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La présente invention concerne les dispositifs clectri- ques de commande et plussp cialement les dispositifs de commande, y compris les amplificateurs magnétiques, -utilisés pour régler le fonctionnement d'un ou plusieurs moteurs à énergie primaire en- traînant des génératrices électriques ou des groupes de généra- trices, par exemple des alternateurs.
L'effort entrepris ces dernières années pour tirer un ren- dement de plus en plus élevé des appareils générateurs d'électricité a atteint un niveau t el au'il faut maintenant tirer un rendement plus élevé des moteurs qui entraînent les appareils générateurs.
Ces exigences d'un rendement plus élevé sont de nature fondamentale et compronnenet la nécessité d'une régulation olus précise de la fré-
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quence électrique de, par exemple, un alte@nateur entraîna par moteur, une répartition plus sûre et plus efficace des d'armes entre deux ou plusieurs génératrices accouplées à des moteurs et, surtout, un rétablissement très raoide des conditions normales après un état transitoire.
L'invention a pour buts de procurer : une commande à régulation électrique précise et sûre pour le moteur entraînant un appareil générateur d'électricité; un moyen permettant au moteur entraînant un alternateur d'anticiper sur une variation de fréquence due à une variation de charge et de réajuster la position du modérateur du moteur avant qu'une variation de fréquence se produise; un moyen évitant toute chute de fréquence dans une instal- lation comprenant un nombre quelconque d'alternateurs reliés en parallèle, grâce à des commandes convenables appliquées aux moteurs entraînant les alternateurs; un moyen permettant de répartir la charge totale entre plusieurs alternateurs connectés en parallèle suivant les capacités propres des différents alternateurs ;
le moyen de remplir les fonctions voulues sans utilisation de tubes ou d'autres éléments fragiles mais en. ayant au contraire recours à des éléments qui résistent aux chocs et aux vibrations sans risque d'endommagement des éléments constitutifs.
L'invention consiste en un dispositif de commande -électri- que servant à maintenir constante la fréquence du courant' alternatif débité par un alternateur accouplé à un moteur et comprenant un modérateur pour le moteur, 'ce modérateur pourvut, en fonctionn@ment, faire varier la vitesse du noteur par rapport à une vitesse constante choisie, un dispositif électro-mécanique pour la commande du modéra- teur, un amplificateur magnétique pour l'alimentation du dispositif électro-mécanique, une commande agissant en fonction de la fréquence du courant alternatif débité par le dit alternateur et servant à commander le fonctionnement de l'amplificateur magnétique,
' et une
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autre commande répondant à la position du uodérateur par rapport à. une position choisie pour produire un effet de commande négatif sur le dit amplificateur magnétique.
L'invention ressortira clairement de la description
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détaillée, dorni6e ci-après, d'une forme d'exécution représentée, à titre d'exemple, aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est un schéma représentant les éléments électriques de la. présente invention.
La figure 2 est un schéma représentant l'appareillage hydraulique utilisé avec l'invention.
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Les figures 3A et 3B rémaies représentent schenatiquement l'appareillage électrique et le moteur qui doit être régulé.
La figure 4 représente une modification apportée aux figures 3A et 3B.
La figure 5 donne la caractéristique de fonctionnement des
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amplificateurs magnétiques ultilisés.
La figure 6 donne certaines courbes utiles à la compré- hension de la commande de fréquence de l'invention.
La figure 7 représente des diagrammes vectoriels centrant le rôle joué par la commande de la' présente invention dans la régula-
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tion en fonction des variations de'charge et
La figure 6 donne une représentation simplifiée des cir- cuits utilisés pour la répartition.de la charge convenable entre les alternateurs reliés en parallèle.
Une brève étude préliminaire des' figures 1 et 2 peut être utile à une compréhension générale de l'invention.
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Le rectangle Tiarcu-, a. représente une génératrice G accouplée mécaniquement à un moteur représenté par le rectengle b.
"Modérateur et Moteur". La génératrice G est reliée électriquement une charge non représentée.
Le modérateur du uoteur est actionné hydrauliquenent par la "Soupape de commande et manoeuvre" commandée elle-même électro- !r7.?1.'t7 oluerae,t par la sortie de 1-1 "Amplificateur i'0.,.'',i'1 tl.GLlezz Ç. pour que l'amplificateur magnétique co:T':snde CO?? j,.-.1''1,T :
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ment le modérateur du moteur,il est actionné en fonction ce la fréquence de l'alternateur par l'intermédiaire du "Circuitde fréquence" e. Afin d'empêcher le galop et d'améliorer à d'autres points de vue le fonctionnement, l'amplificateur magnétique est commandé par un feed-backnégatif donnant une "Référence de position du modérateur" f.
Si on n'utilise qu'une réponse de fréquence et une référence de position du modérateur, la caractéristique de l'alternateur sera tombante avec les variations de charge. Il est donc prévu aussi une compensation en fonction du débit de la génératrice pour l'amplifica- teur magnétique, parle "Circuit wattmètre" g.
Si deux alternateurs marchent en parallèle, on prévoit aussi une "Référence de répartition parallèle'de la charge!! h afin d'obtenir urie marche bien équilibrée des deux alternateurs.
Pour la commande hydraulique, " une "Pompe convenable i accouplée au moteur par une "Commande par engrenage!! 1. pompe du li- quide par le "Filtre" k dans la "Soupape de commande" 1 qui actionne la "Manoeuvre du modérateur" m. Pour faire régner une p.ression de li- quide constante convenable dans l'installation, un "Régulateur de pression" n. dévie la quantité voulue de liquide de la soupape dé com- mande vers le "Réservoir" o.
Afin de faire comprendre certains détails de la présente invention, on se référera aux figures 3A et 3B réunies.
Le moteur E est représenté accouplé à l'alternateur G qui, en fonctionnement, est connecté de façon à envoyer le courant dans les conducteurs Ll, L2 et L3 et dans les appareils de commande.
Le moteur est commandé par le modérateur T qui est actionne par la tringle LK de la manoeuvre du modérateur TA. La manoeuvre du modérateur comprend un piston ? dans le cylindre C. Du liquide, sous une pression constante convenable, pénètre dans la conduite 100 et applique donc une pression hydraulique sur les deux faces du piston P par l'intermédiaire de l'ensemble des conduites représentées.
Le fait que la pression est égale ou inégale sur les deux faces du piston P dépend des positions des sounapes 101 et 102 rela-
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tivement aux lumières d'échappement voisines du fond ce ces non- papes. Celles-ci sont actionnées par des électro-aimants push all munis des bobines' d'excitation 3 et 14. Ces bobines S et ll. se trou- vent respectivement clans les circuits de sortie des amplificateurs magnétiques MA1 et MA2. Les enroulements principaux 10,16, 17 et 21 des amplificateurs magnétiques sont alimentes par l'alternateur G.
Les circuits d'alimentation des enroulements orincioaux vont du conducteur L3, par le conducteur 1, l'enroulement primaire 2 du transformateur d'isolement IT, et le conducteur 4, au neutre ou à la terre de la génératrice.
Le transformateur d'isolement est pourvu d'enroulement? secondaires 5, 24 et 40. L'enroulement secondaire 5 alimente les en- roulements principaux des amplificateurs magnétiques. Quand la borne 6 est positive, un circuit d'alimentation s'établit de la borne 6, par le redresseur 7, la bobine d'excitation 8 de la com- mande de soupape VA, le redresseur 9, et l'enroulement principal 10 de l'amplificateur magnétique MA1, à la borne 11 du secondaire 5.
Pendant cette même demi-période', un second circuit d'alimentation s'établit de la borne 6, par le redresseur 13, la bobine d'excita- tion 14 de la commande de soupa[. VA, le redresseur 15 et l'enrou- lement principal 16 de l'amplificateur magnétique MA2, à la borne 11.
Pendant la seconde demi-période, quand la borne 11 est positive, un circuit d'alimentation s'établit de cette borne 11, par l'enroulement principal 17 de l'amplificateur magnétique MA1 le redresseur 18, la bobine d'excitation 8 et le redresseur 19, 8 la borne 6. Pendant cette même seconde demi-période, un circuit s'éta- blit aussi de la borne 11, par l'enroulement principal 21, le re- dresseur 22, la bobine d'excitation 14 et le redresseur 23, à la borne 6.
Le circuit considéré montre que les bobines 8 et 14 sont alimentées en courant continu redressé à double alternance, et le sens' du courant dans les bobines 8 et 14 ainsi que le sens de bobinage de celles-ci montrent que les bobines 8 et 14 agissent en sensinverses sur la commande de soupape VA .'Les positions des sun-
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papes 101 et 102 sont donc une fonction du la différenc tre les excitations clos be ines 8 et 14.
Comme les ammlificateurs magnétiques utilisés ici sont du type à auto saturation, le rôle effectif réel des bobines 8 et 1@ est donc déterminé par l'influence réunie de tous les enroulements de commande des amplificateurs magnétiques. Le point de fonctionne @ préféré de chaque amplificateur nagnétique utilisé pour cette régu- lation se situe, de préférence, au point milieu, ou près du point milieu de la partie droite de la caractéristique de fonctionnement, comme le point a. de la caractéristique de fonctionnement représentée à la figure 5. En outre, les amplificateurs sont étudiés et choisir de façon que leurs caractéristiques de fonctionnement soient en substance les' mêmes.
Il faut ajouter encore que la partie, droite de la caractéristique est, de préférence, très raide sans être réellement verticale.
Pour que chacun des amplificateurs magnétiques fonctions au point milieu ou près du point milieu, de sa caractéristique, ces amplificateurs magnétiques sont pourvus d'enroulements de pola- risation.
L'enroulement secondaire 24 du transformateur d'isolement est relié aux bornes à courant alternatif du redresseur à double al- ternance R. La snrtie du redresseur R envoie du courant continu aux conducteurs 12 et 20.
Un circuit est établi, pour l'alimentation des enroule- ments de polarisation, du conducteur positif 12, par les enroule- ments de polarisation 25 et 26 de l'amplificateur magnétique MA1, résistance 27, le potentiomètre d'équilibrage de polarisation 28, le curseur 29, le conducteur 30, le potentiomètre de réglage du ni- veau de polarisation 31 et le curseur 32, . la borne négative 20.
Un autre circuit d'alimentation est aussi établi du conducteur positif 12, par les enroulements de polarisation 33 et 34 de l'amplificateur magnétique MA2, la résistance 35 et le po- tentiomètre d'équilibrage de polarisation 28, au curseur 29. Comme
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le potentiomètre réglable 31 se trouve dans le circuit de tous les enroulements de polarisation, ce potentiomètre peut être utilisé pour régler le niveau de polarisation, c'est-à-dire que la position "haut et bas" de la caractéristique magnétique de; deux amplifica- teurs magnétiques est ainsi réglée.
Comme la valeur relative de résistance du potentiomètre 28 dans les circuits respectifs des en- roulements.de polarisation 25 et 26, et 33 et 34 est réglable, il est clair qu'un mouvement horlogique du curseur 29 augmente l'exci- tation des enroulements de polarisation 33 et 34 et diminue simul- tanément l'excitation des enroulements de polarisation 25 et 26.
Le résultat inverse est évidemment obtenu.en faisant tourner le curseur 29 dans le sens antihorlogique.
L'étude des circuits et des commandes des enroulements.de polarisation montre que les fonctionnements des amplificateurs magnétiques peuvent être réglés à tout niveau de la caractéristique de fonctionnement et qu'un fonctionnement équilibré peut être obtenu aux niveaux choisis.
Les bornes de sortie du'redresseur R sont aussi connectées de façon à alimenter un circuit potentiométrique. Ce circuit va du conducteur positif 12, par la résistance 36, le potentiomètre de référence de fréquence 37 et la résistance 38, au point de jonction 39 relié au conducteur négatif 20. Le rôle de ce circuit potentiométrique ressortira clairement au cours de là description.
Le transformateur d'isolement comprend aussi un enroule- ment secondaire'40. Celui-ci est connecté dans un circuit fermé avec'une réactance 41 de valeur Choisie et un condensateur 42 de capacité choisie. Une résistance 43 de valeur choisie est mise en parallèle avec le condensateur 42, et une seconde réactance 44 de valeur choisie et un redresseur à double alternance RF relié, par ses bornes d'entrée à courant alternatif, en série avec la réactance 44, sont aussi mis en parallèle avec le condensateur 42.
Les bornes de sortie à courant continu du redresseur à double alternance RF sont reliées à des points de jonction 39 et 45, la borne positive étant.reliée au point de jonction 45 et la
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borne négative au point de jonction 39. Les caractéristiques (le fonctionnement des éléments RF, 40, 41, 42, 43 et 44 sont choisies de façon, que la tension appliquée aux bornes de la résistance 46 soit en substance inversement proportionnelle à la fréquence dans une gamme donnée qui comprend la fréquence de travail voulue de l'alter- nateur G. La courbe fV de la figure 6 représente cette tension.
Une augmentation de la fréquence à partir d'une valeur choisie provoque une décroissance de la tension aux bornes de la résistance 46 et une diminution de la fréquence à partir d'une valeur choisie provoque un accroissement de la tension aux bornes de la résistance 46.
Les explications qui précèdent montrent que la chute de tension dans les résistances 36,37 et 38 est de positif vers négatif au point de jonction 39. Ceci veut dire que le curseur 47 de la résistance 37, le potentiomètre de référence de fréquence, est positif par rapport au point de jonction 39. Comme le point de jonction 45 est positif par rapport au point de jonction 39, il est clair que, lorsque la tension de sortie du redresseur R et la fréquence et la tension de sortie du secondaire 40 sont constantes, le curseur 47 peut être déplacé sur la résistance 37 au point d'at- teindre la même valeur positive de tension au'au point de jonction 45.
Déplacer le curseur 47 signifie simplement un déplacement de la courbe CV vers le haut ou vers le bas comme requis. @ la fréquence de l'alternateur est à la valeur voulue, 6.0 périodes par exemple, et si la tension de l'alternateur est à la valeur constante voulue, la valeur de la tension aux points de jonction 45 et 39 se situe, par exemple, en d, de la courbe fV. Par le déplacement du curseur 47, la courbe CV est déplacée jusqu'à inclure le reint d.
Ceci est obtenu en pratique à l'aide du moteur inverseur RM et par actionnement convenable du commutateur local LSC ou du commutateur à distance RMSC dans le sens voulu jusqu'à ce que la tension entre le curseur 47 et le point de jonction 45 soit nulle.
Ensuite, tout écart de la fréauence par rapport à la fréquence dési- rée déplace la tension entre le point de jonction 45 et le curseur @
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le long de la courbe fV. Si la fréquence augmente, la tension du point de jonction 45 est plus faible que celle du curseur 47 et, quand la fréquence diminue, la tension du curseur 47 est plus faible que celle du point de jonction 45, La valeur de la tension entre le curseur 47 et le point de jonction 45 est une mesure de l'importance de l'écart de la fréquence par rapport à une fréquence voulue et le sens ou polarité réelle de la tension' est une fonction du sens de l'écart entre la fréquence réelle et la fréquence désirée.
La résistance 43 est utilisée parce que la self 41, par ses propriétés non linéaires, peut provoquer l'établissement d'un circuit ferro-résonnant entre la self 41 et le condensateur 42. En abaissant le Q effectif du. circuit, la résistance 43-maintient la caractéristique tension-fréquence VF égale en'présence d'une surten- sion modérée de la génératrice 'G.
Pour que le fonctionnement des amplificateurs magnétiques réfléchisse toute variation de fréquence, un circuit d'alimentation est établi du curseur 47, par les enroulements de commande 48 et 49 de l'amplificateur magnétique MA1, les enroulements de commande 50 et 51 de l'amplificateur magnétique MA2, le conducteur 52'et la ré- 'sistance de réglage du gain de fréquence 53, au point de jonction 45.
Les variations de tension de l'alternateur n'ont qu'une faible influence, mais une telle variation éventuelle affecte en substance de même les sorties des deux enroulements secondaires 24 et 40. La sortie du secondaire 24, durant une diminution de.tension, déplace la courbe CV en position CV', mais la sortie du secondaire 40 déplace la courbe fV en fV' . La différence de potentiel est tou- jours nulle puisque le point d'est toujours à la même valeur de fréquence représentée par le point d.
Une commande de régulateur qui ne tient compte que des variations de fréquence peut avoir une caractéristique fréquence- charge exagérément tombante et peut s'emballer ou manifester d'autres instabilités mineures, ou les deux* Pour supprimer ces petits défauts de fonctionnement, une commandede contre-réaction de' @osition de modérateur est prévue pour les amplificateurs magnétiques.
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A cet effet, un potentiomètre de réglage de la position du modérateur à vide 54 est connecté entre les conducteurs 12 et 20 entre lesquels sont aussi connectés une résistance fixe 55 en srie avec un potentiomètre indicateur de position du modérateur 56.
La commande par contre-réaction se fait, dans ces condi- tions, par le circuit allant du curseur 57 du potentiomètre 54, par le conducteur 58, les enroulements de commande 59 et 60 de l'amplificateur magnétique MA1, les enroulements de commande 61 et 62 de l'amplificateur magnétique MA2 et la résistance de réglage de gain de position 63, au curseur 64 du potentiomètre 56..
Tout écart de position du modérateur par rapport à la position désirée déséquilibre,les tensions des curseurs 57 et 64 et fait circuler-un courant dans les enroulements de commande situés dans le circuit de contre-réaction dans un sens tel qu'il produise un feed-back négatif. En d'autres mots, quand le curseur 47 est plus positif que le point de jonction 45, le curseur 64 est plus positif que le curseur 57, et quan le point de jonction 45 est plus positif que le curseur 47, le curseur 57 est plus positif que le curseur 64.
La commande de fréquence et la commande de position du modérateur ne tiennent pas compte des effets des variations de charge sur la vitesse. En fait, en l'absence d'un système de com- pensation de la charge, la caractéristique de vitesse présentera une chute.
Le 'contrôle de la charge anticipe sur une variatio de fréquence. Avec une commande et un circuit convenables de contrôle de la charge, la régulation de la fréquence est extrêmement précise dans le cas de variations de charge ou d'autres phénomènes transi- toires. Il suffira actuellement, sans décrire le circuit de contrôle de charge précis et son association aux amplificateurs magnétiques, de savoir que la tension de contrôle de la charge apparaît entre les conducteurs 65 et 74, le conducteur 65 étant positif et le con- ducteur 74 étant négatif.
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Le.s conducteurs 65 et 74 étant alimentés comme décrit, un circuit d'alimentation est établi du conducteur positif 65, par toutes les sections résistives du potentiomètre de répartition de la charge 66, une quantité choisie de sections résistives du potentiomètre de régulation de fréquence 67,le curseur 68, le con- ducteur 69, les enroulements de commande 70 et 71 de l'amplificateur magnétique MA2 et les enroulements de commande 72 et 73 de l'ampli- ficateur magnétique MA1, au 'Conducteur négatif 74.
Le potentiomètre 67 permet de régler l'importance de la compensation de charge, cette importance pouvant donc être choisie de façon à transformer la caractéristique de vitesse normalement tombante en une caractéristique en'substance plate ou même remontan- te.
L'utilité du' potentiomètre 66 ressortira 'clairement au cours de la descri ption.
Les éléments de circuit représentés à la figure 3B et comprenant les potentiomètres Pl, P2, P3, P4, P5 et P6, les redres- 'seurs R1, R2; R3, R4, R5 et R6, et les transformateurs Tl, T2, T3, T4, T5 et T6 ainsi que les circuits d'alimentation de ces.éléments constituent un dispositif servante'dans un sens général, à donner le produit de la grandeur d'une quantité représentée par une tension alternative et le cosinus de son angle de déphasage par rapport à une tension alternative de référence de la même fréquence.
Un dis- positif de ce genre a de -nombreuses utilisations et applications possibles, mais dans la forme d'exécution représentée et décrite ici, le dispositif sert à obtenir un signal électrique'de commande proportionnel à I cos 9 entre les conducteurs 65 et 74, ce signal étant utilisé comme information pour la commande de charge électrique prévue dans cette forme d'exécution. Dans le terme I cos @, I repré- sente le courant de charge de l'alternateur et 9 représente l'angle ou facteur de puissance. L'information utilisée à la commande est donc une fonction directe de la puissance totale utile débitée par l'alternateur.
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Chaque transformateur de ce groune a. un circuit magnétique fermé simple. Pour comprendre le fonctionnement de cette partie de la commande, il suffit de décrire le rôle des transformateurs Tl et T2.
Ces deux transformateurs Tl et T2 ont respectivement des enroulements primaires 76 et 77, et des enroulements primaires 78 et 79. Les enroulements primaires 76 et 77 sont connectés en circuit fermé avec l'enroulement de phase 75 et sont enroulés avec. un nombre de spires relativement grand dans le même sens sur les noyaux des transformateurs.
La phase 75 est pourvue d'un transformateur de courant 80 connecté en circuit fermé avec la résistance 1R de valeur relative- ment faible. Les enroulements primaires 78 et 79 sont connectés aux bornes de cette résistance 1R, le primaire 78 étant enroulé dans un sens et le primaire 79 en sens opposé sur le noyau du trans- formateur. La chute de tension aux bornes de la résistance 1R étant relativement faible et le nombre de spires des enroulements primaires 78 et 79 étant considérablement' plus petit que le nombre de spires des enroulements primaires 76 et 77, la sortie conjuguée des enroulements secondaires est une fonction du courant de charge multiplié par le facteur de puissance.
La tension fournie par les enroulements 76 et 77 à même nombre de spires et additifs est la tension de référence. L'infor- mation de charge est appliquée aux bobines ou enroulements 78 et 79 à même nombre de spires et soustractifs. Le diagramme vectoriel (voir figure 7) représentant le fonctionnement de ces circuits montre que le flux 0 S1' en ce qui concerne le secondaire S1, est la somme vectorielle des flux 0 76 et 0 78 produits par les ampères-tours des enroulements 76 et 78. De même, le diagramme vectoriel montre aussi que le flux 0 S2'en ce qui concerne le secondaire S2, est la somme vectorielle des flux #77 et #79 produits par les enroulements 77 et 79.
Les tensions induites dans les en- roulements secondaires SI et S2 sont redressées par les redresseurs
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RI et R2 de façon à produire deux tensions continues, Quand les ampères-tours des enroulements 76 et 77 sont choisis élevés par rapport aux ampères-tours des enroulements 78 et 79, la. différence entre les deux tensions continues devient à peu de chose près proportionnelle à I cos 9, où I représente le courant de charge dans la phase 75 et cos 9 le facteur de puissance.
Comme la phase 75, chacune des phases 89 et 91 est pour- vue d'un circuit de sortie de commande. Pour la phase 89, ce cir- cuit de sortie de commande est constitué par les éléments 90, 2R, 176, 177, 178, 179, 83, S4, R3, R4, P3 . et P4. Pour la phase 91, ce circuit de sortie de commande est constitué par les éléments 92, 3R, 276, 277, 278, 279, S5, S6, R5, R6, P5 et P6.
Comme les sorties des phases 75, 89 et 91 ne sont pas équilibrées, et que les circuits associés ne peuvent pas être parfaitement équilibrés non plus, les circuits de sortie de commande sont pourvus de potentiomètres d'équilibrage P1, P2, P3, P4, P5 et P6. Quand ces potentiomètres sont bien réglés, la sortie entre les conducteurs 65 et 74 provenant du circuit par les curseurs 81 et 82, le conducteur 83, les curseurs 84 et 85, le conducteur 86, et les curseurs 87 et 88, est proportionnelle à la puissance effecti- ve totale débitée par 1* alternateur c'est-à-dire proportionnelle la somme des produits des courants d'induit et des facteurs de puissance des différentes phases.:
La description qui précède concerne principalement une commande de régulateur pour un moteur entraînant un seul alternateur.
En pratique;, en utilise deux cu plusieurs alternateurs, parfois de capacités inégales, connectés de façon à alimenter une charge commune et entraînés par des moteurs distincts. Dans ce cas, il faut que chaque régulateur soit commandé de façon effectuer la bonne répartition descharges.
La commande de chaque moteur et de son alternateur est identique à celle décrite ci-dessus. Ceci est indiqué à la gauche de la figure 3A par le rectangle marqué "Génératrice et commande N 2".
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Chaque commande est pourvue d'un potentiomètre comme le potentiomètre 66. Pour le second alternateur, il s'agit du potentio- mètre 266 aussi prévu dans le circuit de sortie correspondant aux conducteurs 65 et 74.
Cuand on utilise un second alternateur et qu'il faut équilibrer les charges, on ferme'l'interrupteur SW. S'il y a équi- libre parfait entre les charges des deux alternateurs, les curseurs LS1 et LS2 sont au même potentiel relativement aux conducteurs 74 et 274 (voir figure 8); mais s'il y a déséquilibre des charges, une différence'de potentiel apparaît entre les curseurs et sa polarité dépend de l'alternateur qui tend à prendre'la plus grande charge.
Si l'alternateur N 2 tend à prendre la plus grande charge, le curseur LS2 est plus positif par rapport au conducteur 274 que le curseur LS1 l'est par rapport au conducteur 74. Il s'ensuit qu'un courant de commande circule du curseur LS2, par la partie supérieure de l'interrupteur SW, le curseur LS1, des parties des potentiomètres 66 et 67, le conducteur 69, les enroulements de commande 70 et 71 de l'amplificateur magnétique MA2, les enroulements de commande 72 et 73 de l'amplificateur magnétique MA1, le conducteur 74, les enroulements de commande LS3 et LS5 de l'amplificateur magnétique MA2, les enrou- lements de commande LS6 et LS8 de l'amplificateur magnétique MAI, le conducteur LS9, la partie inférieure de l'interrupteur SW, les enrou lements de-commande 2LS8,
2LS6, 2LS5 et 2LS3 des amplificateurs magnétiques de la seconde génératrice, le conducteur 274 et le circuit de commande de sortie I cos # de la seconde génératrice, au conduc- teur 265 et au curseur LS2.
Quand la polarité est inversée de sorte que le curseur LS1 est plus positif par rapport à 74 que LS2 l'est par rapport . 274, le courant est renversé dans les enroulements de commande LS3, LS5, LS6, LS8, 2LS8, 2LS6, 2LS5 et 2LS3. Dans le premier cas, la charge de la génératrice G augmente et celle de la génératrice 2G diminue et, dans le second cas, c'est l'inverse.
En réglant convenablement les curseurs LS1 et LS2 des po- tentiomètres 66 et 266, la répartition des charges peut être réglée
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en fonction de la capacité.des alternateurs. Le dispositif ,de com- mande n'est donc'pas limité à des groupes moteurs-génératrices de capacité égale. Ce circuit de répartition des charges produit, donc un débit électrique proportionnel au pourcentage de déséquili- bre des charges entre les génératrices mises en parallèle.
La description qui précède montre que tous les signaux électriques de commande sont additionnés et amplifiés par les amplificateurs magnétiques de façon à obtenir un signal électrique qui permet au reste des circuits de maintenir la fréquence de la génératrice'constante.
L'amplificateur magnétique actionne la soupape électro- hydraulique qui amplifie le signal électrique et agit sur les deux extrémités du piston hydraulique P qui règle la position du modéra- teur du moteur à énergie primaire.
A titre de bref résumé de certains avantages de la présente invention, il est à noter que le dispositif de commande : (a) permet au moteur de maintenir une régulation.précise de la fréquence.
(b) permet au moteur d'anticiper sur une variation de fréquence due à une variation de charge et de corriger la position du modérateur avant que la variation de fréquence ait réellement eu lieu.
(c) permet de mettre tout nombre de groupes moteur- génératrice en parallèle sans chute de fréquence, et la charge totale peut être divisée entre les unités proportionnellement à leur capa- cité, et (d) l'invention n'utilise pas de tubes à vide ou d'autres éléments fragiles mais uniquement des pièces qui résistent aux chocs et .aux vibrations sans que ceux-ci produisent des changements dans le fonctionnement.
La description qui précède s'applique à des appareils spécialement prévus pour un fonctionnement à 60 périodes. Si on envisage une autre fréquence de fonctionnement, il suffit simple- sent de remplacer le dispositif de commande sensible à la fréquence.
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La figure 4 représente cette transformation. L'approule- ment secondaire 40 est toujours en circuit ferme avec les réactance
41, 42 et le redresseur RF. La cana.cité du condensateur 442 est différente de celle du condensateur 42 et un interrupteur S50 est prévu pour mettre le condensateur C50 en parallèle avec le conden- sateur 442. Quand l'interrupteur S50 est ouvert,le dispositif de commande est prévu pour 60 périodes. Avec l'interrupteur S50 fermé, le dispositif de commande est prévu pour 50 périodes.
Quoique deux formes d'exécution seulement de l'invention aient été décrites, il va de soi que l'invention peut subir diverses adaptations, par exemple, pour le cas de commandes permettant au régulateur de maintenir les alternateurs à toute fréquence pratique- ment possible, et que d'autres changements et modifications peuvent être apportés sans sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif de commande électrique pour maintenir cons- tante la fréquence du courant alternatif débité par un alternateur accouplé à un moteur à énergie primaire, comprenant un modérateur pour le moteur, ce modérateur pouvant, en fonctionnement,'faire varier la vitesse du moteur par rapport à une vitesse constante choisie, un dispositif électro-mécanique pour la commande du modéra- teur, un amplificateur magnétique -jour l'alimentation du dispositif électro-mécanique, une commande agissant en fonction de la fréquence du courant alternatif débité par le dit alternateur et servant à commander le fonctionnement de l'amplificateur magnétique,
et une autre commande répondant à la position du modérateur par rapport une position choisie pour produire un effet de commande négatif sur le dit amplificateur magnétique.
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The present invention relates to electrical control devices and more specifically to control devices, including magnetic amplifiers, used to regulate the operation of one or more primary energy motors driving electrical generators or groups of power. generators, for example alternators.
The effort undertaken in recent years to derive ever higher yield from electrical generating apparatus has reached such a level that it is now necessary to derive higher efficiency from the motors which drive the generating apparatus.
These requirements for higher efficiency are fundamental in nature and include the need for more precise frequency regulation.
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Electricity of, for example, an alternator led by motor, a safer and more efficient distribution of the weapons between two or more generators coupled to motors and, above all, a very rapid reestablishment of normal conditions after a transient state .
The object of the invention is to provide: a precise and safe electrically regulated control for the motor driving an electricity generating apparatus; means enabling the motor driving an alternator to anticipate a frequency variation due to a load variation and to readjust the position of the motor moderator before a frequency variation occurs; means for preventing any drop in frequency in an installation comprising any number of alternators connected in parallel, by virtue of suitable controls applied to the motors driving the alternators; a means making it possible to distribute the total load between several alternators connected in parallel according to the specific capacities of the different alternators;
the means of performing the desired functions without the use of tubes or other fragile elements but. instead having recourse to elements which withstand shocks and vibrations without risk of damaging the constituent elements.
The invention consists of an -electrical- control device serving to keep constant the frequency of the alternating current supplied by an alternator coupled to a motor and comprising a moderator for the motor, 'this moderator provided, in operation, to make vary the speed of the rater in relation to a chosen constant speed, an electro-mechanical device for controlling the moderator, a magnetic amplifier for supplying the electro-mechanical device, a control acting according to the frequency of the alternating current charged by said alternator and used to control the operation of the magnetic amplifier,
' and an
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another command responding to the position of the uoder with respect to. a position chosen to produce a negative control effect on said magnetic amplifier.
The invention will emerge clearly from the description
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detailed, dorni6e below, of an embodiment shown, by way of example, in the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a diagram showing the electrical elements of the. present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the hydraulic equipment used with the invention.
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FIGS. 3A and 3B shown schematically represent the electrical equipment and the motor which must be regulated.
Figure 4 shows a modification to Figures 3A and 3B.
Figure 5 gives the operating characteristic of
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magnetic amplifiers used.
Figure 6 gives some curves useful in understanding the frequency control of the invention.
Figure 7 shows vector diagrams centering the role played by the control of the present invention in the control.
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depending on load variations and
Figure 6 gives a simplified representation of the circuits used for the proper load distribution between the alternators connected in parallel.
A brief preliminary study of Figures 1 and 2 may be useful for a general understanding of the invention.
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The rectangle Tiarcu-, a. represents a generator G mechanically coupled to a motor represented by the rectangle b.
"Moderator and Motor". The generator G is electrically connected to a load not shown.
The motor moderator is actuated hydraulically by the "Control and maneuver valve" which is itself controlled electro-! R7.? 1.'t7 oluerae, t by the output of 1-1 "Amplifier i'0.,. '' , i'1 tl.GLlezz Ç. so that the magnetic amplifier co: T ': snde CO ?? j, .-. 1''1, T:
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The moderator of the engine, it is actuated according to the frequency of the alternator through the "Frequency circuit" e. In order to prevent galloping and to improve operation in other respects, the magnetic amplifier is controlled by negative feedback giving a "Moderator Position Reference" f.
If only a frequency response and a moderator position reference are used, the characteristic of the alternator will drop with changes in load. Compensation is therefore also provided as a function of the flow rate of the generator for the magnetic amplifier, by the "wattmeter circuit" g.
If two alternators operate in parallel, a "parallel load distribution reference" is also provided !! h in order to obtain a well-balanced operation of the two alternators.
For the hydraulic control, "a" suitable pump i coupled to the motor by a "Gear drive !! 1. pump liquid through the" Filter "k in the" Control valve "1 which activates the" Moderator operation "m. To maintain a suitable constant liquid pressure in the installation, a" Pressure regulator "n. diverts the required quantity of liquid from the control valve to the" Reservoir "o.
In order to understand certain details of the present invention, reference is made to FIGS. 3A and 3B taken together.
The motor E is shown coupled to the alternator G which, in operation, is connected so as to send the current to the conductors L1, L2 and L3 and to the control devices.
The motor is controlled by the moderator T which is actuated by the rod LK of the actuator of the moderator TA. The moderator maneuver includes a piston? in the cylinder C. Liquid, under a suitable constant pressure, enters the pipe 100 and therefore applies hydraulic pressure to the two faces of the piston P by means of all of the pipes shown.
Whether the pressure is equal or unequal on the two faces of the piston P depends on the positions of the valves 101 and 102 relative to
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tively to the exhaust lights near the back of these non-popes. These are actuated by push all electromagnets provided with the excitation coils 3 and 14. These coils S and II. are found respectively in the output circuits of the magnetic amplifiers MA1 and MA2. The main windings 10, 16, 17 and 21 of the magnetic amplifiers are supplied by the alternator G.
The supply circuits of the original windings go from the conductor L3, through the conductor 1, the primary winding 2 of the isolation transformer IT, and the conductor 4, to the neutral or to the earth of the generator.
Is the isolation transformer provided with a winding? secondary 5, 24 and 40. The secondary winding 5 supplies the main windings of the magnetic amplifiers. When terminal 6 is positive, a supply circuit is established from terminal 6, through rectifier 7, excitation coil 8 of the VA valve drive, rectifier 9, and main winding 10 of the magnetic amplifier MA1, to terminal 11 of secondary 5.
During this same half-period ', a second supply circuit is established from terminal 6, via rectifier 13, excitation coil 14 of the valve control [. VA, rectifier 15 and main winding 16 of magnetic amplifier MA2, at terminal 11.
During the second half-period, when terminal 11 is positive, a power supply circuit is established from this terminal 11, through the main winding 17 of the magnetic amplifier MA1, the rectifier 18, the excitation coil 8 and rectifier 19, 8 terminal 6. During this same second half-period, a circuit is also established from terminal 11, through main winding 21, rectifier 22, excitation coil 14 and rectifier 23, at terminal 6.
The circuit considered shows that the coils 8 and 14 are supplied with rectified full-wave direct current, and the direction of the current in the coils 8 and 14 as well as the direction of winding of the latter show that the coils 8 and 14 act. in the opposite direction on the VA valve control. 'The positions of the sun
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Popes 101 and 102 are therefore a function of the difference between the closed excitations be ines 8 and 14.
As the magnetic amplifiers used here are of the auto-saturation type, the actual effective role of coils 8 and 1 @ is therefore determined by the combined influence of all the control windings of the magnetic amplifiers. The preferred operating point of each nagnetic amplifier used for this regulation is preferably at the midpoint, or near the midpoint of the straight portion of the operating characteristic, such as point a. of the operating characteristic shown in Fig. 5. Further, the amplifiers are designed and selected so that their operating characteristics are substantially the same.
It should also be added that the right part of the characteristic is preferably very steep without being really vertical.
So that each of the magnetic amplifiers functions at the midpoint, or near the midpoint, of its characteristic, these magnetic amplifiers are provided with polarization windings.
The secondary winding 24 of the isolation transformer is connected to the AC terminals of the double-alternating rectifier R. The rectifier input R sends direct current to the conductors 12 and 20.
A circuit is established, for the supply of the polarization windings, of the positive conductor 12, by the polarization windings 25 and 26 of the magnetic amplifier MA1, resistor 27, the polarization balancing potentiometer 28, the cursor 29, the conductor 30, the bias level adjustment potentiometer 31 and the cursor 32,. negative terminal 20.
Another power supply circuit is also established from the positive conductor 12, through the bias windings 33 and 34 of the magnetic amplifier MA2, the resistor 35 and the bias balancing potentiometer 28, to the cursor 29. As
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the adjustable potentiometer 31 is in the circuit of all bias windings, this potentiometer can be used to adjust the bias level, that is, the "high and low" position of the magnetic characteristic of; two magnetic amplifiers is thus set.
Since the relative resistance value of potentiometer 28 in the respective circuits of bias windings 25 and 26, and 33 and 34 is adjustable, it is clear that a clock movement of cursor 29 increases the excitation of the windings. of polarization 33 and 34 and simultaneously decreases the excitation of the polarization windings 25 and 26.
The opposite result is obviously obtained by rotating the cursor 29 counterclockwise.
The study of the circuits and controls of the polarization windings shows that the operations of the magnetic amplifiers can be adjusted at any level of the operating characteristic and that balanced operation can be obtained at the selected levels.
The output terminals of the rectifier R are also connected so as to supply a potentiometric circuit. This circuit goes from the positive conductor 12, through the resistor 36, the frequency reference potentiometer 37 and the resistor 38, to the junction point 39 connected to the negative conductor 20. The role of this potentiometric circuit will become clear during the description.
The isolation transformer also includes a secondary winding'40. This is connected in a closed circuit with a reactance 41 of selected value and a capacitor 42 of selected capacity. A resistor 43 of chosen value is put in parallel with the capacitor 42, and a second reactance 44 of chosen value and an RF full-wave rectifier connected, by its AC input terminals, in series with the reactance 44, are also put in parallel with the capacitor 42.
The DC output terminals of the RF full-wave rectifier are connected to junction points 39 and 45, the positive terminal being connected to junction point 45 and the
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negative terminal at the junction point 39. The characteristics (the operation of the RF elements, 40, 41, 42, 43 and 44 are chosen so that the voltage applied across the resistor 46 is substantially inversely proportional to the frequency in a given range which includes the desired working frequency of the alternator G. The curve fV in FIG. 6 represents this voltage.
An increase in frequency from a chosen value causes a decrease in the voltage across resistor 46 and a decrease in frequency from a chosen value causes an increase in voltage across resistor 46.
The above explanations show that the voltage drop across resistors 36,37 and 38 is positive to negative at junction point 39. This means that cursor 47 of resistor 37, the frequency reference potentiometer, is positive. relative to junction point 39. As junction point 45 is positive with respect to junction point 39, it is clear that when the output voltage of the rectifier R and the output frequency and voltage of the secondary 40 are constant , cursor 47 can be moved over resistor 37 to the point of reaching the same positive voltage value at junction point 45.
Moving cursor 47 simply means moving the CV curve up or down as required. @ the frequency of the alternator is at the desired value, 6.0 periods for example, and if the voltage of the alternator is at the desired constant value, the value of the voltage at junction points 45 and 39 is, for example , at d, of the curve fV. By moving the cursor 47, the curve CV is moved to include the reint d.
This is achieved in practice using the inverter motor RM and by suitable actuation of the local switch LSC or the remote switch RMSC in the desired direction until the voltage between the slider 47 and the junction point 45 is zero. .
Then, any deviation of the frequency from the desired frequency moves the voltage between junction point 45 and cursor @
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along the fV curve. If the frequency increases, the voltage at junction point 45 is lower than that of cursor 47 and, when the frequency decreases, the voltage of cursor 47 is lower than that of junction point 45, the value of the voltage between the cursor 47 and junction point 45 is a measure of the magnitude of the deviation of the frequency from a desired frequency and the actual direction or polarity of the voltage is a function of the direction of the deviation between the frequency actual and desired frequency.
Resistor 43 is used because choke 41, by its nonlinear properties, can cause the establishment of a ferro-resonant circuit between choke 41 and capacitor 42. By lowering the effective Q of. circuit, resistor 43-maintains the voltage-frequency characteristic VF equal in the presence of a moderate over-voltage of the generator.
In order for the operation of the magnetic amplifiers to reflect any variation in frequency, a power supply circuit is established from the cursor 47, by the control windings 48 and 49 of the magnetic amplifier MA1, the control windings 50 and 51 of the amplifier. magnetic MA2, conductor 52 'and frequency gain adjustment resistor 53, at junction point 45.
The variations in voltage of the alternator have only a slight influence, but such a possible variation essentially affects the outputs of the two secondary windings 24 and 40 in the same way. The output of the secondary 24, during a decrease in voltage, moves the curve CV to position CV ', but the output of secondary 40 moves the curve fV to fV'. The potential difference is always zero since the point is always at the same frequency value represented by point d.
A regulator drive that only takes into account frequency variations may have an excessively sagging frequency-load characteristic and may race or show other minor instabilities, or both * To eliminate these small malfunctions, a counter command - Moderator position reaction is provided for magnetic amplifiers.
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For this purpose, a potentiometer for adjusting the position of the vacuum moderator 54 is connected between the conductors 12 and 20 between which are also connected a fixed resistor 55 in series with a potentiometer indicating the position of the moderator 56.
The control by feedback is done, under these conditions, by the circuit going from the cursor 57 of the potentiometer 54, by the conductor 58, the control windings 59 and 60 of the magnetic amplifier MA1, the control windings 61 and 62 of the magnetic amplifier MA2 and the position gain adjustment resistor 63, at the cursor 64 of the potentiometer 56.
Any deviation of the moderator's position from the desired position unbalances the voltages of the sliders 57 and 64 and causes a current to flow through the control windings located in the feedback circuit in a direction such that it produces a feed -negative feedback. In other words, when cursor 47 is more positive than junction 45, cursor 64 is more positive than cursor 57, and when junction 45 is more positive than cursor 47, cursor 57 is more positive than cursor 64.
The frequency control and moderator position control do not take into account the effects of load changes on speed. In fact, in the absence of a load compensation system, the speed characteristic will show a drop.
The load control anticipates a frequency variatio. With proper load control and circuitry, frequency regulation is extremely precise in the event of load variations or other transient phenomena. It will currently suffice, without describing the precise load control circuit and its association with magnetic amplifiers, to know that the load control voltage appears between conductors 65 and 74, conductor 65 being positive and conductor 74 being negative.
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With the conductors 65 and 74 supplied as described, a supply circuit is established from the positive conductor 65, through all the resistive sections of the load sharing potentiometer 66, a selected amount of resistive sections of the frequency regulation potentiometer. 67, slider 68, conductor 69, control windings 70 and 71 of magnetic amplifier MA2 and control windings 72 and 73 of magnetic amplifier MA1, to negative conductor 74.
The potentiometer 67 makes it possible to adjust the magnitude of the load compensation, this magnitude therefore being able to be chosen so as to transform the characteristic of normally falling speed into a characteristic of flat substance or even of rising.
The usefulness of the 'potentiometer 66' will become apparent during the description.
The circuit elements shown in FIG. 3B and comprising the potentiometers P1, P2, P3, P4, P5 and P6, the rectifiers R1, R2; R3, R4, R5 and R6, and transformers Tl, T2, T3, T4, T5 and T6 as well as the supply circuits of these elements constitute a device serving in a general sense, to give the product of the magnitude a quantity represented by an alternating voltage and the cosine of its phase shift angle with respect to a reference alternating voltage of the same frequency.
A device of this type has many possible uses and applications, but in the embodiment shown and described here, the device serves to obtain an electrical control signal proportional to I cos 9 between the conductors 65 and 74. , this signal being used as information for the electric load control provided in this embodiment. In the term I cos @, I represents the charging current of the alternator and 9 represents the angle or power factor. The information used for control is therefore a direct function of the total useful power delivered by the alternator.
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Every transformer in this group has. a simple closed magnetic circuit. To understand the operation of this part of the control, it suffices to describe the role of transformers T1 and T2.
These two transformers T1 and T2 respectively have primary windings 76 and 77, and primary windings 78 and 79. The primary windings 76 and 77 are connected in closed circuit with the phase winding 75 and are wound with it. a relatively large number of turns in the same direction on the cores of the transformers.
Phase 75 is provided with a current transformer 80 connected in a closed circuit with the resistor 1R of relatively low value. The primary windings 78 and 79 are connected to the terminals of this resistor 1R, the primary 78 being wound in one direction and the primary 79 in the opposite direction on the core of the transformer. Since the voltage drop across resistor 1R is relatively small and the number of turns of the primary windings 78 and 79 being considerably smaller than the number of turns of the primary windings 76 and 77, the conjugate output of the secondary windings is a function. of the load current multiplied by the power factor.
The voltage supplied by windings 76 and 77 at the same number of turns and additives is the reference voltage. The load information is applied to coils or windings 78 and 79 with the same number of turns and subtracts. The vector diagram (see figure 7) representing the operation of these circuits shows that the flux 0 S1 'with regard to the secondary S1, is the vector sum of the fluxes 0 76 and 0 78 produced by the ampere-turns of the windings 76 and 78. Likewise, the vector diagram also shows that the flux 0 S2 'with regard to the secondary S2, is the vector sum of the fluxes # 77 and # 79 produced by the windings 77 and 79.
The voltages induced in the secondary windings SI and S2 are rectified by the rectifiers
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RI and R2 so as to produce two direct voltages, When the ampere-turns of windings 76 and 77 are chosen high relative to the ampere-turns of windings 78 and 79, 1a. difference between the two DC voltages becomes roughly proportional to I cos 9, where I represents the load current in phase 75 and cos 9 the power factor.
Like phase 75, each of phases 89 and 91 is provided with a control output circuit. For phase 89, this control output circuit consists of elements 90, 2R, 176, 177, 178, 179, 83, S4, R3, R4, P3. and P4. For phase 91, this control output circuit is formed by elements 92, 3R, 276, 277, 278, 279, S5, S6, R5, R6, P5 and P6.
As the outputs of phases 75, 89 and 91 are not balanced, and the associated circuits cannot be perfectly balanced either, the control output circuits are provided with balancing potentiometers P1, P2, P3, P4, P5 and P6. When these potentiometers are properly set, the output between leads 65 and 74 from the circuit through sliders 81 and 82, conductor 83, sliders 84 and 85, conductor 86, and sliders 87 and 88, is proportional to the total effective power output by the alternator, i.e. proportional to the sum of the products of the armature currents and the power factors of the different phases:
The foregoing description relates mainly to a regulator control for an engine driving a single alternator.
In practice ;, uses two or more alternators, sometimes of unequal capacities, connected so as to supply a common load and driven by separate motors. In this case, each regulator must be controlled in such a way as to effect the correct distribution of the loads.
The control of each engine and its alternator is identical to that described above. This is indicated to the left of Figure 3A by the rectangle marked "Generator and control N 2".
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Each control is provided with a potentiometer such as potentiometer 66. For the second alternator, this is potentiometer 266 also provided in the output circuit corresponding to conductors 65 and 74.
When a second alternator is used and the loads must be balanced, the SW switch is closed. If there is perfect equilibrium between the loads of the two alternators, the sliders LS1 and LS2 are at the same potential relative to the conductors 74 and 274 (see FIG. 8); but if there is an imbalance of the loads, a potential difference appears between the sliders and its polarity depends on the alternator which tends to take the greatest load.
If the alternator N 2 tends to take the greatest load, the cursor LS2 is more positive with respect to the conductor 274 than the cursor LS1 is with respect to the conductor 74. It follows that a control current flows from the slider LS2, by the upper part of switch SW, slider LS1, parts of potentiometers 66 and 67, conductor 69, control windings 70 and 71 of magnetic amplifier MA2, control windings 72 and 73 of the magnetic amplifier MA1, the conductor 74, the control windings LS3 and LS5 of the magnetic amplifier MA2, the control windings LS6 and LS8 of the magnetic amplifier MAI, the conductor LS9, the lower part of the 'SW switch, the 2LS8 control windings,
2LS6, 2LS5 and 2LS3 of the magnetic amplifiers of the second generator, conductor 274 and the output control circuit I cos # of the second generator, to conductor 265 and cursor LS2.
When the polarity is reversed so that the LS1 cursor is more positive over 74 than LS2 is over. 274, the current is reversed in the control windings LS3, LS5, LS6, LS8, 2LS8, 2LS6, 2LS5 and 2LS3. In the first case, the load of the generator G increases and that of the generator 2G decreases and, in the second case, it is the reverse.
By suitably adjusting the sliders LS1 and LS2 of potentiometers 66 and 266, the load distribution can be adjusted.
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depending on the capacity of the alternators. The control device is therefore not limited to motor-generator units of equal capacity. This load distribution circuit therefore produces an electrical flow proportional to the percentage of load imbalance between the generators placed in parallel.
The above description shows that all the electrical control signals are added and amplified by the magnetic amplifiers so as to obtain an electrical signal which allows the rest of the circuits to maintain the frequency of the generator constant.
The magnetic amplifier actuates the electro-hydraulic valve which amplifies the electrical signal and acts on the two ends of the hydraulic piston P which regulates the position of the moderator of the primary energy motor.
As a brief summary of certain advantages of the present invention, it should be noted that the controller: (a) allows the motor to maintain precise frequency regulation.
(b) allows the motor to anticipate a change in frequency due to a change in load and correct the position of the moderator before the change in frequency has actually taken place.
(c) allows any number of motor-generator sets to be paralleled without frequency drop, and the total load can be divided between the units in proportion to their capacity, and (d) the invention does not use tubes vacuum or other fragile parts, but only parts that resist shock and vibration without causing changes in operation.
The preceding description applies to devices specially designed for operation at 60 periods. If another operating frequency is contemplated, it is sufficient to replace the frequency sensitive control device.
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Figure 4 shows this transformation. The secondary 40 is always in a closed circuit with the reactances.
41, 42 and the RF rectifier. The capacity of the capacitor 442 is different from that of the capacitor 42 and a switch S50 is provided to put the capacitor C50 in parallel with the capacitor 442. When the switch S50 is open, the control device is provided for 60. periods. With switch S50 closed, the control device is provided for 50 periods.
Although only two embodiments of the invention have been described, it goes without saying that the invention can undergo various adaptations, for example, in the case of controls allowing the regulator to maintain the alternators at any practically possible frequency. , and that other changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.
CLAIMS.
1.- Electrical control device for maintaining constant the frequency of the alternating current delivered by an alternator coupled to a primary energy motor, comprising a moderator for the motor, this moderator being able, in operation, to vary the speed of the motor relative to a chosen constant speed, an electro-mechanical device for controlling the moderator, a magnetic amplifier - day supplying the electro-mechanical device, a control acting as a function of the frequency of the alternating current delivered by the said alternator and used to control the operation of the magnetic amplifier,
and another control responsive to the position of the moderator relative to a position selected to produce a negative control effect on said magnetic amplifier.