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INSTALLATION GENERATRICE DE COURANT ALTERNATIF DE FREQUENCE CONSTANTE,COMPRENANT
UN ALTERNATEUR SUSCEPTIBLE D"ETRE ENTRAINE A DIFFERENTES VITESSES.
Dans la technique, il est souvent désirable de disposer d'un al- ternateur susceptible d'être entraîne à différentes vitesses, mais délivrant cependant un courant de fréquence constante. C9est ainsi que dans certaines installations hydro-électriuques, la hauteur de la chute agissant sur les tur- bines varie parfois dans de grandes proportionso
Pour une vitesse de rotation donnée, une turbine ne peut fonction- ner avec un rendement satisfaisant que pour une chute sensiblement constante et bien définieo Lorsque la chute subit des variations importantes par rap- port à la chute prévue, le rendement de la turbine baisse rapidement, la ca- vitation apparaît et pour des variations trop importantes de la chute,
la réalisation de la turbine devient impossible pour des raisons d'ordre physi- queo
Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de construire une turbine à vitesse constante, susceptible d'être équipée de deux ou trois roues, chacune de ces roues étant calculée par un domaine de chute bien définie
On peut cependant obtenir un rendement satisfaisant de la turbine en faisant varier sa vitesse de rotation en fonction de la hauteur de chute.
En prévoyant plusieurs alternateurs de vitesses différentes, susceptibles d'être entraînés à choix par la turbine, on aurait, pour cette dernière,autant de vitesses de rotation différentes, permettant donc d'obtenir un bon rende- ment, pour autant de domaines de la variation totale de la chuteo On pourrait aussi remplacer les alternateurs par un seul alternateur capable de tourner à des vitesses ¯synchrones différentes
Ces diverses possibilités nécessitent un appareillage électrique ou hydraulique compliqué et coûteux,, et, de plus, on ne prévoit que deux, ou éventuellement trois, régimes de fonctionnement optimum pour toute la gamme des chutes possibleso
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En outre,
les opérations nécessaires au changement du régime de fonctionnement provoquent nécessairement un arrêt plus ou moins prolongé de l'installation.
Le but de la présente invention est d'assurer une meilleure utili- sation des forces hydrauliques, en permettant de faire tourner la turbine à - sa vitesse de rendement maximum pour autant de régime que l'on veut de la gam- me des chutes possibleso
L'invention a pour objet une installation génératrice de courant alternatif de fréquence constante comprenant un alternateur susceptible d'être entraîné à différentes vitesses.
Ce résultat est atteint par le fait que l'in- ducteur de l'alternateur comprend un enroulement polyphasé destiné à être par- couru par des courants alternatifs déphasés, capable de produire un champ ma- gnétique tournant par rapport audit inducteur, une source de tension alterna- tive de fréquence ajustable étant prévue pour alimenter ledit inducteur, la fréquence de cette tension étant ajustée pour que la somme algébrique de la vitesse de rotation de l'alternateur et de la vitesse de rotation du champ tournant par rapport à l'inducteur soit une constante.
De préférence, la source de tension à fréquence réglable est con- stituée par un générateur d'excitation entraîné à une vitesse réglable, par exemple par un moteur à courant continuo Ce dernier peut présenter des enrou- lements compound pour rendre sa vitesse de rotation sensiblement indépendante de la chargeo En variante, le moteur à courant continu pourrait être muni d'un régulateur permettant de rendre sa vitesse de rotation sensiblement indépen- dante de la chargeo
L'alimentation du moteur à courant continu peut avantageusement être dérivée du réseau sur lequel est branché l'alternateur.
L'installation peut comprendre soit une génératrice à courant continu entraînée par un mo- teur, soit un groupe redresseur, pour fournir la puissance absorbée par le mo- teur à courant continue
Selon une variante d'exécution, le rotor du générateur d'excita- tion pourrait être relié par un dispositif de transmission à rapport variable au rotor de 1'alternateurs Ce dispositif de transmission pourrait être con- stitué par un convertisseur de couple hydrauliqueo
La description qui suit indique, à titre d'exemple et en référen- ce au dessin schématique annexé, deux formes d'exécution d'une installation selon l'inventiono
La fig. 1 montre le schéma de la première forme d'exécution, et la fig. 2 celui de la deuxième forme d'exécution.
Une turbine hydraulique 1,, soumise à une chute variable entraîne le rotor 1 d'un alternateur 2. Ce dernier présente un induit ! triphasé, qui est relié au réseau par les barres 2,0 Le rotor 1 est muni d'un enroulement triphasé, qui est alimenté par un générateur 6 d'excitation, entraîné par un moteur à courant continu 7 Ce moteur 7 est alimenté par une génératrice 8 à ce courant continu, qui est entraînée par un moteur asynchrone 9, dont l'ali- mentation est prise sur les barres 2,0 Un deuxième moteur asynchrone 10 est également alimenté à partir des barres 1 et entraîne une génératrice à cou- rant continu 11, qui fournit le courant d'excitation pour le générateur d'ex- citation 6,le moteur 7 et la génératrice 8.
L'enroulement 12 d'excitation du générateur 6 est relié par une résistance 13 variable à la génératrice llo Les enroulements d'excitation 14 et 15 du moteur 7 et respeetivement de la génératrice 8 sont reliés par des résistances variables 16 et 17 à la même génératrice llo Le moteur 7 présente un enroulement compound 18 réglable, per- mettant de rendre sa vitesse de rotation sensiblement indépendante de la char- ge.
En variant le "compoundage" de ce moteur, par exemple en shuntant plus ou moins l'enroulement compound et en variant la tension d'alimentation du mo- teur 7 ou son excitation, on peut régler sa vitesse de rotation à la valeur désirée, cette vitesse étant pratiquement indépendante de la puissance four- nie par ledit moteur
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En variante, on pourrait évidemment supprimer 1'enroulement com- pound réglable et munir le moteur 7 d'un régulateur permettant également de rendre sa vitesse de rotation sensiblement indépendante de la charge.
Comme le rotor de l'alternateur 2 est constitué par un enroule- ment triphasée le courant alternatif d'excitatin va produire un champ magnéti- que tournant par rapport au rotoro Le champ d'excitation de l'alternateur tour- nera donc à une vitesse égale à la somme ou à la différence de la vitesse de rotation du champ magnétique par rapport au rotor et de la vitesse de rotation du rotor lui-même
Pour fixer les idées, on peut dire qu'à la vitesse synchrone de
500 T/mino par exemple, l'alternateur est excité en courant continu et fonc- tionne comme une machine classique, fournissant une fréquence de "rotation", par exemple de 50 périodes par secondeo Mais on peut aussi considérer qu'à l'arrêt,
ce même alternateur soit excité par un courant alternatif de 50 popoSo et fonctionne comme un transformateur ordinaire fournissant alors une fréquen- ce de "transformation"o
Pour toutes les vitesse intermédiaires, la fréquence fournie se- rait la somme des fréquences de "rotation" et de "transformation"
Par analogie., on peut aussi parler de la "puissance de rotation" et de la "puissance de transformationz". la puissance totale aux bornes du sta- tor étant la somme des deux premières 0 des puissances de rotation et de trans- formation se répartissent en grandeur dans le rapport de leur fréquence.
En admettant, par exemple, que l'alternateur fournisse 10000 kW en tournant à 400 T/mino la fréquence de rotation sera de 40 p.p.s.et celle de transformation sera de 10 p.p.s. la puissance de rotation sera de 800 kW et celle de transformation sera de 200 kWo
Il convient de remarquer que l'on pourrait aussi faire tourner l'alternateur 2 au-dessus de sa vitesse synchrone, en faisant tourner le champ magnétique en sens contraire du rotor., la vitesse angulaire du champ d'excita- tion étant alors égale à la différence de la vitesse du rotor et de la vites- se du champ magnétique.
La source du courant alternatif d'excitation à fréquence variable pourrait aussi être constituée par une machine à collecteur, dont l'excita- tion serait assurée par un courant alternatif de fréquence correspondantes
Dans l'installation représentée à la figo 1, on pourrait aussi supprimer le moteur 10 et la génératrice 11 et dériver le courant d'excita- tion des machines 6 et 7 de la génératrice 8, qui serait alors à auto-excita- tion=
En variante, on pourrait aussi remplacer la génératrice 8 et le moteur asynchrone .2 par un groupe redresseur.
La puissance nécessaire à l'alimentation du moteur 7 ne doit pas nécessairement être dérivée du réseau sur lequel débite l'alternateur 2. Elle pourrait, par exemple, être fournie par une turbine auxiliaire, un groupe diesel ou, de façon générales par une source indépendante quelconque.
On retrouve dans 1?installation représentée à la fig. 2 certai- nes parties de 1?installation de la figo 1, soit la turbine 1, qui entraîne le rotor l de l'alternateur 2, dont l'induit 4 triphasé est relié au réseau par les barres 5. Dans cette forme d'exécution,\) le générateur 6 d'excitation n'est plus entraîné par un moteur à courant continu,\) mais par la turbine 1
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par l'intermédiaire d'un dispositif 20 de transmission à rapport variable.
L'enroulement 12 d'excitation du générateur 6 est alimenté par une génératri- ce 11 à courant continu entraînée par un moteur 10 relié au réseau.
Des interrupteurs 22 et 23 permettent, d'une part, de brancher une batterie 21 en parallèle sur la génératrice 11 pour la charger, et, d'au- tre part, de déconnecter ladite génératrice 11 pour alimenter l'enroulement 12 d'excitation directement par la batterie 21, notamment lors de la mise en marche de l'installation lorsque cette dernière doit alimenter un réseau in- dépendanto
La vitesse de rotation du générateur 6 est réglée à l'aide du dispositif 20, pour obtenir la fréquence de transformation nécessaire. Dans cette forme d'exécution, la puissance dite de transformation est dérivée di- rectement de l'arbre de la turbine, tandis que dans l'installation de la fig.
1 elle était prise sur le réseauo
Le dispositif 20 de transmission à rapport variable peut avanta- geusement être constitué par un convertisseur de couple hydraulique. On pour- rait alors prévoir, en outre, un régulateur très sensible permettant de fixer rigoureusement le rapport de transmission du convertisseur de couple.
Le dispositif pourrait aussi être constitué par des trains d'en- grenages de rapports de transmission différents, enclenchables et déclencha- bles à volonté à l'aide d'embrayages, par exemple d'embrayages hydrauliques; on pourrait prévoir un dispositif de verrouillage pour supprimer le glissement qui a toujours lieu dans les embrayages hydrauliques.
REVENDICATIONS.