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"Dispositif de réglage d'une machine asynchrone avec machine d'aval Scherbius possédant un circuit d'excitation à résistance"
Lorsque, dans un moteur asynchrone, on veut obtenir un compoundage de la vitesse et une compensation de phases, on intercale dans le circuit secondaire du moteur asynchrone un compensateur de phase pour un glissement supplémentaire, c'est-à-dire une machine Scherbius dont l'excitation se compose normalement des trois compo- santes suivantes : une excitation compound, une excitation à résistance et une excitation à self. L'excitation compound est provoquée par un enroulement compound parcouru par le courant secondaire de la machine asynchrone. Elle agit commune augnentation artificielle et sans pertes de la résistance du secondaire de la machine asynchrone.
L'excitation à résistance et l'excitation à self sont effectuées par des courants d'excitation correspondants de la machine Scherbius.
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La source de tension des deux derniers circuits d'excitation est la tension aux bagues de la machine asynchrone ; résistance ohmique est montée en série avec l'un des circuits d'excitation et une résistance inductive en série avec l'autre circuit d'excitation. On superpose généralement les deux courants d'excitation dans un enroulement d'excitation commun. Par la résistance ohmique on introduit une composante de courant d'excitation qui est déterminée principalement par la tension aux bagues et la résistance ohmique; elle est dès lors pratiquement proportionnelle au glissement.
La deuxième composante de courant d'excitation introduite par l'intermédiaire de la bobine de self est déterminée principalement par la tension aux bagues et la résistance inductive ; elleest donc pratiquement indé- pendante du glissement. En conséquence, la tension de la machine Scherbius est formée de deux composantes qui sont proportionnelles aux deux composantes des ampères-tours.. L'une des composantes de la tension est pratiquement proportionnelle et opposée à la tension de glissement ; la deuxième composante de la tension est pratiquement constante et déphasée de 90 par rapport à la tension de glissement.
Dès lors la première composante doit produire une augmentation da glissement naturel, et la deuxième, une compensation de phases pratiquement constante.
On utilise avantageusement un tel compoundage de. la vitesse lorsqu'il s'agit d'amortir des à-coups de charge. Par là, on peut réauire les pointes de charge dans les moteurs asynchrones qui sont accouplés à un volant, par exernple dans les connandes de trains de laminoirs, dans les transformateurs Ilgner, etc..
On pourrait obtenir une utilisation encore meilleure des masses tournantes de telles commandes par une caractéristique de vitesse ayant à peu près l'allure suivante: faible chute de vitesse entre la marche à vide jusqu'à à peu près la pleine charge (ici, le volant ne participe pratiquement pas encore à la fourniture d'énergie), suivie d'une chute de la vitesse de service de sa valeur maximum à sa valeur la plus faible à charge pratiquement constante du moteur asynchrone (la demande
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supplémentaire d'énergie étant couverte par les masses tournantes).
Les pointes de puissance sont donc fournies complètement par le volant. Une fois que la demande d'énergie de la machine actionnée a baissé, le volant accumule de l'énergie en s'accélérant jusqu'à la vitesse de service la plus élevée, tandis que le moteur fournit à nouveau sa puissance normale* Après que le volant a repris son énergie cinétique,le moteur tourne à nouveau à vide jusqu'au prochain à-coup de charge. Un tel dispositif avec puissance constante de la machine asynchrone entre deux limites de vitesse pourrait s'utiliser avec.avantage pour des convertisseurs pour l'interconnexion de réseaux (composés d'une machine asynchrone et d'une machine synchrone).
L'objet de la présente invention est un dispositif pour régler la puissance d'une machine asynchrone avec machine d'aval Scherbius possédant un circuit d'excitation à résistance, dispositif dans lequel, suivant l'invention, pour maintenir au moins approximativement'constants la puissance ou le couple de la machine asynchrone entre deux limites de vitesse, on intercale dans le circuit d'excitation à résistance de la machine Scherbius des moyens de réglage entraînant, d'une part, une augmentation et, d'autre part, une diminution du glissement.
Au dessin annexésont représentés schématiquement, aux Figs. 1, 3 et 4 des exemples de réalisation de l'objet de l'invention. La Fig. 2 montre sur un diagramme le fonctionnement, c'est-àdire la vitesse du moteur asynchrone en fonction de son couple, les puissances L étant portées en abscisses et les vitesses n en ordonnées.
A la Fig. 1, la machine asynchrone A a son primaire raccordé au réseau triphasé N et est reliée du côté secondaire à la machine Scherbius Sch, laquelle est accouplée avec la machine auxiliaire H qui restitue au réseau primaire l'énergie de glissement.
Le courant secondaire parcourt, outre l'enroulement compound K, un enroulement de compensation non représenté au dessin. On peut aussi remplacer tout ou partie de l'enroulement compound par un décalage des balais hors de la zone neutre. L'enroulement d'excita,-
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tion E de la machine Scherbius est alimenté par les bagues du moteur asynchrone A. Dans l'exemple de réalisation, il est monté en étoile double avec chevauchement des phases.
Entre les bagues de la machine asynchrone A et l'enroulement d'excitation de la machine Scherbius Sch se trouvent, en parallèle entre elles, la bobine de self D du circuit d'excitation inductif, la résistance ohmique W1 du circuit d'excitation à résistance qui augmente le glissement, et la résistance ohmique W2 du circuit d'excitation à résistance qui diminue ce glissement. Le régulateur rapide S est donc monté en série aussi bien avec la résistance W1 qu'avec la résistance W2; il travaille en po- tentiomètre et est exécuté comme régulateur à secteur roulant du type bien connu. A la Fig. 1, le régulateur rapide S est commandé par un système wattmétrique alimenté par le transformateur de tension Sp et le transformateur d'intensité St.
Lorsque le secteur roulant du régulateur S se trouve tout à fait à droite sur la résistance potentiométrique, il n'y a plus, dans le circuit de la résistance qui augmente le glissement, que la résistance en série W1, et le circuit d'excitation à résistance reçoit son excitation maximum. En même temps se trouvent intercalées en série dans le circuit de résistance qui diminue le glissement, outre la résistance W2, toute la résistance, relativement grande, du régulateur rapide, de sorte que ce circuit de résistance n'est parcouru que par un faible courant résiduel. Celle des parties de l'enroulement d'excitation E qui est traversée par ce dernier courant d'excitation est parcourueen sens inverse de celui de l'autre partie de l'enroulement d'excitation que parcourt le premier courant d'excitation.
Il se produit ainsi une excitation résultante à résistance dont l'effet est d'augmenter le glissement suivant la droite a-1 de la Fig. 2. Lorsque le secteur roulant du régulateur rapide S se trouve tout à fait à gauche, seule la résistance en série W2 se trouve encore dans le circuit d'excitation à résistance qui diminue le glissement ; circuit a donc maintenant son excitation maximum.
En même temps, le circuit d'excitation qui augmente le glissement
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contient, outre la résistance W1, la résistance totale du régulateur rapide, de sorte que ce circuit d'excitation est pratiquement sans effet. La caractéristique correspondante de vitesse de la Fig. 2 est a-7. Lorsque le secteur roulant du régulateur rapide S se trouve au milieu, l'excitation résultante à résistance est à peu près égale à zéro, ce qui correspond à la droite a-4 de la Fig. 2. Des positions intermédiaires du régulateur rapide donnent un passage aussi finement progressif qu'on le désire entre les positions décrites. Le circuit d'excitation à self avec la bobine de self D introduit une composante perpendiculaire au courant d'excitation à résistance et qui est pratiquement indépendante du glissement.
Elle a pour effet une compensation de phases pratiquement constante de la machine asynchrone A.
L'action deschutes de tension produit un faible recul de la compen- sation de phases lorsqu'on s'approche du synchronisme. On peut améliorer la constance de la compensation de phases en faisant chevaucher les unes sur les autres les phases de l'enroulement d'excitation E.
Lorsque la machine Scherbius est attaquée séparément, le couple du moteur asynchrone est proportionnel à la puissance qu'il absorbe,et, avec une compensation de phases suffisante, proportionnel aussi à son courant primaire. Le réglage peut s'effectuer par exemple en mettant le régulateur rapide sous la dépendance de la puissance absorbée ou du courant primaire du moteur asynchrone. Le régulateur rapide peut régler le moteur. asynchrone à couple constant entre les limites b et c. La vitesse du moteur suit alors la ligne brisée a-b-c-1. Une telle caractéristique est très indiquée pour l'amortissement des à-coups, vu qu'elle s'approche de la caractéristique idéale recherchée. L'énergie des masses tournantes est utilisée entre b et c pour couvrir les pointes de charge, le couple du moteur restant constant.
Une telle caractéristique est également appropriée pour le réglage d'un moteur asynchrone accouplé avec une machine synchrone'-'pour donner un convertisseur servant à l'interconnexion de réseaux.
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Dans certains cas, l'enroulement d'excitation E de la machine Scherbius Sch peut être avantageusement monté en triangle, confie le représente la Fig. 3. Il en résulte une simplification par rapport au montage en étoile double avec chevauchement de phases suivant fig. 1. Le passage de l'étoile au triangle produit déjà dans le courant d'excitation le déphasage que l'on cherchait à obtenir par le chevauchement des phases. Les deux circuits d'excitation à résistance (pour l'augmentation et la diminution du glissement) ne peuvent plus maintenant agir exactement en opposition. Mais un déphasage de 1200 él. suffit dans beaucoup de cas pour remplacer le montage en opposition.
Ici, la compensation de phases du moteur asynchrone dans le domaine total de réglage n'est plus complètement constante, vu qu'on est obligé de tolérer un recul de la compensation de phases lorsque le régulateur rapide S s'approche de la position extrême de diminution du glissement'(secteur roulant à gauche).
Si la puissance d'excitation devient trop forte pour le régulateur rapide S, on peut la réduire avec avantage par une excitatrice, comme le montre la Fig. 4. L'excitatrice Er possède un enroulement compound Ke, dont les ampères-tours sont un multiple des ampères-tours nécessaires à la production du flux. De ce fait les ampères-tours de l'enroulement compound Ke et ceux des enroulements d'excitation E1 et E2 de l'excitatrice deviennent pratiquement égaux, et le courant du rotor de l'excitatrice, qui est en même temps le courant d'excitation de la machine Scherbius, devient proportionnel aux ampères-tours résultants des enroulements d'excitation E1 et E2 de l'excitatrice Er. Les ampères-tours résultant de E1 et E2 se traduisent donc par une tension correspondante de la machine Scherbius Sch.
Dans l'exemple de réalisation, les enroulements d'excitation de l'excitatrice Er sont montés en triangle et bobinés en sans opposés. Les courants des circuits d'excitation à résistance auront par exemple, dans l'enroulement E1, une action augmentant le glissement, et, dans l'enroulement E2, une action diminuant le glissement. On peut intercaler des résistances ohmiques W1 ,W2, W3 suivant
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le besoin soit aux trois endroits, soit seulement à deux ou à un seul de ces endroits. On peut réduire davantage encore la puissance d'excitation par une compensation de la tension de l'enroulement d'excitation de la machine Scherbius au moyen d'un transformateur T dont le primaire est raccordé aux bagues de la machine synchrone A, et dont le secondaire est parcouru par le courant d'excitation de la machine Scherbius Sch.
Il peut être avantageux dans certains cas de procéder à un réglage, non seulement hyposynchrone, mais encore hypersynchrone, par exemple en intercalant, dans celui des circuits d'excitation à résistance de la machine Scherbius, qui diminue le glissement, un convertisseur de fréquence alimenté au primaire par le réseau N.
REVENDICATIONS.
1 - Dispositif pour régler une machine asynchrone avec machine d'aval Scherbius possédant un circuit d'excitation à résistance, caractérisé en ce que, pour maintenir au moins approximativement constants la puissance ou le couple de la machine asynchrone entre deux limites de vitesse, on intercale, dans les dits circuit d'excitation à résistance de la machine Scherbius, des moyens de réglage entraînant, d'une part, une augmentation et, d'autre part, une diminution du glissement.