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Dans plusieurs Centrale,4 élatrques, par exemple dans les centrales électriques de télélommunication il est nécessai- re d'assurer en permanence l'apport du courant de commande. On ne peut permettre l'établissement des tensions et des fréquences anormales de longue durée et aussi les courtes interruptions ou les chutes de tension temporaires dans la fourniture du courante Ces centrales sont généralement actionnées depuis un réseau à courant alternatifet, lors de la production de tensions ou de fréquences anormales ou d'interruptions du courant fourni par le réseau, ces centrales sont alimentées par une g6nératrice élec-
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trique de réserve, généralement commandée par un moteur diesel.
Le démarrage d'une telle génératrice électrique de réserve requier toutefois un certain temps, généralement court; mais comme il est nécessaire, ainsi qu'il a été dit plus haut, d'éviter toute in- terruption de la fourniture du courant de commande, il a été né- cessaire antérieurement de pourvoir ces génératrices d'un alimen- teur d'énergie à effet instantané qui reprend la fourniture d'éner- gie jusqu'à ce que la génératrice électrique de réserve ait démar- ré.
Ces installations génératrices de réserve à effet instantané consistent généralement en une génératrice actionnée d'une maniè- re ou l'autre depuis un accumulateur, une éolienne, un volant ou quelque autre accumulateur dnergie. Le lant s'est avéré avanta- geux, mais la tension et la fréquence constantes doivent être con- servées.jusqu'à ce que la génératrice électrique de réserve ait démarré, c'est-à-dire alors que la vitesse du volant décroît, les dispositifs nécessaires au maintien de la tension et de la fréquen ce 'constantes sont compliqués. En outre, ces installations géné- ratrices de réserve à effet instantané, qui doivent fonctionner de manière permanente, consomment aussi une énergie considérable en marchant à vide.
La présente invention concerne un dispositif qui, lors- qu'une défaillance se produit dans un réseau à courant alterna- tif qui alimente normalement une certaine charge, alimente ins- tantanément la charge en une tension alternative de fréquence et de grandeur constantes, jusqu'à ce qu'une génératrice électrique de réserve ait démarré et repris la fourniture de l'énergie. Le dispositif selon l'invention peut aussi tre construit de manière à maintenir constantes la tension et la fréquence fournies à la charge, même au cours du service normal, indépendamment des modi- fications de la tension et de la fréquence du réseau. Cela présen- te l'avantage que l'installation génératrice électrique de réser- ve ne doit pas démarrer pour des modifications adorées de la ten- sion et de la fréquence du réseau.
Le dispositif selon l'invention
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présente en outre l'avatage qu'il consomme bien moins d'énergie que les dispositifs antérieurs servant au même usage.
Le dispositif selon l'invention est principalement carac- térisé en ce qu'il consiste en une machine électrique excitéepar courant continu, en rotation permanente, ayant un induit bobiné pour courant continu, comportant un collecteur, ladite machine étant connectée à la charge et étant normalement actionnée par le réseau à courant alternatif et étant en outre pourvue d'un accu- mulateur d'énergie et d'un jeu de balais appliqués sur le collec- teur, balais qui sont mis en rotation autour du collecteur par un dispositif de commande spécial. L'accumulateur d'énergie peut con- sister en un volant accouplé à la machine ou en un accumulateur électrique connecté à des balais fixes appliqués sur le collec- teur.
La machine peut être connectée au réseau et à la charge de plusieurs manières différentes, ce qui permet de modi-fier partiellement le mode d'action du dispositif.
Dans une de ses formes, la machine selon l'invention est connectée au réseau et à la charge par les balais rotatifs et des bagues collectrices attachées à l'arbre de commanda des balais. Il s'ensuit que le,réseau ,si, connecté, pendant le service normal, directement à la charge, la tension et la fréquence fournies'à la charge dépendant, donc des modifications de la tension et de la fréquence du réseau.
Lorsqu'une défaillance se produit dans le réseau et que ce dernier est déconnecté de la machine et de la charge et que la machine est commandée depuis l'accumulateur d'é- nergie prévu pour la machine, la tension et la fréquence fournies à la charge sont toutefois gardées constantes indépendemment de la vitesse de la machine, en faisant tourner les halais à une vi- tesse constante et au moyen d'un régulateur qui règle l'excitation de la machine.
Sous une autre de ses formes, la machine selon l'inven- tion est connectée au réseau par l'intermédiaire de bagues collée-
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trices fixées à l'induit de la machine et, à la charge, par l'in- termédiaire des balais rotatifs. De ce fait, la machine fonction- ne sensiblement de la même manière qu'un convertisseur rotatif, fournit; avec cette différence que, grâce aux balais rotatifs, la Machine/ un courant alternatif au lieu d'un courant continu. Si les balais rotatifs sont agencés de manière à tourner à vitesse constante, la fréquence fournie à la charge sera constante indépendamment 'des modifications de la fréquence du réseau.
De même, la tension fournie à la charge peut être rendue indépendante des modification de la tension du réseau en connectant la machine au réseau par l'intermédiaire de bobines de réactance ou d'un transformateur ayant une réactance si élevée qu'il soit possible de garder la tension fournie à la charge à une valeur constante en réglant 1' excitation de la machine.
Une autre forme encore de l'invention est caractérisée en ce que la machine est reliée au réseau par les balais rotatifs et, à la charge, par les bagues collectrices fixées à l'induit de la machine. De cette façon, la fréquence fournie à la charge constante est définie par la vitesse de la machine, qui peut être gardée/ par un régulateur qui règle l'excitation de la machine.
Si l'on adopte la @ dière forme de l'invention ou la forme susmentionnée où la machine est reliée au réseau par les bagues fixées à l'armature et, à la charge, par les balais rota- tifs, il peut être avantageux de pourvoir la machine de deux en- roulements d'induit, l'un connecté au collecteur et l'autre, aux bagues fixées à l'induit. Dans ce cas, la charge est isolée du rée seau et la tension fournie à la charge peut être gardée constante, indépendamment des modifications de la tension du réseau, en ré- glant l'excitation de la machine. Comme on le comprend bien, le dispositif selon l'invention est capable d'alimenter la charge en énergie seulement pendant un temps limité et une autre source d'é- nergie doit alors reprendre l'alimentation.
Cela peut être réalisé
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en accouplant mécaniquement la machine à un moteur autonomc, par exemple à un moteur Diesel. La machine peut aussi être élecfrique- ment connectée à une génératrice électrique de réserve commandée par un moteur autonome, de préférence de la même manière qu'elle est normalement reliée au réseau, et être actionnée pari ladite génératrice de réserve.
Dans le dessin annexé :
Les figures 1, 2 et 3 représentant, à titre d'exemple trois formes différentes de l'invention.
A la figure 1, la référence l indique une machine élec- bobiné trique en rotation permanente à induit/pour courant 'continu, pour- vu d'un collecteur 4. 2 indique l'enroulement d'excitation de la machine, relié au collecteur 4 par des balais fixes 3 et un régu- de lateur .22. Un jeu/balais 5 est appliqué sur le collecteur 4 et peut être amené à tourner autour du collecteur 4 par un arbre 6 actionné par un moteur électrique 7. Les balais 5 sont connectés à des bagues collectrices 8 attachées à l'arbre 6 et connectées à la charge 10 par un interrupteur 9.
La référence 11 indique un ré- seau à courant alternatif qui est normalement connecté à des ba- gues collectrices 25 par un commutateur 23 et des bobines à réac- tance 24, ces bagues 25 tant fixées à l'induit de la machine 1 de la même manière que dans un convertisseur rotatif. 26 indique une bobine de mise à la terre. La machine 1 est accouplée à un vo- lant 19 par un arbre 27. La référence 13 indique un moteur autono- me, par exemple un moteur Diesel qui peut être accouplé à la machi-
1 ne/par un accouplement 28. Le moteur de commande 7 des balais 5 peut être connecté, par un commutateur 17, aux bagues 8 ou au réseau 11.
Pendant le service normal, l'interrupteur 29 est ouvert et le réseau 11 est relié à la machine 1 par le commutateur 20, les bohines à réactance 24 et les bagues 25. La machine 1 est alors actionnée depuis le réseau comme une machine synchrone normale.
La charge 10 est reliée à la machine.1 par les balais rotatifs 5,
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les bi:1f,tlt.:s 8 et l'interrupteur .3. La m-chinu .';,TI1;3!l.Ct)1:., 7 .,:;L connectée aux basucs 8 pas le co;.v,iutatr;ur 17 et, si n ..::(;Î1.in( 7 ust mise en rotation par des dispositifs spéciaux, pir ei<>¯>1; aec circuits accordés, à une vitesse correspondant à une certaine fréquence fixe, les balais 5 tournent à vitesse constante et ali- mentent donc la chage en courunt à fréquence constante, indépenden ment de la vitesse de la machine 1, qui est définie par la fréquen ce du réseau.
Le régulateur 22 règle l'excitation de la machine d'après les modifications de la tension du réseau 11 de manière que la tension aux balais 5 et fournie à la charge 10 soit cons- tante, tandis que la chute de tension est absorbée par les bobi- nes à réactance 24. Il est aussi possible de maintenir, à l'aide des bobines à réactance 24, lors de courts-circuits se produisant dans le réseau 11, la tension aux bagues 25 et donc, aux balais 5 et à la charge 10, à une valeur constante, jusqu'à ce que le commutateur 23 interrompe la liaison avec le réseau 11.
Lorsqu'une défaillance se produit dans le réseau 11, de sorte que la fourniture normale du courant cesse, le commutateur 23 s'ouvre et la charge 10 reçoit, au premier moment, l'énergie né. cessaire de la machine 1 par les bagues 8 et l'interupteur 9. Bien que la vitesse de la machine 1 décroisse à mesure que le volant 19 ralentit, la charge reçoit un courant à une tension et une fré- quence constantes par suite du fait que le moteur 7 est relié aux bagues 8 par un organe (non représentée qui donne aa moteur 7 une vitesse constante. La tension fournie à la charge 10 est mainte- nue au moyen du régulateur 22 inséré dans le circuit d'excitation de la machine 1.
Au moment où le commutateur 23 interrompt la con- nexion avec le réseau 11, il relie à la machine les bobines de mise à la terre 26, ce qui crée un point neutre même si le réseau 11 est déconnecté. Simultanément à la déconnexion du réseau 11, le moteur autonome 13 reçoit l'impulsion de démarrage et, lors- au'il a démarré, il est automatiquement accouplé au volant 19 par l'accouplement 28, après quoi le moteur autonome 13 reprend la
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fourniture de l'énergie au moteur 1.La tension lourde à la charge 10 est toujours réglée par le régulateur 38 et la fréquen- ce, par le moteur 7.
Lorsque le réseau 11 entre de nouveau en fonction, le commutateur 17 relie le moteur 7 au réseau et fait tourner les bagues 8 et les balais 5 synchroniquement avec le réseau 11, après quoi on feme l'interrupteur 29, on arrête le moteur autonome 13 et l'accouplement 28 isole le moteur autonome 13, de la machine 1 qui est' alors actionnée depuis le réseau 11 par les balais rotatifs 5, les bagues 8 et les interrupteurs 9 et 29. La vitesse de la machine 1 est alors réglée par le régulateur 22 de manière ' que la fréquence aux bagues 25 soit synchrone de celle du ré- seau 11, après quoi le commutateur 23 déconnecte les bobines de mise à la terre 26 et connecte les bobines de réactance 24 au ré- seau 11.
Simultanément, l'interrupteur 29 s'ouvre, par suite de . quoi la machine, après passage du commutateur 17 au circuit des bagues 8, fonctionne de nouveau normalement.
'Lorsqu'une défaillance se produit dans la machine 1, les commutateurs 9 et 23 s'ouvrent et l'interrupteur 29 se ferme, la charge 10 est donc alimentée directement par le réseau 11.
Dans la forme l'invention représentée figure 2, la référence 1 indique comme ci-avant une machine électrique à in- duit bobiné pour. courant continu. 2 Indique l' enroulement d'exci- tation de la machine, relié au collecteur 4 par des balais fixes 3' et un régulateur 22, L'arbre de la machine 1 est accouplé à un volant 19. Un jeu de balais 5 est appliqué sur le collecteur 4 et peut être amené à touner autour du collecteur 4 par un arbre 6 commandé par un moteur électrique 7. Les balais 5 sont connectés à des bagues collectrices 8 attachées à l'arbre 6 et connectées à la charge 10 par un interrupteur 9. La référence 11 indique un réseau à courant alternatif normalement connecté à la charge par un interrupteur 12.
La référence 13 indique un moteur autonome,
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par exemple un moteur Diesel, accouplé à une génératrice de cou- rant alternatif 14 qui peut être reliée à la charge la par un interrupteur 15. Le moteur de commande 7 des balais 5 est connec- té, pendant le service normal, aux bagues 8 par des commutateurs 16 et 17.
Lorsqu'il se produit une défaillance dans le réseau 11, de sorte que l'alimentation normale en courant cesse, l'interrup- teur 12 est ouvert et la charge 10 reçoit alors au premier moment m'énergie nécessaire de la machine 1 par des bagues 8 et l'inter rupteur 9. Bien que la vitesse de la machine décroisse à mesure que le volant lui fournit son énergie, la charge 10 est alimentée en courant à fréquence et tensionconstante,s grâce au fait que le moteur 7 est relié aux bagues 8 par un organe, non représenté, qui donne au moteur 7 une vitesse constante. Cet organe peut êtrf un circuit accordé. La tension à la charge 10 est maintenue à l'aide du régulateur 22 inséré dans le circuit de 1'enroulement d'excitation 2.
Au moment nù l'interrupteur 12 déconnecte le réseau 11, le moteur autonome 13 reçoit une impulsion de démarrage et, lors- que la génératrice 14, actionnée par le moteur autonome, atteint sa pleine vitesse et sa p@@@e tension, le commutateur 16 passe à la génératrice 14 ; dès lors, les bagues 8 tournent à une vitesse synchrone déterminée par la génératrice 14. Lorsque la tension aux bagues 8 est en phase avec la tension de la génératrice 14., l'inte rupteur 15 est fermé et la charge 10 et la machine 1 reçoivent alors l'énergie nécessaire de la génératrice 14. Simultanément, le commutateur 16 revient à sa position primitive.
Lorsque le réseau 11 entre en l'onction de nouveau, l'in- terrupteur 15 s'ouvre et le groupe de réserve 13, 14 s'arrête, après quoi la machine 1 reprend de nouveau l'alimentation de 1 charge. Lorsque l'interrupteur 15 est ouvert, le commutateur 17 s'inverse, si bien que le moteur 7 est connecté directement au réseau 11.
Les bagues 8 et les balais 5 tournent des lors de ma- nière synchrone avec le réseau 11, l'interrupteur 12 étant à pré- sent terme, et le réseau reprend de nouveau l'alimentation.de
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la charge 10 et d.e la machine 1 et. change doue 'Le velohn 19k
Au moment où l'interrupteur 12 se ferme, le comitateur 17 passe du réseau 11 aux belais') et le moteur de commande 7 est alimenta comme pendant le service normal, depuis les balais $ .
Pour ce dernier dispositif, la tension et la fréquence fournies à la charge pendant le service normal où le réseau 11 fournit l'énergie au dispositif, dépendent directement de la ten- sion et de la fréquence du réseau 11.
Les figures 1 et 2 montrent que le volant 19 peutêtre remplacé par un accumulateur électrique relié aux balais fixes 3, sans influencer le mode de fonctionnement du dispositif.
La figure 1 montre aussi que la machine 1 peut être nor- et
Etalement connectée au réseau 11 par les balais rotatifs 5/à la charge 10 par les bagues collectrices 25, par suite de quoi la de la machine fréquence à la charge est déterminée par la vitesse/, qui peut être gardée constante au moyen du régulateur 22.
Le dispositif représenté figure 3 se rapporte à une ma- nière de commander les balais rotatifs 5. Ce dispositif est prin- ciplament caractérisé en ce que les balais 5 sont commandés par un arbre 18 pourvu d'un volant 20 et accouplé à l'arbre de la ma- chine 1 par un accouple!:.:;: :. 21.. L'accouplement 21 est construit de manière qu'il soit capable de transmettre un moment unique- ment de la machine aux balais rotatifs. Pour ce dispositif, la fréquence à la charge 10 pendant le service normal est entière- ment déterminée par la fréquence du réseau 11.
Lorsque l'instal- lation génératrice de réserve à effet instantané sert de source d'énergie, c'est-à-dire lorsque le volant 19 fournit de l'énergie, les balais rotatifs sont toutefois commandés par le volant 20 et tournent donc à une vitesse sensiblement constante, indépenccan- ment des variation;/de la vitesse de la machine 1.
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