de même courant, établis pour agir en dépendance l'un de l'autre afin de maintenir la tension et la fréquence du courant de sortie de la génératrice dans les conditions d'équilibre prédéterminées.

   2.- Le dispositif de régulation comporte un régulateur de fréquence de courant de sortie de la génératrice, agissant sur la vitesse d'entraînement de cette génératrice et associé à un régulateur de tension du courant de sortie de la génératrice, agissant sur le courant d'excitation de celle-ci, ces deux régulateurs étant établis pour produire conjointement et en dépendance réciproque l'un de l'autre un contrôle,maintenant à des valeurs prédéterminées constantes,la tension et la fréquence de sortie de la génératrice. <Desc/Clms Page number 9>

   3.- Le dispositif de régulation comporte deux-régulateurs ou dispositifs de contrôle sensibles tous les deux aux vària- tions de la fréquence et.de la tension du courant de sortie de,la génératrice et agissant respectivement l'un sur la vi- tessed'entraînement de la génératrice et l'autre sur le.cou- rantd'excitation de celle-ci, ces deux dispositifs de con- trôle étant établis de façon à ce que leurs effets de contrôle se complètent mutuellement'afin de maintenir constantes à des valeurs prédéterminées, la fréquence et la tension du courant de sortie de la génératrice.

   4. - Les deux régulateurs ou dispositifs de contrôle suivant le paragraphe 3, sont établis de telle sorte que leurs effets de contrôle en fonction des variations de la fréquence, ont le même sens, notamment réduction de la vites- se d'entrainement et du courant d'excitation.pour une augmen- tation de la fréquence et vice-versa;tandis que leurs effets de contrôle en fonction des variations de la tension de sor- tie sont de sens opposés, notamment augmentation de la vites- se et réduction du courant d'excitation pour une augmentation de la tension de sortie et vice-versa.

   5. - Les deux dispositifs de contrôle formant partie du dispositif de réglage, comportent chacun un circuit de commande à impédance variable avec la fréquence, ces circuits étant branchés en dérivation entre les conducteurs de sortie de la génératrice et agissant sur des résistances variables @ contrôlant réspectivement la vitesse' @ du moteur d'entrainement de la génératrice et le courant d'excitation de celle-ci.

   6. - Les circuits de commande des deux dispositifs de contrôle ont des impédances qui varient avec la fréquence dans des sens opposés, l'une étant inductive têt l'autre capacitive. <Desc/Clms Page number 10>

   7.- Les circuits de commande des deux dispositifs de contrôle comportent chacun un pont redresseur en sorte que leurs actions de commande sont produites par des circuits à courants redressés.

   8.- Les éléments à résistances variables formant partie des deux dispositifs de contrôle sont constitués par des em- pilages d'éléments de charbon, sollicités dans des sens oppo- sés par des ressorts de rappel et des bobines électromagnéti- ques branchées dans les circuits à courants redressésdes cir- cuits de commande respectifs à courant alternatif.

   9.- Les éléments à résistances variables des deux dis- positifs de contrôle sont branchés respectivement pcur contrôler,l'unle circuit d'excitation du moteur d'entraînement de la génératrice et /l'autre élément @ le circuit d'exci- tation de la génératrice.

   10. - Le circuit de commande du dispositif de contrôle de fréquence, comporte une réactance inductive tandis que le circuit de contrôle de la tension de sortie comporte une réac- tance capacitive, l'action de ces circuits sur les résistances variables correspondantes étant telle que l'augmentation de la tension donne lieu, sous l'action du premier circuit, à une augmentation de la fréquence réglée, tandis que l'augmentation de la fréquence de sortie donne lieu, sous l'action du deuxiè- me circuit, à une réduction de la tension de sortie réglée.

   11.- Le moteur d'entraînement de la génératrice est un moteur shunt à courant continu alimenté par une source de courant continu, notamment une batterie, en parallèle avec le circuit d'excitation de la génératrice à courant alternatif.

   12.- L'association avec un dispositif de régulation comportant un régulateur de vitesse d'entraînement de la gêne- en fonction de la fréquence de sortie ratrice/et notamment qu dispositif de régulation suivant l'un quelconque des paragraphes précédents, d'un dispositif de com- <Desc/Clms Page number 11> mande établi de manière à maintenir le dispositif de régulation inopérant jusqu'à ce que le moteur d'entraînement de la génératrice atteigne sa vitesse de régime.

   13. - Le dispositif de commande suivant le paragraphe 12, est constitué par un relais de temporisation disposé de façon à maintenir ouvert le circuit de la bobine de commande du régulateur de vitesse du moteur d'entraînement jusqu'à ce que ce moteur atteigne sa vitesse de régime.

   14. - Le dispositif de commande suivant le paragraphe 13, comporte une,bobine de commande branchée aux bornes de la source de courant d'alimentation du moteur d'entrainement de la génératrice, en parallèle avec ce moteur, et un dispositif à contact contrôlé par la dite bobine et associé avec l'élément à résistance variable du circuit de commande de la vitesse de rotation du moteur d'entraînement, ce dispositif à contact court-circuitant cette résistance dans une position et branchànt la dite résistance variable dans le dit circuit, lorsque l'excitation de la bobine atteint une valeur prédéterminée.