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La présente invention, système Jacques PELPEL et Georges
QUENOUILLE, est relative à un dispositif de régulation de la fréquence d'un groupe convertisseur, dont le moteur d'entraînement est un moteur synchrone et dont le générateur doit fournir une tension alternative à fréquence constante.
Par suite des variations de fréquence qui peuvent survenir dans les réseaux de distribution, la vitesse du moteur synchrone ne demeu- re pas constante, ce qui provoque une variation concomitante de la fréquen- ce du générateur du groupe convertisseur. Or, dans certains cas, notamment quand il s'agit de commander des relais à résonance à circuit accordé sur une fréquence déterminée (généralement, une fréquence musicale), il est in- dispensable pour assurer le bon fonctionnement de ces relais que la fré- quence du générateur demeure constante.
Suivant l'invention, l'arbre du moteur synchrone est relié à l'arbre du générateur, par le satellite et un planétaire d'un différen- tiel dont le deuxième planétaire est entraîné, à l'aide d'une liaison irré- versible, par un moteur auxiliaire à courant continu parcouru par une suc- cession d'impulsions d'une polarité ou d'une autre qui donnent naissance à un courant continu moyen de polarité définie et dont la valeur dépend de l'écart entre la fréquence du générateur et la fréquence désirée, le tout étant déterminé de façon que, d'une part, pour une valeur de la fréquence du réseau choisi comme étant la valeur minimum en deçà de laquelle cette fréquence est supposée ne pouvoir descendre (par exemple, 47 Hz pour une fréquence nominale de 50 Hz), la fréquence du générateur ait la valeur désirée,
le deuxième plantéraire du différentiel restant immobile, et que, d'autre part, pour une valeur de la fréquence du réseau choisie comme étant une valeur maximum (par exemple 53 Hz pour une fréquence nominale de 50 Hz), le réglage de la fréquence du générateur soit obtenu par la rotation permanente du deuxième planétaire dans un sens tel qu'il provoque le ralentissement de l'arbre entraînant le générateur.
Cette disposition présente l'avantage de permettre l'utilisation d'un moteur auxiliaire de faible puissance (donc peu coûteux, d'encombrement réduit, et dont le rotor présente une faible inertie) puisqu'il entraîne le deuxième planétaire du différentiel dans un sens tel qu'il n'a pas à produire de couple moteur supplémentaire. La puissance du moteur devrait être nettement plus importante s'il devait entraîner le planétaire de façon à augmenter la vitesse du générateur.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les impulsions qui parcourent le moteur sont produites par deux thyratrons ou tubes analogues, montés en opposition, dont les anodes et les cathodes sont alimentées par une tension alternative, tandis que leurs grilles de commande respectives sont soumises, en cas de déréglage de la vitesse du générateur, à une tension alternative de même fréquence que la tension susmentionnée et qui, en outre, peut être en phase ou en opposition de phase avec ladite tension susmentionnée suivant le sens de l'écart entre la fréquence du générateur et la fréquence désirée.
Pour obtenir la tension alternative qui peut être en phase ou en opposition de phase par rapport à la tension qui alimente les anodes et les cathodes des deux thyratrons, on utilise deux modulateurs "en anneau", le premier modulateur étant alimenté de façon connue, d'une part, par un oscillateur synchronisé accordé sur la fréquence désirée et connecté aux bornes du générateur, et d'autre part, par ledit générateur, ce premier modulateur comportant entre ses bornes de sortie un circuit comprenant des résistances et des condensateurs, et le deuxième modulateur étant alimenté, de façon connue, d'une part par la tension continue qui apparaît aux bornes de sortie du premier modulateur quand il existe un écart entre la fréquence désirée et celle du générateur, et d'autre part,
par une tension alternative de même fréquence que celle qui alimente les anodes et les cathodes des deux thyratrons.
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La figure ci-jointe représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif de régulation de la fréquence d'un générateur, objet de l'invention.
Dans cette figure, 1 représente le moteur synchrone branché aux bornes R, S, T, d'un réseau dont la fréquence peut varier. 2 est un différentiel dont le porte-satellite 21 est entraîné par le moteur synchrone et dont le premier planétaire 22 entraîne le générateur 3, dont l'enrou- lement d'excitation n'est pas représenté. Ce générateur doit fournir une tension alternative de fréquence constante Fo entre les bornes 4 et 5. Le deuxième planétaire 23 du différentiel est solidaire, à l'aide d'une liaison irréversible 6 (roue tangente -vis sans fin) de l'induit 7 d'un moteur à courant continu 10. L'inducteur 8 de ce moteur est alimenté par une source 9 de tensions continue constante.
Les impulsions qui traversent l'induit 7,dans un sens ou dans l'autre suivant le sens de l'écart entre la fréquence du générateur 3 et la fréquence désirée, sont fournies par l'un ou l'autre des deux thyratrons 11, 12 montés en opposition (la cathode de l'un étant reliée à l'anode de l'autre et réciproquement). Ces anodes et cathodes sont excitées par une tension alternative fournie par le secondaire d'un transformateur 13 dont le primaire est branché sur le réseau.
14 est un oscillateur synchronisé, accordé sur la fréquence Fo. Il est connecté aux bornes du générateur 3, et il alimente le primaire d'un transformateur 15 dont le secondaire possède une prise médiane 16 et dont les prises extrêmes constituent les bornes d'entrée d'un modulateur "en anneau", qui comprend, comme cela est connu, quatre redresseurs 17, 18, 19, 20. Aux bornes de sortie de ce modulateur, sont branchés deux condensateurs 24 et 25 de capacité égale et deux résistances, 26 et 27, de valeur égale. Le point milieu 16 du secondaire du transformateur 15 et le point 28, placé entre 24 et 25 ainsi qu'entre 26 et 27, sont connectés aux bornes du générateur 3.
Si la fréquence F de la tension fournie par le générateur 3 est différente de la fréquence Fo, la tension de sortie de l'oscillateur synchronisé (tension qui alimente le primaire du transformateur 15) est déphasée par rapport à la tension aux bornes du générateur 3 (tension qui, comme cela a été indiqué, est appliquée entre les points 16 et 28) Ce déphasage a une amplitude fonction de l'écart F - Fo et son sens dépend du signe de l'écart. On obtient donc, entre les points 29 et 30, une tension continue dont l'amplitude et la polarité dépendent du déphasage. Si les fréquences F et Fo sont égales, la tension entre les points 29 et 30 est nulle.
29 et 30 constituent les bornes d'entrée d'un deuxième modulateur "en anneau" comprenant les quatre redresseurs 31,32, 33, 34 et le transformateur 35 dont l'enroulement 38 possède une prise médiane 360 Le point 28 et la prise médiane 36 sont connectés aux bornes du réseau, en parallèle avec le primaire du transformateur 13. Les extrémités de l'enroulement 39 sont respectivement connectées aux grilles de commande des thyratrons 11 et 12. S'il existe une tension continue entre les points 29 et 30, il apparaîtra aux bornes de l'enroulement 39 du transformateur 35 (c'est- à-dire aux grilles de commande des thyratrons 11 et 12) une tension U à la - fréquence du réseau, qui peut être en phase ou en opposition de phase avec la tension du réseau qui alimente le transformateur 13, suivant la polarité de la tension continue aux points 29 et 30.
Si l'alternance positive de la tension U appliquée à la grille de commande du thyratron 11 coïncide avec l'alternance pendant laquelle la plaque de ce thyratron est positive, celui-ci s'amorce à chacune des alternances pendant laquelle sa plaque est positive et une succession d'impulsions parcourent l'induit 7 du moteur 10 dans le sens de la flèche f.
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D'autre part, le thyratron 12 restera constamment désamorcé.
Si l'alternance positive de la tension U appliquée à la grille de commande du thyratron 12 coïncide avec l'alternance pendant la- quelle la plaque de ce thyratron est positive, celui-ci s'amorce (tandis que le thyratron 11 se désamorce) et les impulsions parcourent l'induit 7 en sens inverse de la flèche f
Le fonctionnement du dispositif est le suivant
Le fréquence du générateur 3 aurait exactement la fréquen- ce Fo, si la fréquence du réseau était de 47 Hz Dans ces conditions, la tension de sortie de l'oscillateur synchronisé 14, et par conséquept la tension aux bornes du secondaire du transformateur 15, est en phase avec la tension aux bornes du générateur 3,
c'est-à-dire avec la tension qui ali- mente le premier modulateur "en anneau" entre les points 16 et 28. Il n'y a donc pas de tension continue entre les points 29 et 30, et par conséquent la tension U aux bornes de l'enroulement 39 du transformateur 35 est nulle.
.Aucun des deux thyratrons 11 et 12 n'est excité et le moteur 10 ne tourne pas*
Si la fréquence du réseau a une valeur F1 plus grande que 47 Hz, la fréquence du générateur est plus grande que la fréquence Fo.
Dans ces conditions, la tension de sortie de l'oscillateur synchronisé 14 est déphasée par rapport à la tension entre les points 16 et 28 du premier modulateur "en anneau"o Une tension continue existe alors entre les points 29 et 30, de sorte qu'il apparaît aux bornes de l'enroulement 39 du transformateur 35 une tension alternative U qui excite les grilles de commande des thyratrons 11 et 12 On suppose que la plaque du thyratron 11 est alternativement positive et négative en même temps que sa grille de commande* A chaque alternance positive, ce thyratron s'amorce et une succession d'impulsions va parcourir l'induit 7 du moteur 10 Celui-ci tourne dans un sens tel que la rotation du planétaire 23 du différentiel 2 provoque un ralentissement du générateur 3.
Sa vitesse va diminuer et atteint celle qui correspond à la fréquence Fo A ce moment, le thyratron 11 se désamorce, le moteur 10 n'est plus alimenté,mais par suite de l'inertie de son rotor, son action de ralentissement continue et la vitesse du générateur 3 diminue de sorte que sa fréquence devient légèrement inférieure à Foo Le thyratron 12 s'amorce alors, et de nouvelles impulsions parcourent l'induit 7 du moteur 10,-mais dans le sens inverse de celui des impulsions produites par le thyratron 11 Ces nouvelles impulsions provoquent un freinage du moteur.
La vitesse du moteur 10 diminuant, celle du générateur 3 augmente, ce qui provoque immédiatement un désamorçage du thyratron 12 et un nouvel amorçage du thyratron 11
Le réglage du générateur 3 se fera par une succession d'impulsions motrices et freinantes du moteur 10 dues à une succession d'amor- çages et de désamorçages des thyratrons 11 et 12.
Les variations de fréquence du réseau qui entraînent des variations de vitesse du moteur synchrone 1 sont corrigées par le même processus qui vient d'être décrit. Les durées des amorçages et des désamorgages successifs des thyratrons se modifient suivant les sens des variations de fréquence du réseau, de façon que la vitesse moyenne du planétaire 23 augmente si la fréquence du réseau augmente, et diminue dans le cas contraire.
Dans le cas où le générateur 3 doit fournir une tension alternative à différentes fréquences déterminées, (pour la commande de relais à résonance fonctionnant à diverses fréquences par exemple) on intercale un dispositif à changement de vitesse de tout type connu sur l'arbre de commande dudit générateur.
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Il est bien entendu qu'on ne désire pas se limiter au mode de réalisation de l'invention représenté et décrit, lequel a été donné simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif. Par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention. En particulier, le moteur 1 pourrait entraîner un des planétaires du différentiel', tandis que le générateur 3 pourrait être entraîné par le satellite. De même les redresseurs montés en anneau peuvent être remplacés par tout système à lampes ou à circuit magnétique saturé permettant d'obtenir le même résultat.
On pourrait aussi bien utiliser des tubes thermoloniques autres que'des thyratrons mais ayant un fonctionnement analogue, par exemple des ignitrons.