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eEP,FECTIOIMUIT,9. AUX SYSTEMES ET AUX CIRCUITS DE TRAJ54SJl,IISSION D'ETillRGIJ . ELECTRIQUE. - la présente invention concerne les systèmes et les circuits de @ transmission d'énergie électrique, et plus particulièrement un procédé et un équipement pour tenir compte pratiquement de la puissance débitée ou absorbée par les secondaires de machines d'induction, en corrélation avec leur réglage au-dessus ou au-dessous du synchronisme.
On sait que, lorsqu'une machine d'induction à secondaire bobiné,
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fonctionne comue moteur au-dessous du synchronisme, de l'énergie est débitée
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par le secondaire, en quantité dépendant de la charge et de l'abaissement @ de la, vitesse au-dessous du synchronisme. Si la machine fonctionne comme moteur au-dessus du synchronisme, de l'énergie doit être fournie au secon- daire.
Si la machine fonctionne cornue génératrice, de l'énergie doit être fournie à son secondaire, lorsqu'elle marche au-dessous du synchronisme, et de l'énergie est débitée par son secondaire, quand elle marche au-desses du synchronisme, cette énergie prend la forme d'un courant alternatif dont la tension et la fréquence sont proportionnelles aux variations de vitesse au- dessus et au-dessous du synchronisme, et sera désignée par énergie de glis- sèment
On connaît des systèmes de réglage dans lesquels l'énergie secondaire, ou de glissement, est transmise à travers des machines ou grou- pes de réglage, à l'arbre, au de l'arbre de la machine réglée, ou bien à la sourde primaire d'élargie, ou de cette source.
Lorsqu'une machine d'induction à secondaire bobiné, est associa avec une ou plusieurs autres machines électriques, et qu'on désire régler in- dépendamment leurs vitesses ou leurs charges, on a constaté que des économies 'pouvant être réalisées, grâce à l'invention, en transmettant cette énergie de glissement d'une machine à l'autre, directement à travers les appareils ou machines de réglage.
L'invention est particulièrement applicable aus sys- tèmes d'entraînement électrique des laminoirs et autres machines, comportent un ou plusieurs moteurs du type d'induction à secondaire bobine. la description qui va suivre, en regard du dessin annexé, dominé à titre d'exemple, fera bien comprendre la nature et les avantages de l'in- vention, la Fig.1 est!un schéma des connexions d'un équipement électri- que de laminoir, conforme à l'invention, et dans lequel l'énergie de glis- sement des moteurs d'induction entraînant certaines parties du laminoir, est utilisée pour entraîner des moteurs à courant continu, ou d'autres par- ties du laminoir,
1.1 énergie étant transmise à travors des appareils ou ma- chines de réglage convenables, grâce auxquels les vitesses des divers moteur peuvent être réglées indépendamment.
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La Fig.2 est une variante comportant deux moteurs d'induction
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fonctionnant respectivement sur des portées de réglage au-dessus et au-dessous du synchronisme;, dans l'équipement de la Fig.2, l'énergie de glissement débi- tée par le premier moteur est transmise au moyen de machines de réglage, pour les deux moteurs, et utilisée corne énergie de glissement absorbée par le se- cond moteur, les pièces traitées par les divers cylindres 10 d'un laminoir à commande électrique (Fig.1),circulent dans le sens indiqué par la flèche 11.
lorsque les pièces traversent le laminoir, leurs dimensions sont réduites et leur vitesse est accrue, En conséquence, il est désirable que les vitesses aux- quelles les divers cylindres sont entraînés, soient graduées et échelonnées de manière correspondante, les vitesses des cylindres, dans les diverses parties du laminoir, doivent pouvoir être réglées de façon relative, en vue de tenir compte des diverses catégories de pièces à traiter, de l'amplitude de la di- minution recherchée, des variations de température, etc... Cela est notamment le cas en ce qui concerne les laminoirs et trains de finissage qui doivent pouvoir subir des réglages de vitesse relatifs très précis.
Dans ce cas, il est particulièrement avantageux d'entraîner les deux premiers groupes de cylindres représentés sur le dessin, par deux moteurs d'induction individuels la et 13, et les différences de vitesse des cylindres de chaque groupe, sont obtenues par les différences de rayon des pignons 14 interposés entre les arbres des moteurs et les cylindres entraînés* Les trois cylindres de finissage sont entraînés par des moteurs individuels à courant continu 15, 16 et 17.
Conformément à l'invention les moteurs d'induction sont du type à secondaire bobiné, et l'énergie de glissement corrélative au réglage est utilisée pour alimenter les moteurs à courant continu 16, 16 et 17. Dans le mode d'exécution représenté, les deux moteurs d'induction sont disposés pour marcher au-dessous du synchronisme, et le réglage de la vitesse est effectué par un système dérivé du système connu du type Kraemer.
Les primaires des moteurs d'induction sont alimentés par la li- gne ou source 18, et leurs secondaires sont reliés, par des bagues de glisse- ment, aux bornes à courant alternatif de commutatrices 19, 20 et 21; la com- mutatreice 19 est reliée au secondaire du moteur 12, et les commutatrice 20 et
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21 sont reliées en parallèle au secondaire du grand moteur 13. Les bornes à courant continu des trois commutatireces, 19, 20 et 21, sont respectivement reliées à des machines à courant continu 22, 23, 24.
Sur le même arbre que la machine à courant continu 22 est montée une seconde machine à courant continu 25 alimentant le moteur à courant con- tinu 15. Une excitatrice 31, qui alimente une des barres d'excitation 32, pour l'excitation séparée des diverses machines à courant continu, est aussi en- traînée par la machine 25.
Les brones à courant continu des commutatrices 20 et 21 sont reliées électriquement, de façon analogue, avec les moteurs à cou- rant continu 23 et 24, respectivement, et ces machines à courant continu en- traînantes génératrioes à courant continu 26 et 27, respectivement, alimen- tant les moteurs à courant continu 16 et 17,
On voit que l'énergie de glissement débitée par le moteur d'in- duction 12 est transmise à travers les machines de réglage 19, 22 et 25, et sert à entraîner le moteur 15.
Cette énergie peut être supérieure ou inférieu- re à celle qui est absorbée par le moteur 15, à divers moments, et pour tenir compte de cette énergie différentielle, le groupe moteur-générateur à courant continu comprend aussi un moteur 28 à courant alternatif, qui est relié elec- triquement aux lignes d'alimentation 18 à courant alternatif. la même dispo- sition peut être prise par rapport aux autres groupes de réglage, au moyen des machines à courant alternatif 29 et 30. lorsque l'énergie de glissement débitée par ledmoteur 12 est sa- périeure à celle qui est nécessaire pour actionner le moteur 15, la machine 28 devient génératrice, et il'énergie en excès est ramenée dans le système d'alimentation à courant alternatif.
Lorsque cette énergie de glissement est insuffisante pour actionner le moteur 15, la machine 28 devient moteur et prend directement l'énergie additionnelle nécessaire, sur la ligne 18 à cou- rant alternatif, la machine 28 peut être une machine d'induction, ou une machine synchrone, Il est fréquemment désirable d'établir la machine d'induction 28 pour marcher avec un glissement élevé, de façon à utiliser avantageusement l'effet de volant du groupe de réglage, ou d'un volant supplémentaire relié au groupe de réglage, en 48, par exemple, pour égaliser ou uniformiser la
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circulation de puissance du moteur 12 au moteur 15.
Le réglage du champ de'la machine à courant continu 22, contrôle la vitesse du moteur 12, conformément au système Eraemer et les réglages des inducteurs des machines à courant continu 25 et 15, ou de l'une d'entre elles, contrôlent la vitesse du moteur 15, de manière connue.
La machine à courant alternatif 28 doit posséder seulement une ca- pacité suffisante pour tenir compte de la différence entre l'énergie débitée par le secondaire du moteur 12 et celle qui est fournie au moteur 15, plus les pertes dans l'équipement de réglage. Cette énergie différentielle peut être maintenue à une faible valeur en proportionnant convenablement les capa- cités relatives des moteurs 12 et 15, en ce qui concerne l'énergie de glisse- ment moyenne disponible, eten proportionnant convenablement l'effet de volant du groupe de réglage 22,28 et 25, pour tenir compte des variations relatives de charge des deux moteurs la et 15.
11 convient de noter que, dans ce cas, la circulation d'énergie à travers les appareils de réglage, est effectuée dans le même sens que le mou- vement de la charge mécanique du laminoir; en d'autres termes, au débit du passage du lingot,, ou d'une autre pièce, à travers le laminoir, le moteur 12 est d'abord chargé et fournit de l'énergie de glissement au groupe de réglage, et une plus ou moins grande partie de cette énergie est emmagasinée en augmen- tant la vitesse du groupe de réglage 22, 28 et 25, Il y a ensuite une période de fonctionnement au cours de laquelle les moteurs 1 et 15 sont chargés, et finalement, lorsque le lingot quitte les cylindres entraîné spar le moteur 12, le moteur 15 est seul chargé à cet instant,
et une fraction plus ou moins grande de l'énergie cinétique emmagasinée dans le groupe de réglage est four- nie cornue énergie électrique, au moteur 15,
Lorsque l'énergie de glissement d'une machine d'induction est uti- lisée, elle est généralement, soit transmise en arrière, et ramenée à l'arbre du moteur qu'il s'agit de régler., soit ramenée aux lignes d'alimentation à cou- rant alternatif. Dans ce dernier cas, la machine correspondant à la machine 28, doit posséder une capacité plus grande que celle qui est nécessaire suivant l'invention, et si une autre machine à courant continu doit être alimentée par !le système de distribution, un groupe moteur-générateur séparé doit être prévu
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à cet effet, comme dans les systèmes précédents.
Ceci permet d'apprécier que la présente invention entraîne une économie, tant dans l'énergie que dans l' équipement.
Le même plan général est exécuté avec l'autre partie de l'équipe- ment représenté Fig.l, sauf que l'énergie de glissement du moteur 13 est alors divisée entre deux groupes de réglage fournissant respectivement de l'énergie aux deux derniersmoteurs de finissage 16 et 17. Lorsque la charge du laminoir est faible, un de ces groupes peut être supprimé, ainsi que la commutatrice corr espondante.
Dans la variante représentée Fig., des moteurs d'induction 40 et 41, à secondaire bobiné, servent à entraîner, soit diverses parties de la même machine, soit des machines entièrement séparées. On suppose que, lorsqu'une machine marche au-dessous du synchronisme, l'autre machine marche au-dessus du synchronisme. Pour des motifs de simplicité, l'équipement considéré comme dé- sirable pour traverser le synchronisme, a été supprimé, car il ne fait pas par- tie de l'invention et il est d'un modèle connu.
En supposant que la machine 40 fonctionne dans une portée de ré- glage de vitesso au-dessous du synchronisme, et que la machine 41 fonctionna au-dessus du synchronisme, si les deux machines marchent en moteur, de l'éner- gie de glissement est certainement fournie par le secondaire de la machine 40, et de l'énergie de glissement est abosrbée par le secondaire de la machine 41.
Conformément à l'invention, l'énergie de glissement débitée par la machine 40 est utilisée comme énergie de glissement absorbée par la machine 41.
A cet effet, le secondaire de la machine 40 est relié électriquement, par des bagues de glissement, à une commutatriao 42 à courant alternatif, qui est re- liée mécaniquement à une autre commutatrice analogue 43. La commutatrice 43 est relié¯e électriquement aux bagues de glissement secondaires de la machina 41. Les machines 42 et 43 sont de modèle analogue et peuvent fonctionner, soit en moteur soit on génératrice.
Les inducteurs de ces machines sont exemités respectivement par les circuits secondaires avec lesquels elles sont associées, de façon que leurs fréquences correspondent toujours à la fréquence de glisse- ment de ces circuits*
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Le réglage est effectué au moyen de transformateurs convenables
44 et 45, entre les inducteurs des machines 42 et 43 et les circuits secon- daires des machines 40 et 41, respectivement.
Les caractéristiques de ces commutatrices à courant alternatif sont, d'une manière générale, analogues à celles des machines shunt à courant continu, par le réglage des transformateurs 44 et 45, l'énergie de glis- sement des machines 40 et 41 peut être réglée, avec un réglage correspondant de leurs vitesses, La machine 42 fonctionne comme moteur et entraîne la ma- chine 43 comme génératrice, et la transmission de l'énergie s'effectue dans le sens indiqué par les flèches,
En vue de tenir compte de la différence entre l'énergie débitée par le secondaire du moteur 40 et celle qui est absorbée par le secondaire du moteur 41, en raison des conditions de réglage différentes,
une machine à courant alternatif 46 est disposée sur le même arbre.que les deux commu- tatrioes 42 et 43. La. machine 46 est reliée électriquement à la ligne 47 à courant alternatif, qui alimente les machines 40 et 41. la machine 46 marche soit en moteur, soit en génératrice, suivant que l'énergie de glissement fournie par le moteur 40 est inférieure ou supérieure à celle qui est absor- bée par le moteur 41. la machine 46 peut être agencée pour utiliser l'effet de volant du groupe deréglage, ou d'un volant supplémentaire relié ou ac- couplé au groupe de réglage, en 48, lorsque cela est désirable.
. Les deux machines 40 et 41 pourraient être utilisées comne géné- ratrices d'induction, avec la même disposition de détail, auquel cas, la circulation de puissance à travers le groupe de réglage ,serait inversée.
Le même équipement peut être utilisé lorsque les deux machines 40 et 41 fonc- tionnent au-dessous ou au-dessus du synchronisem, l'une comme génératrice d'induction, et l'autre comme moteur d'induction.
Il est bien entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple, ne'sont nullement limitatives et qu'on peut s'en écarter sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
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eEP, FECTIOIMUIT, 9. TO TRAJ54SJl SYSTEMS AND CIRCUITS, ETillRGIJ IISSION. ELECTRIC. the present invention relates to systems and circuits for the transmission of electrical energy, and more particularly to a method and equipment for practically taking into account the power delivered or absorbed by the secondaries of induction machines, in correlation with their setting. above or below synchronism.
It is known that, when an induction machine with a wound secondary,
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operates as motor below synchronism, energy is delivered
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by the secondary, in quantity depending on the load and the reduction @ of the speed below synchronism. If the machine is operating as a motor above synchronism, energy must be supplied to the secondary.
If the machine is operating as a generator, energy must be supplied to its secondary, when it runs below synchronism, and energy is delivered by its secondary, when it runs below synchronism, this energy takes the form of an alternating current the voltage and frequency of which are proportional to the speed variations above and below synchronism, and will be referred to as sliding energy
Adjustment systems are known in which the secondary, or sliding, energy is transmitted through adjustment machines or groups, to the shaft, to the shaft of the regulated machine, or else to the deaf primary enlarged, or this source.
When an induction machine with a wound secondary, is associated with one or more other electric machines, and it is desired to adjust their speeds or their loads independently, it has been found that savings can be made, thanks to the invention, by transmitting this sliding energy from one machine to another, directly through the adjustment devices or machines.
The invention is particularly applicable to electric drive systems of rolling mills and other machines, comprising one or more motors of the secondary coil induction type. the description which will follow, with reference to the appended drawing, dominated by way of example, will make the nature and the advantages of the invention clearly understood, Fig. 1 is a diagram of the connections of an electrical equipment. as a rolling mill, according to the invention, and in which the sliding energy of the induction motors driving certain parts of the rolling mill is used to drive direct current motors, or other parts of the rolling mill ,
1.1 energy being transmitted through suitable regulating devices or machines, by means of which the speeds of the various motors can be regulated independently.
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Fig. 2 is a variant comprising two induction motors
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operating respectively on adjustment spans above and below synchronism;, in the equipment of Fig. 2, the sliding energy delivered by the first motor is transmitted by means of adjustment machines, for the two motors, and used as the sliding energy absorbed by the second motor, the parts processed by the various rolls 10 of an electrically controlled rolling mill (Fig. 1), circulate in the direction indicated by arrow 11.
as the parts pass through the rolling mill their dimensions are reduced and their speed is increased. Accordingly, it is desirable that the speeds at which the various rolls are driven be graduated and stepped correspondingly, the speeds of the rolls, in the various parts of the rolling mill must be able to be adjusted in a relative manner, in order to take account of the various categories of parts to be treated, the amplitude of the desired reduction, temperature variations, etc. This is particularly the case. case with regard to rolling mills and finishing trains which must be able to undergo very precise relative speed adjustments.
In this case, it is particularly advantageous to drive the first two groups of cylinders shown in the drawing, by two individual induction motors 1a and 13, and the speed differences of the cylinders of each group are obtained by the differences in radius of the pinions 14 interposed between the motor shafts and the driven cylinders * The three finishing cylinders are driven by individual direct current motors 15, 16 and 17.
According to the invention, the induction motors are of the type with a wound secondary, and the sliding energy corresponding to the adjustment is used to supply the direct current motors 16, 16 and 17. In the embodiment shown, the two induction motors are arranged to run below synchronism, and the speed is adjusted by a system derived from the known system of the Kraemer type.
The primaries of the induction motors are supplied by line or source 18, and their secondaries are connected, by sliding rings, to the alternating current terminals of switches 19, 20 and 21; the commutator 19 is connected to the secondary of the motor 12, and the commutator 20 and
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21 are connected in parallel with the secondary of the large motor 13. The direct current terminals of the three commutatireces, 19, 20 and 21, are respectively connected to direct current machines 22, 23, 24.
On the same shaft as the DC machine 22 is mounted a second DC machine 25 supplying the DC motor 15. An exciter 31, which powers one of the excitation bars 32, for the separate excitation of the motors. various direct current machines, is also driven by machine 25.
The direct current wires of the switches 20 and 21 are electrically connected, in a similar fashion, with the direct current motors 23 and 24, respectively, and these direct current machines driving direct current generators 26 and 27, respectively. , supplying direct current motors 16 and 17,
It can be seen that the sliding energy delivered by the induction motor 12 is transmitted through the adjustment machines 19, 22 and 25, and serves to drive the motor 15.
This energy may be greater or less than that absorbed by the motor 15, at various times, and to account for this differential energy, the DC motor-generator unit also includes an AC motor 28, which is electrically connected to the AC power supply lines 18. the same arrangement can be taken with respect to the other adjustment groups, by means of the AC machines 29 and 30. when the sliding energy delivered by the motor 12 is greater than that which is necessary to actuate the motor 15, the machine 28 becomes a generator, and the excess energy is returned to the AC power system.
When this sliding energy is insufficient to actuate the motor 15, the machine 28 becomes a motor and takes directly the additional energy required, on the alternating current line 18, the machine 28 can be an induction machine, or a machine. synchronous machine, It is frequently desirable to set the induction machine 28 to walk with high slip, so as to advantageously use the steering wheel effect of the adjustment group, or of an additional handwheel connected to the adjustment group, in 48, for example, to equalize or standardize the
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power flow from motor 12 to motor 15.
The field setting of the DC machine 22, controls the speed of the motor 12, in accordance with the Eraemer system, and the settings of the inductors of the DC machines 25 and 15, or one of them, control the speed. engine speed 15, in a known manner.
The AC machine 28 should only have sufficient capacity to account for the difference between the energy delivered by the secondary of the motor 12 and that supplied to the motor 15, plus losses in the control equipment. This differential energy can be kept low by suitably proportioning the relative capacities of the motors 12 and 15, with regard to the average sliding energy available, and by suitably proportioning the steering wheel effect of the adjustment group. 22, 28 and 25, to take into account the relative variations in load of the two motors 1a and 15.
It should be noted that, in this case, the energy flow through the regulators is effected in the same direction as the movement of the mechanical load of the rolling mill; in other words, at the rate of the passage of the ingot ,, or other part, through the rolling mill, the motor 12 is first loaded and supplies sliding energy to the adjustment group, and a further or less of this energy is stored by increasing the speed of the adjustment group 22, 28 and 25, there is then an operating period during which the motors 1 and 15 are loaded, and finally, when the ingot leaves the cylinders driven separately by engine 12, engine 15 alone is loaded at this moment,
and a greater or lesser fraction of the kinetic energy stored in the adjustment group is supplied, in addition to electrical energy, to the motor 15,
When the sliding energy of an induction machine is used, it is generally either transmitted back, and brought back to the shaft of the motor to be adjusted., Or brought back to the lines of 'AC power supply. In the latter case, the machine corresponding to the machine 28, must have a greater capacity than that which is necessary according to the invention, and if another direct current machine must be supplied by! The distribution system, a motor group -separate generator must be provided
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for this purpose, as in previous systems.
This makes it possible to appreciate that the present invention results in savings, both in energy and in equipment.
The same general plan is executed with the other part of the equipment shown in Fig.l, except that the sliding energy of the motor 13 is then divided between two adjustment groups supplying respectively energy to the last two motors of finishing 16 and 17. When the rolling mill load is low, one of these groups can be omitted, as well as the corresponding commutator.
In the variant shown in FIG., Induction motors 40 and 41, with a wound secondary, are used to drive either various parts of the same machine, or entirely separate machines. It is assumed that, when one machine is walking below synchronism, the other machine is walking above synchronism. For reasons of simplicity, the equipment considered to be desirable for crossing the synchronism has been omitted, since it does not form part of the invention and it is of a known model.
Assuming that the machine 40 is operating within a speed setting range below synchronism, and that the machine 41 has been operating above synchronism, if both machines are running as a motor, sliding energy is certainly supplied by the secondary of the machine 40, and sliding energy is absorbed by the secondary of the machine 41.
According to the invention, the sliding energy delivered by the machine 40 is used as sliding energy absorbed by the machine 41.
For this purpose, the secondary of the machine 40 is electrically connected, by sliding rings, to an alternating current commutator 42, which is mechanically connected to another similar commutator 43. The commutator 43 is electrically connected to the secondary sliding rings of the machine 41. The machines 42 and 43 are of a similar model and can operate either as a motor or as a generator.
The inductors of these machines are respectively exited by the secondary circuits with which they are associated, so that their frequencies always correspond to the slip frequency of these circuits *
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The adjustment is carried out by means of suitable transformers
44 and 45, between the inductors of machines 42 and 43 and the secondary circuits of machines 40 and 41, respectively.
The characteristics of these alternating current switches are generally similar to those of direct current shunt machines, by adjusting the transformers 44 and 45, the sliding energy of the machines 40 and 41 can be adjusted. , with a corresponding adjustment of their speeds, The machine 42 operates as a motor and drives the machine 43 as a generator, and the energy is transmitted in the direction indicated by the arrows,
In order to take into account the difference between the energy supplied by the secondary of the motor 40 and that which is absorbed by the secondary of the motor 41, due to the different setting conditions,
an alternating current machine 46 is arranged on the same shaft as the two switches 42 and 43. The machine 46 is electrically connected to the alternating current line 47, which supplies the machines 40 and 41. the machine 46 is running. either as a motor or as a generator, depending on whether the sliding energy supplied by the motor 40 is less or greater than that which is absorbed by the motor 41. the machine 46 can be arranged to use the flywheel effect of the adjustment group, or an additional handwheel connected or coupled to the adjustment group, at 48, when this is desired.
. The two machines 40 and 41 could be used as induction generators, with the same detailed arrangement, in which case the flow of power through the regulating group would be reversed.
The same equipment can be used when the two machines 40 and 41 are operating below or above synchronization, one as an induction generator and the other as an induction motor.
It is understood that the arrangements and applications which have been indicated above, by way of example, are in no way limiting and that one can deviate from them without thereby departing from the scope of the invention.