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DISPOSITIF DE REGULATION DE GENERATRICE ELECTRIQUE.
Dans certains dispositifs de régulation des génératrices d'une centrale, on superpose généralement au réglage primaire assuré par les ré- gulateurs dont les turbines sont équipées, un réglage ayant pour effet de modifier la compensation des régulateurs des turbines. Il est en effet né- céssaire d'assurer le réglage de la centrale par rapport au réseau où elle est connectée et également d'assurer la répartition des charges des généra- trices de la centrale conformément à leur programme respectif.
Le régulateur secondaire agit généralement sur le servo-moteur qui déplace le point de réglage du régulateur primaire., par des impulsions à cadence constante de durée proportionnelle à l'écart de réglage. L'écart de réglage est l'écart qui existe entre la valeur prescrite de la grandeur de réglage et la valeur actuelle de cette grandeur.( Dans le cas d'un régla- ge de puissance, cet écart est celui qui existe entre la puissance que la génératrice devrait fournir et celle qu'elle fournit actuellement ; dans le cas d'un réglage de fréquence, cet écart est celui qui existe entre la fré- quence imposée à la génératrice et sa fréquence actuelle ;dans le cas d'un réglage mixte fréquence-puissance cet écart est de la forme 6 P + K # F;
expression dans laquelle # P représente l'écart de puissance., # F; l'écart de fréquence., et K désigne une constante numérique ).
Le servo-moteur du régulateur primaire tournant à vitesse con- stante, il s'ensuit qu'il déplace le point de réglage de ce régulateur d'une quantité d'autant plus grande qu'il fonctionne plus longtemps. Si les im- pulsions de commande ont une durée proportionnelle à l'écart de réglage., la vitesse moyenne de déplacement du point de réglage du régulateur primaire se trouve asservie à la valeur de cet écart.
D'autre part, il existe des dispositifs,dénommés "convertis- seurs de mesure", qui transforment en courant continu proportionnel, soit
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l'écart de réglage, soit la grandeur de réglage elle-même (puissance, fré- quence, etc...).
La présente invention, système Jacques PELPEL, a pour objet un dispositif de régulation de génératrice électrique dans lequel le servo-mo- teur du régulateur primaire de la génératrice fonctionne pendant un temps proportionnel à la valeur de l'écart de réglage à compenser, ce dispositif étant caractérisé par un relais polarisé à deux contacts, qui sous l'action d'un couple proportionnel à l'écart à compenser., ferme l'un de ses contacts, mettant en route d'une part, le servo-moteur susmentionné et, d'autre part, un dispositif grâce auquel on obtient un courant en dents de scie, de fré- quence constante, que l'on superpose dans un cadre de ce relais au courant fourni par le convertisseur de mesure associé à la génératrice,
de façon à ramener l'équipage mobile du relais dans sa position d'équilibre.
L'invention pourra, de toute façon, être bien comprise, à l'ai- de de la description qui suit ainsi que des dessins annexés, lesquels des- cription et dessins sont, bien entendue donnés à titre d'exemples et sans caractère limitatif.
La fige 1 représente un mode de réalisation de l'objet de 1?invention, appliqué au réglage d'une génératrice.
La figo 2 représente un mode de réalisation de l'objet de 19in- vention, appliqué au réglage de plusieurs génératrices d'une centrale,et dans lequel les durées des impulsions de commande au servo-moteur du régu- lateur primaire sont proportionnelles à la fois à l'écart de réglage de la centrale et à l'écart de répartition des charges de chacune des génératri- ces de la centrale.
Sur la fige 1, on a représenté en 1 un convertisseur d'un mo- dèle quelconque connu, indifférent au regard de l'invention, qui engendre un courant continu dont l'intensité est proportionnelle à l'écart de ré- glage de la machine., et dont la polarité dépend du sens de cet écart. Le convertisseur 1 alimente un relais polarisé 2 comportant un contact mobi- le 2 et deux contacts fixes 3 et 4. Les contacts 2'-3 et 2'-4 sont ou- verts lorsqu'aucun courant ne parcourt l'enroulement d'excitation du re- lais 2. Lorsque cet enroulement d'excitation est parcouru par un courant, l'un des contacts 2'-3 ou 2'-4 se ferme suivant la polarité de ce courant.
Le contact mobile 2' est relié à l'un des pôles d'une source à courant con- tinu 22. Le contact fixe 3 est relié à l'une des bornes du relais auxi- liaire 5 ; le contact fixe 4 est relié à l'une des bornes du relais auxi- liaire 6. Chacune des autres bornes des relais auxiliaires 5 et 6 est re- liée à l'autre pôle de la source 22 par l'intermédiaire d'un contact 20, commandé par une came 23. Le relais auxiliaire 5 comporte cinq contacts, 7, 8, 9, 10, 11, normalement ouverts lorsque ce relais n'est pas excité.
Le relais auxiliaire 6 comporte également cinq contacts, 12, 13, 1', 15, 16, normalement ouverts lorsque ce relais n'est pas excité.
Lorsque le contact 8 du relais 5 ou le contact 13 du relais 6 est fermé, la tension de la source 17 est appliquée aux bornes du moteur 18.
Celui-ci en tournant entraîne un arbre 25 sur lequel sont calées les cames 23 et 24 et le curseur 26 d'un potentiomètre 19. L'extrémité 27 du cir- cuit du potentiomètre est reliée à l'une des bornes des contacts 10 et 14 ; l'extrémité 28 de ce circuit est reliée à l'une des bornes des contacts 9 et 15. Chacune des autres bornes des contacts 9 et 14 est reliée au pôle positif de la source 22 ; chacune des autres bornes des contacts 10 et 15 est reliée au pôle négatif de cette source. Lorsque les contacts 9 et 10 du relais 5 sont fermés., une polarité positive est appliquée à l'extrémité 28 du potentiomètre 19 et une polarité négative est appliquée à l'extrémi- té 27 de ce potentiomètre.
Lorsque, au contraire, les contacts 14 et 15 du relais 6 sont fermés, une polarité positive est appliquée à l'extrémité 27 du potentiomètre et une polarité négative est appliquée à son extrémité 28.
La tension qui apparaît alors entre le curseur 26 du potentio-
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mètre et son extrémité 27 est appliquée par l'intermédiaire d'une résistan- ce 29, aux bornes de l'enroulement d'excitation du relais 2. La résistance 29 a une valeur importante, de façon que le circuit branché entre la' borne 27 et le curseur 26 du potentiomètre 19 et contenant cette résistance soit parcouru par un courant très faible,de valeur négligeable par rapport à cel- le du courant qui parcourt ledit potentiomètre.
Le contact 7 du relais 5 et le contact 12 du relais 6 sont tous deux montés en dérivation aux bornes du contact 20. Ils servent à main- tenir excités les relais 5 et 6 respectivement, lorsque le contact 20 s'ou- vre lors de la rotation de la came 23, à condition bien entendu que le con- tact 2'-3 ou 2'-4 demeure ferméo
Le contact 11 du relais 5 et le contact 16 du relais 6 ferment le circuit du servo-moteur (non représenté sur la figure) du régulateur primaire de la génératrice à réglerde façon telle que ce servo-moteur tour- ne dans un sens ou dans l'autre suivant la fermeture de l'un ou de l'autre de ces contacts.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant : . Lorsqu'aucun courant n'est émis par le convertisseur 1, les contacts 2' - 3 et 2' - 4 du relais polarisé 2 sont ouverts, ainsi que les contacts des relais 5 'et 6, ceux-ci n'étant pas excités. Le moteur 18 est arrêté. Les cames 23 et 24 sont dans la position représentée sur la figure, la came 23 maintenant fermé le contact 20, et la came 24 maintenant ouvert le contact 21. Aucune tension n'est appliquée aux bornes 27 et 28 du po- tentiomètre 19.
Lorsque, par suite d'un écart qui vient à se produire entre la valeur de réglage de la grandeur agissant sur le convertisseur 1 et sa valeur actuelle, ledit convertisseur émet un courant continu proportionnel à cet écart, le relais 2 est excité et ferme l'un ou l'autre de ses con- tacts suivant le signe de cet écart, par exemple le contact 2'-3. Le re- lais 5 est alors excitée puisque le contact 20 commandé par la came 23 est fermé. Les contacts 7, 8, 9, 10 et 11 de ce relais se ferment. Par suite de la fermeture du contact 8 en particulierle moteur 18 est mis sous tension et se met à tourner entraînant l'arbre 25. Le contact 20,commandé par la came 23, s'ouvre alors mais le relais 5 continue à être excité par la fermeture du contact 7. Il restera ainsi excité tant que le contact 2'-3 restera fermé.
Par contre, l'ouverture de ce contact 20 empêche toute commande intempestive du relais 6 pendant la rotation de la came 23. Le contact 21, commandé par la came 24, se ferme, assurant la mise sous ten- sion du moteur 18 pendant une révolution .complète de cette came, même si entre-temps le contact 8 venait à s'ouvrir par suite de la désexcitation du relais 5 provoquée par l'ouverture du contact 2'-3.
La tension de la source à courant continu 22 est appliquée aux bornes 27 et 28 du potentiomètre 19 par l'intermédiaire des contacts 9 et 10 du relais 5. La borne 28 est reliée au pôle positif de la source 22; la borne 27 est reliée à son pôle négatif.
La tension qui apparaît entre la borne 27 du potentiomètre et le curseur 26 croit régulièrement puisque ce dernier est entraîné par l'in- termédiaire de l'arbre 25, par le moteur 18. Cette tension provoque la circulation d'un courant continu d'intensité croissante dans l'enroulement d'excitation du relais 2. Les connexions de la borne 27 du potentiomètre et de son curseur 26 sont établies de telle sorte que la polarité de ce courant continu est opposée à celle du courant engendré par le convertis- seur 1.
Lorsque le courant continu produit par la tension régulière- ment croissante fournie par le potentiomètre atteint une valeur égale à celle du courant engendré par le convertisseur 1, le relais 2 est désexcité et ouvre son contact 2'-3. Le relais 5 revient alors au repos. Ce relais est donc resté enclenché pendant un temps proportionnel à la valeur du courant engendré par le convertisseur 1, c'est-à-dire pendant un temps pro-
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portionnel à l'écart à compensero Le contact 11 du relais 5 relié au air- cuit de commande du servo-moteur du régulateur primaire est donc resté en- clenche pendant un temps proportionnel à la valeur de l'écart à compenser, Le servo-moteur du régulateur primaire restera donc en fonctionnement pen- dant cette durée ;
son action sera donc proportionnelle à la valeur de l'écart à compenser.
Le courant issu du potentiomètre 19 continuant à croître par suite de la continuation du mouvement de rotation de l'arbre 25, le relais 2 ferme alors son contact 2'-40 Mais le relais 6 n'est pas excité car le contact 20 demeure ouvert.
Lorsque l'arbre 25 a effectué une révolution complètes et que pendant ce mouvement l'écart a été compensé, le moteur 18 s'arrête puisque le contact 21 qui ferme seul son circuit d'alimentation (les relais 5 et 6 ne sont plus excités par le relais 2, et leurs contacts sont ouverts) vient à s'ouvrir.
Lorsque l'arbre 25 a effectué une révolution complète, et si pendant ce mouvement l'écart n'a pas été complètement compensée le relais 5 continue à être excité par suite de la fermeture du contact 2'-3 du relais 2, et le moteur 18 continue à tourner, entraînant l'arbre 25 dans une autre ré- volution, jusqu'à la compensation complète de l'écart.
Si l'écart à compenser est de sens tel que le relais 2 ferme son contact 2'-4, le relais 6 est excitée et par la fermeture de son con- tact 13 provoque le démarrage du moteur 18. Les contacts 14 et 15 appli- quent aux bornes 27 et 28 du potentiomètre 19 une tension de polarité op- posée à celle indiquée précédemment. Le contact 16 demeure fermé pendant un temps proportionnel à l'écart à compensero Il commande le fonctionne- ment du servo-moteur du régulateur primaire en sens inverse de celui du cas précédent.
La vitesse de l'arbre 25 peut être réglable par tout moyen ap- proprié (trains d'engrenages., par exemple).
Dans l'exemple représenté sur la fig. 2, on suppose qu'une centrale comprend trois génératrices dont on veut régler les charges res- pectives de façon, d'une part,, à assurer le réglage de la centrale par rap- port au réseau où elle est connectée et, d'autre part, à assurer la répar- tition des charges des trois génératrices de la centrale conformément à leur programme respectif. (Bien entendu., le dispositif suivant l'inven- tion s'applique à un nombre quelconque de génératrices).
Chacune de ces génératrices est associée à un convertisseur d'un modèle quelconque connu, indifférent au regard de l'invention, qui engendre respectivement un courant continu proportionnel à la puissance fournie par chaque génératrice. 51, 52 et 53 figurent ces convertisseurs.
54 est un convertisseur, également d'un type quelconque connu., qui engen- dre un courant continu proportionnel à l'écart qui existe pour la cen- trale entre la valeur normale de la grandeur de réglage et la valeur ac- tuelle de cette grandeur.
55, 63 et 71 sont trois relais différentiels polariséso Le relais'55 comporte deux enroulements d'excitation 56 et 57 dont les flux magnétiques sont de sens opposés. Il possède également un contact mobile 55' et deux contacts fixes 58 et 59. Les contacts 55' - 58 et 55' - 59 sont ouverts lorsqu'il n'y a aucun courant dans les enroulements d'excita- tion 56 et 57, ou lorsque les flux magnétiques produits par ces enroule- ments sont égaux.
Les relais 63 et 71 sont analogues au relais 55. 64, 65 et 72, 73 correspondent aux enroulements 56, 570 63', 66, 67 et 71', 74, 75 correspondent aux contacts 55', 58, 590
62, 70 et 78 sont trois dispositifs de régulation analogues à celui représenté sur la figo 1. Chacun de ces dispositifs comprend deux
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relais auxiliaires dont l'un est alimenté par la fermeture respective des contacts 55' - 58, 63' - 66, 71' - 74 et dont l'autre est alimenté par la fermeture respective des contacts 55' - 59, 63' - 67, 71' - 75. Chacun de ces dispositifs comprend en outre un moteur commandant la rotation de deux cames et du curseur d'un potentiomètre.
Sur la fig. 2, seuls ont été représentés les potentiomètres, en 60, 68 et 76, les curseurs de ces po- tentiomètres, et les résistances en 61? 69 et 77, lesquelles sont en série avec chacun des curseurs. Chacun des deux relais auxiliaires (non repré- sentés) des dispositifs de régulation 62, 70 et 78 commande, par la ferme- ture d'un de ses contacts, le fonctionnement dans un sens ou dans l'autre du servo-moteur du régulateur primaire de la génératrice correspondante.
Des résistances réglables 79, 80, 81 sont branchées en déri- vation aux bornes des enroulements d'excitation 57, 65, 73.
L'enroulement d'excitation 56 du relais polarisé 55 est bran- ché à une extrémité du potentiomètre 60 et à une extrémité de la résistan- ce 61 du dispositif de régulation 62. Les enroulements d'excitation 64 et 72 sont branchés de façon analogue. L'enroulement d'excitation 56 est par- couru par le courant engendré par le convertisseur 51 l'enroulement d'excitation 64 est parcouru par le courant engendré par le convertisseur 52 ; l'enroulement d'excitation 72 est parcouru par le courant engendré par le convertisseur 53.
D'autre part, l'enroulement d'excitation 57 et sa résistance en dérivation 79, l'enroulement d'excitation 65 et sa résistance en déri- vation 80, l'enroulement d'excitation 73 et sa résistance en dérivation 81, sont connectés en série et branchés de façon telle qu'ils soient parcou- rus par la somme algébrique des courants engendrés par les convertisseurs 51, 52, 53 et 54.
Les résistances 79, 80 et 81 sont ajustées de façon que les ampères-tours dans les enroulements d'excitation 57, 65 et 73 soient res- pectivement proportionnels aux programmes des génératrices associées aux convertisseurs 51, 52, 53.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant
On suppose que la puissance totale fournie par la centrale soit à répartir par tiers entre chaque génératrice (c'est-à-dire que le programme de chacune des génératrices est dans ce cas 1 , 1, 1 ). On 3 3 3 suppose également qu'à un instant donné cette répartition est effectuée correctement, et que l'écart à compenser pour la centrale est nul (c'est- à-dire que, par exemple, dans le cas d'un réglage de puissance, la puis- sance fournie par la centrale correspond à celle qu'elle devrait fournir).
Le courant engendré par le convertisseur 54 est donc nul à cet instant.
L'enroulement d'excitation 56 du relais 55, l'enroulement d'excitation 64 du relais 63, et l'enroulement d'excitation 72 du relais 71, sont respectivement parcourus par les courants engendrés par les conver- tisseurs 51,52, 53. Ces courants sont égaux puisque chacune des géné- ratrices est supposée respecter son programme (c'est-à-dire est supposée fournir 1 de la puissance demandée à la centrale)o
3
L'enroulement d'excitation 57 du relais 55, l'enroulement d'excitation 65 du relais 63, l'enroulement d'excitation 73 du relais 71 ne sont parcourus que par la somme des courants engendrés respectivement par les convertisseurs 51, 52, 530
Les résistances 79, 80, 81 sont réglées de façon que les am- pères-tours de chacun des deux enroulements d'excitation des relais 55, 63,
71 soient égaux lorsque chaque génératrice respecte son programme, puisque le programme de chacune des génératrices s'exprime par un même nombre.
Dans ces conditions les contacts de chacun des relais 55, 63, 71 sont ou- verts.
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Si la répartition des charges entre les génératrices n'est plus assurée suivant les rapports fixes 1 , 1, 1, les ampères-tours des deux 3 3 3 enroulements d'excitation de chacun des relais 55, 63, 71 ne sont plus égaux par suite du changement de la valeur des courants engendrés par les conver- tisseurs 51, 52, 53.
Les équipages mobiles de ces relais sont sollicités dans un sens ou dans l'autre, suivant le sens du déséquilibre de la généra- trice correspondante, et leurs contacts respectifs se ferment dans un sens ou dans l'autre. La fermeture de ces contacts excite l'un ou l'autre des deux relais auxiliaires des dispositifs de régulation 62, 70 et 78, qui fer- ment leurs contacts, ce qui provoque la mise en route des moteurs entrai- nant les curseurs des potentiomètres 60, 68 et 76. Suivant que l'un ou l'autre des relais auxiliaires de ces dispositifs de régulation est enclen- ché, une certaine polarité ou la polarité inverse est appliquée aux bornes desdits potentiomètres, de sorte que des courants régulièrement croissants en valeur absolue viennent s'ajouter aux courants qui parcourent les en- roulements d'excitation 56,
64 et 72 ou au contraire se retrancher de ces courants. Ainsi que cela a été explicité lors de la description de la fig. 1, on engendre des impulsions de courant agissant sur le servo-moteur de régulateur primaire de chacune des génératrices qui ne respecte plus son programme relatif, ces impulsions de courant étant pour chacune de ces génératrices, d'une durée proportionnelle à son écart de répartition des charges.
D'autre part, si par suite d'un écart de réglage de la cen- trale, le convertisseur 54 vient à engendrer un courant continu propor- tionnel à cet écart, ce courant se partage dans les différents circuits en parallèle 57-79, 65-80, 73-81 en raison inverse de la résistance de ces circuits et fait apparaître dans les enroulements 57, 65 et 73 des relais différentiels 55, 63 et 71, des courants proportionnels à la fois à cet écart de réglage, et au programme de chacune des génératrices. Ces cou- rants se superposent algébriquement dans les enroulements 57, 65 et 73 à la somme des courants engendrés par les convertisseurs 51, 52, 53.
Les équipages mobiles des relais 55, 63, 71 sont alors sollicités dans un sens ou dans l'autre, ce qui permet d'engendrer, suivant le processus déjà décrit, des impulsions de courant faisant fonctionner, dans un sens ou dans l'autre, le servo-moteur du régulateur primaire de chaque généra- trice pendant une durée proportionnelle à la fois à l'écart de réglage de la centrale et à l'écart de répartition des charges de chacune des gé- nératrices de la centrale.