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L'invention se rapporte à un dispositif pour la marche en parallèle de générateurs synchrones compoundûs à auto- excitation, dont les enroulements d'excitation sont alimentes de préférence par l'intermédiaire d'un transformateur de courant au moyen d'une composante d'excitation proportionnelle 'il
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à l@ tension du reseau, neutre part, avec superposition de courante, au moyen d'une compossnte d'excitation proportion- nelle au courant de charge de l'alternateur,
e t lesexcita- tions des générateurs sont montées du côte alternatif en pa- rallèle suivant le brevet principal.
Le coupler du côte alternatif ne peut être utilisé aisé- ment que pour la marche en parallèle de generateurs dont les lignes caractéristiques d'excitation ont môme allure. Des difficultespeuvent :se présenter par le fait qu'à la suite de la différence entre les lignes caractéristiques, différence qui existe souvent, la répartition de la charge réactive se modifie de la marche à vide jusqu'à la pleine charge, seule- ment dans le cas où la réaction d'induit relative est la même pour tous les alternateurs peut-on atteindre aussi pour des alternateurs différents une marche en parallèle impeccable avec répartition de charge proportionnelle. Il n'y a pas de conditions ici en ce qui concerne la valeur absolue des ten- sions d'excitation.
Ainsi, la mise en parallèle du côté alter- natif permet une extension considérable du domaine d'utilisa- tion, par rapport au montage parallèle côte continu préconisé anciennement. Cependant, si les réactions d'induit relatives des alternateurs diffèrent fortement entre elles, il n'est pas possible d'obtenir par simple montage parallèle du côte alter- natif des alternateurs une répartition de charge proportionnel- le dans tout le domaine de charge et de surcharge.
Si en effet l'on effectue un couplage de tels générateurs pour le fonc- tionnement nominal, c'est-à-dire si l'on réunit des points de transformateurs de redresseurs qui sont au même potentiel lors du fonctionnement nominal des deux générateurs, on obtient d'une part pour cet état de charge une répartition de charge propor- tionnelle, mais d'autre part pour tout autre état de charge, il n'est pas possible d'obtenir une -répartition régulière de la charge, en particulier une marche à vide parfaite est impossi- ble, car le couplage conditionne, suite à la diversité des
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tensions d'excitation à vide requises, un échange s'ouvent important de puissance réactive.
La difficulté principale réside dans la distribution irrôgulière de la surcharge qui conduit particulièrement en service par à-coups à des solli- citations exagérées précisément des petits ensembles.
L'invention élimine ces difficultés. Conformément à l@invention, un transformateur est intercalé dans la ligne de compensation du côté alternatif du dispositif d'excita- tion. On peut intercaler soit un transformateur réglable de c.ompendation, soit l'enroulement secondaire ouvert d'un trans- formateur de manière que la tension secondaire forme avec la tension entre phases correspondante l'angle requis.
L'invention sera expliquée avec plus de détails à l'ai- de des exemples d'exécution représentés sur les figures 1 à
6 du dessin. La figure 1 montre le montage parallèle de deux alternateurs avec utilisation d'un transformateur de compen- sation; la figure 2 montre le montage parallèle avec utilisa- tion d'un transformateur, dont l'enroulement primaire est raccordé au réseau et dont l'enroulement secondaire est in- tercalé dans le conducteur de compensation. Les figures 3 à 6 montrent des diagrammes de' tension relatifs à 1' exemple d'exé- cution suivant figure 2.
Les enroulements d'excitation de générateurs 1 et 11 suivant figure 1 sont alimentés par l'intermédiaire des redres- seurs 2 et 22 au moyen des transformateurs de courant @ et 33.
Le coté primaire des transformateurs de courant est constitué des enroulements 4 et 44 qui sont raccordés par l'intermédiaire des bobines d'induction 5 et 55 au réseau 6 et fournissent une' partie du courant d'excitation. indépendante de la charge, et des enroulements 7 et 77 montés en série avec les enroulements statoriques des générateurs, et fournissant une partie du cou- rant d'excitation proportionnelle au courant de charge des générateurs. Les enroulements secondaires 8 et 83 des deux transformateurs de courant alimentent par l'intermêdiaire
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des redresseurs 2 et 22 les enroulements d'excitation 9 et 99 des générateurs avec les composantes d'excitationmentionnées en superposition de courants.
Les bornes d'entrée des dispositifs redresseurs 2 et 22 sont montées en parallèle par l'intermédiaire d'un transforma-' teur de compensation 10 et de l'interrupteur 12, au moyen d'un conducteur 13.
Pour le transformateur de compensation 10 on utilise uti- lement un transformateur réglable continûment ou un transfor- mateur muni de prises intermédiaires. Le transformateur de com- pensation 10 permet la marche en parallèle d'alternateurs, mène pour une allure'de la ligne caractéristique d'excitation diffé- rente, sans qu'aucun alternateur soit surchargé de puissance réactive, en raccordant les dispositifs redresseurs ducôté alternatif aux prises intermédiaires du transformateur de com- pensation qui sont exigées par les lignes caractéristiques d'e@ citation des alternateurs.
Dans le montage suivant figure 2 on a désigné par les mêmes chiffres de référence les mêmes éléments que dans l'exem- ple d'exécution suivant figure 1. Ici, les enroulements pri- maires 4 et 44, branchés aux bobines d'induction 5 et 55, des transformateurs de courant 3 et 33 sont reliés entre eux par un conducteur 112 par l'intermédiaire de l'interrupteur 12 et de l'enroulement secondaire 15 d'un transformateur 16, dont l'enroulement primaire 17 monté en triangle est raccordé au réseau 6. Le conducteur de couplage 113 est raccordé en 18 à une prise intermédiaire de l'enroulement 44, de sorte qu'il en résulte un rapport déterminé du nombre de spires de l'enroule- ment 44 à l'enroulement 4.
On. suppose dans ce cas qu'au trans- formateur de courant 33 apparaît la plue grande composante de charge de la tension d'excitation. Le report du nombre de spires est alors déterminé par le rapport de la composante de charge de l'alternateur 1 à la composante de charge de 1'aller-
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nateur 11.
L'enroulement secondaire 15 ouvert est intercala dans le conducteur de couplage 113 de telle manière que la tension secondaire est perpendiculaire à la tension entre phases correspondante voir figure @:
Sur la figure 4, se trouve représenté le triangle des tensions pour l'alternateur 1 et sur la figure 5 le triangle des tensions pour l'alternateur 11. 19 respectivement 119 sont les composantes d'excitation à vide, 20 respectivement
120 les tensions nominales d'excitation et 21 respectivement
121 les composantes de charges'nominales.
Dans le but de la détermination de la tension secondaire requise du transforma- teur 16, on compose entre eux suivant la figure 6 les deux triangles des tensions d'excitation des figures 4 et 5 de manière que les composantes de charge 21 respectivement 121 se superposent. Il en résulte les points 23 et 24. Au nombre de spires de couplage de l'enroulement primaire 44 suivant figure 2 est appliquée la même tension de composante de charge que celle appliquée à l'enroulement primaire @ entier de l'al- ternateur 1 avec la plus petite composante de charge (point 23).
Une parallèle 124 à 120 par le point 23 rencontre la composante 119 au point 25;celui-ci est le point neutre des tensions d'excitation au droit de couplage de l'alternateur 11 La tension entre phases du transformateur 16 à secondaire ouvert s'obtient en divisant par 3.
La tension secondaire conditionne des courants de com- pensation traversant les enroulements couplés des transforma- teurs de redresseurs, courants tels qu'ils permettent une marche à vide parfaite sans échange de puissance réactive entre les alternateurs. Pour une répartition proportionnelle de la charge active, la puissance réactive se repartit égale- ment proportionnellement sur les alternateurs fonctionnant en parallèle, de sorte qu'a.lors toutes les machines fonctionnent avec un même facteur de puissance.
L'installation est alors
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exploitée de la Ulli'..:I'8 ppticnu'fl. 1 les régulateurs des m'-1- chines d'entraînement présentent de plus le même comportement dynamique requis, des à-coups brusques se répartirent paie- ment prop ort ionne llement ,
L'introduction d'un transformateur de compensation sui- vant figure 1 entre partie en considération lorsque dans une installation existante il n'existe pas de prises in- termédiaires dans les enroulements du transformateur de courart qui permettent la réalisation d'un rapport du nombre de spires convenable.
La disposition d'un transformateur suivant l'exem- ple d'exécution de 'la figure 2 est applicable lorsqu'il s'agit de compenser dès composantes à vide s'écartant entre elles.
Il est dans certains cas possible d'utiliser les deux types de transformateur dans.la même installation.
Par rapport aux exemples d'exécution représentés, d'au- tres enroulements du transformateur de redresseur peuvent égale ment être reliés entre eux. Il est en outre possible, à l'aide de plusieurs transformateurs, de réaliser la marche en paralle- le de plus de deux alternateurs à caractéristiques d'excitatiai distinctes, respectivement de plus de deux groupes d'alterna- teurs possédant à l'intérieur d'un groupe les mêmes caractéris- tiques d'excitation, mais d'un groupe à l'aide des caractéris- tiques d'excitation différentes.
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R i!; V N D .C C A 'l' ,L 0 lu 8.
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The invention relates to a device for the parallel operation of self-excited compounded synchronous generators, the excitation windings of which are preferably supplied by means of a current transformer by means of a component of proportional excitation 'it
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at the mains voltage, neutral part, with superimposition of current, by means of an excitation component proportional to the charging current of the alternator,
and the exciters of the generators are mounted from the ac side in parallel according to the main patent.
The coupling of the AC side can only be used easily for the parallel operation of generators whose excitation characteristic lines have the same appearance. Difficulties may arise from the fact that following the difference between the characteristic lines, a difference which often exists, the distribution of the reactive load changes from no-load operation to full load, only in If the relative armature reaction is the same for all the alternators, it is also possible for different alternators to achieve flawless parallel operation with proportional load distribution. There are no conditions here with regard to the absolute value of the excitation voltages.
Thus, placing the alternating side in parallel allows a considerable extension of the field of use, compared with the continuous side parallel assembly previously recommended. However, if the relative armature reactions of the alternators differ greatly from one another, it is not possible to obtain by simple parallel mounting of the alternating side of the alternators a proportional load distribution throughout the load range and overload.
If, in fact, such generators are coupled for nominal operation, that is to say if points of rectifier transformers which are at the same potential during nominal operation of the two generators are combined, a proportional load distribution is obtained on the one hand for this state of charge, but on the other hand for any other state of charge, it is not possible to obtain a regular distribution of the load, in particular perfect idling is impossible, because the coupling conditions, following the diversity of
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no-load excitation voltages required, a significant open exchange of reactive power.
The main difficulty lies in the irregular distribution of the overload which, in particular, in intermittent service, leads to exaggerated loads precisely on small assemblies.
The invention eliminates these difficulties. According to the invention, a transformer is interposed in the compensation line on the AC side of the excitation device. Either an adjustable compendation transformer or the open secondary winding of a transformer can be inserted so that the secondary voltage forms with the corresponding phase-to-phase voltage the required angle.
The invention will be explained in more detail with the aid of the embodiments shown in FIGS. 1 to
6 of the drawing. FIG. 1 shows the parallel connection of two alternators using a compensating transformer; FIG. 2 shows the parallel connection using a transformer, the primary winding of which is connected to the network and the secondary winding of which is inserted in the compensation conductor. Figures 3 to 6 show voltage diagrams relating to the exemplary embodiment according to Figure 2.
The excitation windings of generators 1 and 11 according to FIG. 1 are supplied via rectifiers 2 and 22 by means of current transformers @ and 33.
The primary side of the current transformers consists of the windings 4 and 44 which are connected via the induction coils 5 and 55 to the network 6 and supply a part of the excitation current. independent of the load, and of the windings 7 and 77 connected in series with the stator windings of the generators, and supplying a part of the excitation current proportional to the load current of the generators. The secondary windings 8 and 83 of the two current transformers supply power through the intermediary
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rectifiers 2 and 22 excitation windings 9 and 99 of generators with the excitation components mentioned in superposition of currents.
The input terminals of the rectifier devices 2 and 22 are connected in parallel by means of a compensating transformer 10 and the switch 12, by means of a conductor 13.
For the compensating transformer 10 a continuously adjustable transformer or a transformer provided with intermediate taps is used. The compensating transformer 10 allows the parallel operation of alternators, leads for a different excitation characteristic line shape, without any alternator being overloaded with reactive power, by connecting the rectifying devices on the AC side. to the intermediate taps of the compensation transformer which are required by the characteristic lines of the alternators.
In the assembly according to FIG. 2, the same elements as in the exemplary embodiment according to FIG. 1 have been designated by the same reference numerals. Here, the primary windings 4 and 44, connected to the induction coils 5 and 55, current transformers 3 and 33 are interconnected by a conductor 112 via the switch 12 and the secondary winding 15 of a transformer 16, the primary winding 17 of which mounted in delta is connected to the network 6. The coupling conductor 113 is connected at 18 to an intermediate tap of the winding 44, so that a determined ratio of the number of turns of the winding 44 to the winding 4 results. .
We. suppose in this case that at current transformer 33 appears the greatest load component of the excitation voltage. The transfer of the number of turns is then determined by the ratio of the load component of the alternator 1 to the load component of the go.
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nator 11.
The open secondary winding 15 is interposed in the coupling conductor 113 in such a way that the secondary voltage is perpendicular to the corresponding phase-to-phase voltage see figure @:
In figure 4, there is represented the triangle of the voltages for the alternator 1 and in figure 5 the triangle of the voltages for the alternator 11. 19 respectively 119 are the no-load excitation components, 20 respectively
120 nominal excitation voltages and 21 respectively
121 the components of nominal charges.
For the purpose of determining the required secondary voltage of the transformer 16, the two triangles of the excitation voltages of Figures 4 and 5 are composed between them according to Figure 6 so that the load components 21 respectively 121 are superimposed. . This results in points 23 and 24. To the number of coupling turns of the primary winding 44 according to figure 2 is applied the same load component voltage as that applied to the entire primary winding @ of the alternator 1 with the smallest load component (point 23).
A parallel 124 to 120 through point 23 meets component 119 at point 25; this is the neutral point of the excitation voltages at the coupling line of the alternator 11 The phase-to-phase voltage of transformer 16 with open secondary s' obtained by dividing by 3.
The secondary voltage conditions the compensation currents flowing through the coupled windings of the rectifier transformers, currents such as to allow perfect no-load operation without exchange of reactive power between the alternators. For a proportional distribution of the active load, the reactive power is also distributed proportionally over the alternators operating in parallel, so that all the machines then operate with the same power factor.
The installation is then
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exploited from the Ulli '..: I'8 ppticnu'fl. 1 the regulators of the drive machines also exhibit the same dynamic behavior as required, sudden jolts are distributed proportionately,
The introduction of a compensation transformer according to figure 1 comes into consideration when in an existing installation there are no intermediate taps in the windings of the current transformer which allow the realization of a ratio of the number. suitable turns.
The arrangement of a transformer according to the exemplary embodiment of FIG. 2 is applicable when it is a question of compensating for no-load components deviating from each other.
In some cases it is possible to use both types of transformer in the same installation.
Compared to the embodiments shown, other windings of the rectifier transformer can also be interconnected. It is also possible, with the aid of several transformers, to perform parallel operation of more than two alternators with distinct excitation characteristics, respectively of more than two groups of alternators having inside of a group the same excitation characteristics, but of a group using different excitation characteristics.
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R i !; V N D .C C A 'l', L 0 lu 8.
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