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Installation de réglage de la vitesse d'un groupe générateur électrique La présente invention a pour objet une installation de réglage de la vitesse d'un groupe générateur électrique destiné à travailler en parallèle sur un réseau de distribution électrique, installation comprenant une chaîne d'appareils de réglage destinée à ramener la vitesse du groupe au voisinage d'une valeur de consigne.
Les installations de ce genre, utilisées jusqu'à présent, établissent en tout temps une correspondance univoque et réciproque entre la grandeur de sortie, par exemple dans le cas d'un groupe générateur hydraulique l'ouverture du vannage, et la grandeur d'entrée, la vitesse e du groupe. Cette correspondance existe même pour des écarts très petits.
Si des groupes travaillant en parallèle et débitant leur énergie sur le réseau sont tous munis d'installa- tions de réglage de ce genre, ces dernières les régleraient tous parallèlement. Les organes de réglage du débit seraient en permanence en mouvement, pour adapter la puissance fournie à la puissance consommée, qui varie constamment.
Mais il arrive qu'on donne à certains groupes travaillant en parallèle sur un réseau des consignes autres que celle de participer au réglage de la vitesse. En effet, suivant les conditions d'exploitation, certains groupes travaillent au limiteur d'ouverture de l'organe de réglage du débit pour fournir des tranches de puissance définies contractuellement, ou pour régler un niveau d'eau dans un bassin amont ou aval.
Par ailleurs, l'expérience montre que beaucoup d'exploitants de centrales électriques font travailler leurs groupes au limiteur d'ouverture de l'organe de réglage du débit, afin de livrer des tranches de puissance constantes, et éviter les mouvements perpétuels des organes de réglage des débits, qui s'useraient ainsi trop rapidement. Si, dans le cas des installations de réglage connues, cette façon de procéder est admissible lorsque tout va bien, il n'en est plus de même s'il survient une perturbation importante dans un des réseaux interconnectés. Supposons qu'il se produise, par exemple, un déclenchement d'une ligne transportant de l'énergie d'un réseau à un autre.
Momentanément, le premier réseau produira trop de puissance, la fréquence va augmenter, tandis que la puissance produite dans le deuxième réseau est en -déficit sur la puissance consommée, sa fréquence va donc baisser. Ces deux variations de fréquence dépendent de plusieurs facteurs, et sont très gênantes.
L'invention a pour but de permettre de pallier ces inconvénients. A cet effet, l'installation selon l'invention est caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif intercalé dans cette chaîne et permettant de supprimer l'action de réglage de la vitesse dans la chaîne des appareils constituant le régulateur, lorsque l'écart entre la vitesse du groupe et la valeur de consigne reste inférieur à des seuils choisis et réglables.
Le dessin représente, à titre d'exemple et schématiquement, une forme d'exécution de l'installation selon l'invention.
La fig. 1 est un schéma général de cette installation de réglage.
La fig. 2 est un schéma d'une partie de cette installation.
La fig. 3 est un diagramme explicatif. L'installation représentée à la fig. 1, qui est l'installation de réglage d'un groupe à turbine hydraulique, comprend- une chaîne d'appareils de réglage présentant un tachymètre 2.
qui transforme la vitesse h, du groupe en un signal électrique, ou en un déplacement, et un élément 3 qui permet de modifier volontairement la valeur de consigne de la vitesse et est
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commandé par un bouton de réglage 11, ces éléments étant associés par un élément 4 faisant la somme ou, suivant le cas, la différence des signaux nt émis par le tachymètre et n, émis par l'élément 3 de vitesse.
Un dispositif d'asservissement 8 à effet variable sert à faire intervenir par un élément som- mateur 10 une correspondance entre l'ouverture A du vannage et la vitesse ne du groupe. Un ou plusieurs éléments amplificateurs 5, par exemple relais et tiroirs de distribution hydrauliques ou amplificateurs électroniques, servent à amplifier le signal E9, émis par l'élément 10, et le signal amplifié commande le servomoteur 6 actionnant le vannage de la turbine hydraulique du groupe.
Entre les éléments sommateurs 4 et 10 est intercalé un dispositif 9 mesurant le signal de perturbation E émis par l'élément 4 et la comparant à des seuils préalablement choisis.
L'action du dispositif 9 est représentée sous forme de diagramme à la fig. 3. Tant que l'écart E entre la valeur de consigne et la vitesse est comprise entre -El et E_2, soit deux seuils réglables, ce dispositif ne transmet pas de signal à l'élément 10 et le tiroir de distribution, commandé par l'élément 5, reste immobile. La puissance fournie par la turbine est constante, même si des petites perturbations se pro- duisent dans la fréquence.
De cette manière, la correspondance univoque et réciproque entre la grandeur de sortie (l'ouverture du vannage de la turbine) et la grandeur d'entrée (la vitesse de la turbine) est supprimée pour les petits écarts.
Par contre, si la valeur de la perturbation produit un signal plus grand que le seuil supérieur choisi ou respectivement plus petit que le seuil inférieur choisi, le dispositif 9 transmettra un signal Es, fonction de la différence entre la perturbation et la valeur limite admise. Dans ce cas, en reprenant l'exemple précédent des réseaux X et Y, toutes les machines équipées de ce dispositif participeront au réglage, ce qui aura pour effet de limiter considérablement les conséquences d'une même perturbation.
L'élément d'asservissement fait intervenir un signal fonction de l'ouverture de l'organe du débit et d'une ouverture de consigne réglable. En manoeu- vrant le bouton 12 de l'élément 8 on peut régler la charge sans action sur l'élément de changement de vitesse.
On a nA = 8 (A - Ac) où Ac correspond à l'ouverture de consigne, 8 étant le statisme.
D'autre part: E9 = E, - nA Le fonctionnement de l'installation est le suivant lorsque les perturbations du réseau sont faibles, le signal Es est nul. Le signal E. = -nA = S (A - Ac) transmis par le somma teur 10 et qui commande le tiroir de distribution de l'élément 5, est fonction de la différence entre l'ouverture réelle A et l'ouverture de consigne Ac choisie au moyen du bouton de réglage 12;
ce signal E#,, par l'intermédiaire du tiroir de distribution et du servomoteur 6 provoque une modi- fication de l'ouverture dans un sens propre à annuler la différence A - Ac. Lorsque l'ouverture réelle A correspond à celle de consigne Ac, le signal nA est nul, le servomoteur 6 est immobile.
Pour modifier la puissance fournie par la machine, il suffit donc d'agir sur la grandeur Ac soit l'ouverture de consigne réglée par le bouton 12.
Supposons qu'une perturbation importante se produise dans le réseau et que la fréquence soit montée au-delà du seuil supérieur choisi E2 ES = E - E2 La grandeur de sortie de l'élément à seuils 9 est positive, elle agit, par l'intermédiaire du sommateur 10 sur le tiroir de distribution de l'élément 5 qui provoque un mouvement de fermeture du servomoteur 6, qui cessera lorsque le signal E, sera nul.
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Le déplacement du servomoteur 6 est fonction de la perturbation E et du statisme 8.
Cette installation de réglage présente l'avantage d'éviter que l'organe de réglage du débit de la turbine soit toujours en mouvement, en permettant toutefois des manaeuvres correctives en cas de perturbation importante.
Dans le cas où le groupe pourvu de l'installation décrite est appelé à travailler seul sur le réseau, ou si sa puissance est importante par rapport à celle du réseau (cas des réseaux séparés), ou encore si l'on veut synchroniser une machine sur un réseau, il y a avantage à supprimer momentanément l'action de l'élément de seuil 9 et à travailler selon le trait dessiné en pointillé de la fig. 3. Cette possibilité de marche peut être obtenue à volonté par un interrupteur court-circuitant le dispositif de seuil 9.
La fig. 2 représente le schéma, exemple électronique concret de réalisation de l'élément de seuil 9 de l'installation de la fig. 1. Dans cette installation, les éléments 1 et 3 de la fig. 3 élaborent un signal E qui est une tension continue électrique proportionnelle à l'écart entre la vitesse à régler ne et la valeur de consigne n, donnée par le dispositif du changement de vitesse 3. Cette tension, appelée Ue sera positive si la vitesse ne est supérieure à celle de consigne n., et négative dans le cas inverse.
Une tension continue Up sert à polariser deux diodes Dl et Dz. La diode Dl ne conduira un courant que lorsque la tension U entre les points D et O sera plus petite que zéro. La diode D2 ne laissera passer un courant que lorsque la tension entre les points D et S sera plus grande que zéro.
Lorsque Ue est nul, il ne passe aucun courant dans la résistance de charge extérieure R, La tension de sortie US est donc nulle et aucun signal n'est transmis à l'élément sommateur 10.
Si la tension d'entrée Ue augmente, aucun courant ne passe à travers la diode Dl, celle-ci étant, pour toute valeur positive de Ue, polarisée dans son sens de blocage. Tant que Ue reste inférieur à la
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tension de polarisation de la diode D2 soit Use, cette diode est également bloquée.
Lorsque la tension d'entrée Ue est plus grande que cette tension de polarisation Use, la diode D2 devient conductrice et un courant circule dans la résistance de sortie Rs. La tension de sortie US est alors différente de zéro ; elle a le même signe que la tension d'entrée U, Sa valeur est égale à celle de U,, diminuée de la tension de polarisation Use.
Si, en revanche, la tension Ue est négative, on peut faire le même raisonnement pour la diode Dl, la diode D2 étant toujours polarisée dans son sens de blocage. Dl devient conductrice lorsque Ue, la tension d'entrée, est plus petite que la tension de polarisation Uoc de la diode Dl.
La tension de sortie US de cet élément 9 sera donc nulle pour certains petits écarts de vitesse ne par rapport à la vitesse de consigne n,. Cet élément 9 laissera donc passer un signal lorsque les écarts entre la vitesse à régler ne et la vitesse de consigne nC dépasseront certaines valeurs de seuils. L'élément 9 comprend des moyens permettant à la valeur des seuils de choisir en modifiant la valeur absolue de la tension de polarisation Uz, et des résistances Pl et P2.
La chaîne d'appareils de réglage pourrait comprendre, en plus du tachymètre, un accéléromètre, ou éventuellement un dash-pot. L'installation décrite ci-dessus est d'une application des plus intéressantes dans le domaine des groupes hydro-électriques et des groupes thermiques entraînés par une turbine à vapeur ou à gaz. Toutefois, une telle installation de réglage pourrait être appliquée à d'autres moteurs que les turbines, par exemple à des moteurs à explosion ou Diesel.