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Procédé pour changer la caractéristique de cascades.
Dans les installations à courant alternatif cet courant tournant, on utilise, ces derniers temps, pour des commandes électromotrices, notamment pour de forts débits, des cascades, qui se composent d'un moteur
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d'induction avant et d'une machine à collecteur arrière ou auxiliaire. Un réglage connu du nombre de tours de ces cascades consiste en ce qu'une tension, introduite par la machine à collecteur dans le circuit de glissement, augmente ou diminue le glissement du moteur avant. La caractéristique propre du groupe de machines est fréquem- ment une cause de perturbation dans des commandes de ce genre.
Si, par exemple, il existe une caractéristiq ue shunt, une caractéristique de ce genre est défavorable lorsqu'on utilise des masses-volants pour la cession d'é- nergie et qu'on doit écarter les chocs du groupe de ma- chines. On a proposé dans ce but des dispositions de compoundage qui engendrent, à l'aide d'un transformateur de compoundage, dans le circuit de glissement une tension additionnelle réglant le nombre de tours. Mais ces dis- positions sont déjà compliquées et n'agissent pas lors du passage par le synchronisme. Pour ce passage, il est nécessaire de prévoir d'autres machines et appareils de couplage compliqués, dont l'ensemble prend des dimensions si considérables que les possibilités finalement réalisa- bles d'un compoundage ne compensent plus le prix d'achat.
La présente invention a pour objet un nouveau procédé pour le compoundage de cascades, procédé qui com- porte l'avantage de la simplicité, de la possibilité de réglage et d'une faible perte d'énergie. Des dispositions pour la mise en oeuvre de ce procédé peuvent être montées dans des installations déjà existantes. D'après l'inven- tion, la cascade reçoit une machine excitatrice particu- lière (à courant tournant ou à courant alternatif), dont le champ est influencé par une tension dépendant du nom- bre de tours du moteur principal,
La fig. 1 des dessins ci-joints montre un exem- ple d'exécution. Dans cette figure, le moteur asynchrone
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4 est accouplé mécaniquement avec la machine à collecteur 5.
Cette machine est excitée à l'aide de bagues collec- trices par la machina excitatrice à courant tournant 6, qui est actionnée par le moteur synchrone 7. La machi- ne 6 est excitée avoc du courant continu. L'accouplement entre les machines 6 et 7 est réglable et est disposé de manière à engendrer dans le collecteur de la machine 5 une tension, qui est en phase avec la tension de rotor du moteur principal. On peut alors régler par changement de l'excitation de la machine 6 de manière connue le nombre de tours du moteur asynchrone 4.
Or d'après l'invention, l'excitation de courant continu de la machine 6 est alimentée nc..n seulement par une source de courant continu 8, mais on couple de plus, en série avec cette source, la tension d'une dynamo à courant continu 9 qui est accouplée mécaniquement avec le moteur asynchrone 4. La machine 9 est excitée de manière que sa tension agisse en antagonisme à la tension du réseau 8. Avec un nombre de tours convenable de la machine principale, les deux tensions s'annulent et l'en- roulement excitateur à courant continu de la machine 6 est dans ce cas privé de courant.
Par contre, en cas de changement du nombre de tours de la machine principale, la machine est excitée, suivant que le nombre de tours diminue ou augmente, dans l'un ou l'autre sens, de sorte que la machine principale 4 reçoit, en passant par la machine arrière 5, dans le circuit du rotor, en plua de la tension de glissement du rotor, une tension addition- nelle dépendant également du nombre de tours. En chan- geant l'excitation de la dynamo 9 à l'aide du régulateur 10 et en changeant la résistance intercalée en avant 11, on peut régler à volonté, aussi bien le nombre de tours de marche à vide que la diminution du nombre de tours en
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cas de charge.
Un avantage particulier par rapport aux dispositions connues consiste en ce que le choix convena- ble de l'excitation de la Machine 9, ou de la résistance intercalée en avant 11, permet d'en arriver à ce que la machine principale reçoit, ou cède comme génératrice, un débit constant dans certaines limites. La machine 9 peut recevoir en outre encore une excitation additionnelle qui peut être placée sous la dépendance d'une grandeur de ré- gime quelconque, par exemple du courant excitateur de la machine 3.
Un autre exemple d'exécution de l'invention est représenté sur la fig. 2 . De même que dans l'exemple de la fig. 1, on a prévu le moteur asynchrone 4 , la machi- ne à collecteur 5, la machine excitatrice à courant 'tournant 6, le moteur synchrone 7 actionnant la :.rachi.. ne 6, et la machine auxiliaire 9 influençant le champ.
Or cette disposition est réglée de manière que la tension débitée par la machine excitatrice à courant tournant 6 sur les bagues collectrices de la machine à collecteur 5, agit soit dans le même sens que la tension de rotor du moteur principal, soit en sens inverse, et ce suivant que la disposition fonctionne en sur-synchronisme ou en sous- synchronisme. La machine synchrone 7 est excitée par deux machines à courant continu 12 et 9 qui sont cou- plées en antagonisme. La machine 9 est montée sur 1' arbre du moteur asynchrone 4 et la machine 12 sur l'arbre du moteur synchrone 7. Dans le cas où la nombre de tours synchrone de la machine asynchrone est égal à celui du moteur synchrone 7, les machines 12 et 9 sont égales l'une à l'autre.
L'excitation effective pcur la machine excitatrice 6 est donc donnée comme résultan- te des deux tensions des machines 9 et 12. On se rend oompte, sans plus amples explications, des avantages d'une
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disposition de ce genre, en se reportant aux diagrammes 3 à 7. Il est tout dtabord évident qu'on peut par le choix des tensions des machines 12 et 9 et des condi- tions Magnétiques et électriques de la machine 6, donner une valeur déterminée au facteur de proportionnalité de la tension nouvellement introduite. Les résistances de réglage prévues dans les machines excitatrices 9 et 12 servent tout d'abord à faire varier les diverses tensions en ce qui concerne leur valeur absolue, et à changer ain- si le facteur de proportionnalité.
Le diagramme 3 trai- te tout d'abord du cas où la tension de glissement du ro- tor 4 et la tension auxiliaire sont dirigées en sens opposé, et où le facteur de proportionnalité de la ten- sion auxiliaire est plus petit que celui de la tension de glissement. ! désigne la tension du rotor, b la ten- sion auxiliaire, .2 la tension résultante. Les nombres de tours ou glissements sont portés comme abaisses.
Si on néglige la résistance d'induction du circuit du rotor, le courant du rotor et en conséquence le moment débité par le moteur principal, sont proportionnels à la tension résultante c, 'Or si pour obtenir un moment déterminé, ou pour obtenir le courant nécessaire pour ce moment, il faut avoir dans le rotor une tension résultante de la grandeur u, le moteur baissera en marche normale jusqu' au nombre de tours n1, avec lequel la tension du rotor a atteint la valeur requise u. Mais dans la disposition de l'invention, dans laquelle il se produit la tension résultante ±, la valeur u n'est atteinte qu'en n2 et le moteur doit réduire encore son nombre de tours pour débiter le même moment .
Dans le cas où la machine 5 cède comme moteur arrière également un moment, la tension nécessaire pour un moment déterminé est quelque peu plus faible avec un glissement augmenté (ligne pointillée de
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la fig. 30 et le moteur ne ralentit que jusqu'à n3. La fig. 4 montre le cas dans lequel la machine 9 est exci- tée plus fortement que la machine 12, de sorte que le nombre de tours, avec lequel la machine 9 engendre la même tension que la machine 9, diffère du nombre de tours synchrone. On voit que la tension auxiliaire b passe à zéro déjà avec le nombre de tours sous-synchrone n4, et que le nombre de tours de marche à vide n5, pour lequel la tension :résultante .± doit devenir égale à zéro, se trouve dans la portée sur-synchrone.
L'in- clinaison des droites a et b peut être changée par le changement de l'excitation des deux Machines à courant continu 9 et 12, et on peut obtenir ainsi, en cas de charge, tout glissement désiré. On peut inversement, en affaiblissant l'excitation de la machine 9, déporter le point n4 dans la portée sur-synchrone et le point n5 dans la portée sous-synchrone.
Les diagrammes 5 et 6 montrent deux cas par- ticuliers dans lesquels la tension résultante .± devient parallèle à 1-axe des abcisses. Dans le diagramme 5, n4 est dans la portée sous-synchrone, et dans le dia- gramme 6 dans la portée sur-synchrone. Dans le pre- mier cas, le débit reçu par le moteur principal et le moment qu'il débite sont constants pour tous les nombres de tours. Lorsque la machine 5 ne reçoit de débit excitateur que des bagues collectrices, le débit total cédé à l'arbre est lui aussi constant, le moment suit en dépendance du nombre de tours une hyperbole, et on ob- tient une disposition avec caractéristique série pure.
Dans le cas de la fig. 6, le moteur principal cédera de nouveau pour chaque nombre de tours un débit constant dans le réseau. Cette propriété peut être utilisée pour arrêter des volants de grandes dimensions, l'énergie
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accumulée étant dans ce cas rétrocédée tout au moins en partie.
Dans la fige 2, les dynamos auxiliaires 9 et 12 possèdent une excitation étrangère. Mais ceci n'est pas indispensable, on peut équiper chacune des dynamos de réglage d'une self -excitation, ou d'une excitation mixte, par exemple d'une excitation compound. Le diagram- me 7 montre le cas dans lequel la machine 9 possède une self-excitation et n'est amortie que par le synchro- nisme. a désigne la tension du rotor, b la tension auxiliaire, qui en raison de la self-excitation de la ma- chine 9 possède une caractéristique courbe ; c est la tension résultante. On voit que cette tension est tout d'abord assez fortement inclinée, mais s'aplanit en- suite par l'action de la tension auxiliaire.
Cette dispo- sition est avantageuse pour des commandes qui sont soumi- ses à de brusques et fortes fluctuations de charge, par exemple dans les trains de laminoirs. Dans ce cas un fai- ble nombre de tours peut être tout d'abord désirable avec une faible charge pour pouvoir pleinement utiliser la commande. Ce n'est que lorsque la charge s'élève au-des- sus d'un certain degré que l'on utilisera pour la déchar- ge soudaine des masses-volants une forme plus plate de la caractéristique et la courbe du diagramme 7 répond à cette exigence.
Pour adapter le réglage aux conditions les plus dures d'une marche se produisant par à coups, on peut même obtenir une variabilité de la caractéristique du fait que, pour une charge déterminée a, on imprime, en dépendance des conditions de service du réseau ou de la commande, un courant excitateur augmenté au champ de la machine excitatrice, par exemple du fait qu'on court-cir- ouite au moyen d'un régulateur rapide ou de relais de
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courant, les résistances situées dans le circuit excita- teur, et qu'en conséquence on renforce soudainement la tension excitatrice de la machine 9.
La fig. 8 représente un exemple d'exécution pour ce dernier cas. Dans cette figure, 13 désigne le moteur principal et 16 la dynamo auxiliaire accouplée à ce moteur et dont la tension est conduite au champ de la machine excitatrice non représentée. La disposition du groupe peut être complétée par exemple comme dans la fig. 1. La disposition de l'invention comprend un régu- lateur influencé par un transformateur d'intensité, qui est prévu dans les ccnducteurs d'arrivée du moteur prin- cipal et qui, au dépassement d'une certaine valeur, fait varier la résistance 15 dans le champ excitateur de la dynamo 16. Abstraction faite de cette influence, on a prévu encore un régulateur 17 dans le circuit de champ, régulateur qui détermine la caractéristique de marche à vide du groupe.
Une disposition de ce genre permet de procéder à un réglage en tenant compte dans une mesure maxima des conditions les plus difficiles des commandes à amortissement. L'invention est également applicable à des types quelconques de machines arrière à courant tour- nant excitées du stator, ainsi qu'à des groupes de régla- ge à courant continu, et ce, que les groupes de réglage soient pcurvus d'une machine arrière accouplée mécanique- ment ou couplée électriquement.
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1 Procédé pour changer la caractéristique de cascades, caractérisé en ce que la cascade reçoit une ma- chine excitatrice particulière, dont le champ est influen- cé par une tension dépendant du nombre de tours du moteur principal.
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2 Disposition d'après 1 pour une cascade (4, 5), caractérisée en ce que la tension influençant le champ de la machine excitatrice (6) est engendrée par une dynamo à courant continu (9) qui est accouplée mécanique- ment avec la machine principale (4).
3 Disposition d'après 2 , caractérisée en ce que le champ de la machine excitatrice est influencé par une tension qui se manifeste comme différence de deux tensions, à savoir une tension dépendant du nombre de tours du moteur avant, et une tension dépendant d'un cer- tain nombre de tours directeur.
4 Disposition d'après 3 , caractérisée en ce que la tension dépendant du moteur avant (4) est engendrée par une dynamo à courant continu (9) accouplée avec ce mo- teur (4), tandis que la tension dépendant du nombre de tours directeur est engendrée par une dynamo à courant continu (12) accouplée au groupe excitateur (6, 7) de la cascade .
5 Disposition d'après 4 , caractérisée, en ce que les diverses composantes de la tension sont varia- bles, quant à leur valeur absolue, au moyen du changement des excitations des deux dynamos de réglage'(9, 12).
6 Disposition d'après 5 , caractérisée en ce que chacune des deux dynamos de réglage (9, 12) est pour- vue d'une self-excitation, ou d'une excitation mixte, par exemple d'une excitation compound.
7 Disposition pour le compoundage de casca- des d'après 1 à 6 , caractérisée en ce que la tension d'une dynamo de réglage (9 ou 12) est encore influencée des conditions de régime du moteur, telles que le cou- rant de charge, la fréquence, etc..., du fait que le cir- cuit excitateur de la dynamo de réglage contient une ré- sistance dépendant des grandeurs de régime.