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Dispositif automatique de réglage pour l'excitation de transfor- mateurs de phase rotatifs synchrones.
La présente invention concerne un dispositif automatique de réglage pour l'excitation de transformateurs de phase synchrones rotatifs qui servent à alimenter des moteurs à induction pourvus de dispositifs de démarrage à commande automatique et elle a pour but d'adapter l'excitation du transformateur de phase ,pendant la période de démarrage du moteur, à la charge déterminée à chaque instant par le dispositif de démarrage automatique du moteur,et après la fin de la période de démarrage à toute charge rencontrée par le moteur au cours du fonctionnement.
La caractéristique du nouveau dispositif consiste en ce que le dispositif de réglage pour l'excitation du transformateur de phase synchrone est accouplé àla commande du démarreur automatique du moteur alimenté par le transformateur de phase.
Le dessin représente schématiquement une installation pourvue du dispositif de réglage.
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U est le transformateur de phase dont l'enroulement primaire pi est alimenté en courant monophasé au moyen de la source de cou rant ,par exemple une ligne pour chemin de fer,et dont l'enroule ment secondaire p2 débite un courant polyphasé, par exemple un courant triphasé qui alimente le moteur à induction M. L'enroule- ment secondaire du moteur à induction N est raccordé à la résis- tance de démarrage a qui est pourvue d'une commande appropriée quelconque connue,,qui lors de la mise en service du moteur réduit automatiquement petit à petit la résistance ou la met en court circuit.
Dans l'exemple représenté,on a choisi dans ce but une résistance de démarrage à liquide,dont l'électrolyte est éuisé par une pompe c dans le réservoir à liquide b et est refoulé dans la chambre à électrodes e du démarreur d'où le liquide s'écoule la position en hauteur du déversoir d par-dessus le déversait d. détermine à chaque instant le niveau du liquide dans la chambre à électrode e et par conséquent la résis tance du démarreur. Le déversoir d est relié an piston g qui est placé sous la charge du ressort f et dont le cylindre y peut être mis en communication sous la face inférieure du piston,au moyen du tiroir h,soit avec un réservoir à air comprimé i.soit avec l'air libre.
La position du tiroir de distribution h est comman- dée par la charge du moteur à chaque instant par le fait que le tiroir est relié à un levier portant un enroulement j1 qui est excité par la tension du moteur et sur lequel agit l'enroule ment fixe j2 monté dans le circuit principal du moteur. L'enrou lement d'excitation p3 du rotor du transformateur U est alimenté par la machine à courant continu k. Dans le circuit de l'enroule ment d'excitation n de la machine excitatrice k se trouvent inter calées une résistance r et une résistance étagée R. La résistance r est mise en court circuit par l'interrupteur o servant à raccor der le moteur M au transformateur de phase U. Le bras de commu- tateur s de la résistance étagée R est relié par l'internédia re d'un ressort t au tiroir de réglage h.
Le levier de démarrage v d moteur est accouplé au levier de commutateur s de la résistance étages R parl'intermédiaire d'un levier à deux bras, w qui pivote sur la tige d'un piston différentiel x dont Le cylindre est en
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communication,du petit côté inf érieur,avec le réservoir à air comprimé i, et,du grand côté supérieur,avec le cylindre y. L'ins- tallation fonctionne de la manière suivante :
On fait d'abord démarrer le transformateur de phase synchrone U d'une manière quelconque connue en elle-même et on le fait mar- cher à vide. La dynamo excitatrice k et la pompe c du démarreur a sont également actionnées par une source quelconque de force mo- trice.
On raccorde alors l'enroulement primaire du moteur M,au moyen de l'interrupteur o,à l'enroulement secondaire du transfor- mateur U et en même temps la résistance r est mise en court circmit pour augmenter l'excitation du transformateur de phase en concor- dance avec la réaction d'induit qui provient du courant de marche à vide du moteur raccordé M. Le déversoir d se trouve dans sa posi tion la plus basse,de sorteque la résistance du démarreur est toute entière en circuit.
Pour faire démarrer le moteur Mon fait tourner le levier de démarrage v dans le sens de la flêche 1,en- suite de quoi le bras de c mmutateur s est mis en rotation dans le sens de la flêche 2 et met plus ou moins Hors circuit la résis- tance étagée R,de sorte que l'excitation du transformateur de phas@
U augmente. En même temps,par l'intermédiaire du ressort t,le tif roir de distribution h du démarreur est déplacé de manière que le' cylindre y soit raccordé au réservoir à air comprimé i. Du réservai] i, de l'air comprimé s'écoule suus le piston g et soulève celui-ci progressivement contre l'action du ressort f.
Il en résulte que le déversoir d s'élève petit à petit et que le liquide, s'élevant dans la chambre des électrodes e en même temps que le déversoir d, diminue petit à petit la résistance de démarrage du moteur. Le moteur M est ainsi mis en marche et la consommation d'énergie du moteur agit par les enroulements de wattmètre jl,j2 sur le tiroir de distribution h du démarreur,de sorte que lors de l'augmentatcboi de la charge le wattmètre déplace le tiroir en sens inverse de la flêche 3 et étrangle ainsi l'arrivée du fluide sous pression vers le cylindre y.
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La fore antagoniste du ressort t qui doit être surmontée par le wattmètre j1,j2 et qui détermine la durée du démarrage est elle-même déterminée par la position qui est donnée au levier de démarrage v par le conducteur du véhicule et qui détermine en même temps aussi la position du levier s et par conséquent la gran deur de la résistance de réglage de l'excitatrice. De cette maniè- re à chaque charge du moteur pendant le démarrage correspond une certaine position de la résistance de réglage de la machine excita- trice. la période de démarrage est terminée lorsque le piston g a atteint sa position la plus élevée.
La pression dans le réservoir i doit être plus grande que celle nécessaire pour vaincre la pres- sion du ressort f dans la position la plus élevée du piston g,de sorte que même aprèsque cette position la plus élevée a été attein te,la pression sur le piston g et au-dessus du piston x peut encore êroitre davantage. Le rapport des sections transversales des deux faces du piston différentiel x doit être choisi de telle manière que la pression agissant à la fin de la période de démarrage sur la face supérieure la plus grande du piston étagé x ne peut pas vaincre la pression agissant sur la petite face du piston,de sorte que le piston x est maintenu dans sa position la plus élevée par la surpression agissantsur la face inférieure.
Lorsqu'au contraire après la fin de la période de démarrage, la charge du moteur M est telle que l'action du wattmètre j1,j2 n'est pas capable de surmon ter la force antagoniste du ressort t et maintient le tiroir h dans la position pour laquelle le réservoir d'air comprimé i reste en communication avec le cylindre y,la pression s'élève dans ce der- nier au-dessus de la valeur nécessaire pour surmonter la force la plus élevée du ressort f et par conséquent la pression agissant sur la face supérieure du piston x peut également s'élever suffisan ment pour que le piston x soit refoulé vers le bas et qa position du levier v restant la même,déplace vers le bas le pivot médian du levier w. De ce fait,le levier de com utateur s est déplacé en wens inverse de la flèche 2 et augmente la résistance de réglage R de la machine excitatrice k.
L'excitation du'transformateur de phase est donc affaiblie jusqu'à ce que latension du ressort t
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soit en équilibre avec le wattmètre j1,j2. Si la charge du mo- teur s'élève,le wattmètre jl,j2 déplace le tiroir h en sens inver se de la flèche 3 et met en communication avec l'air libre l'espac situé au-dessus du piston x jusqu'à ce que le piston x en s'elevan diminue la résistance de réglage R et renforce en concordance avec l'accroissement de la charge l'excitation du transformateur de phase.
Il se produit donc après la fin de la période de démarrage par la coopération du ressort t et duwattmètre j1, j2 ou du pis- ton x et du tiroir h un réglage automatique de l'excitation du transformateur diaprés la charge de fonctionnement du moteur à chaque instant.
Il va de soi que les moyens décrits ci-dessus pour la réalisa tion du réglage automatique doivent être considérés seulement com- me des exemples. C'est ainsi qu'on peut employer à la place du démarreur automatique à liquide n'importe quel autre démarreur automatique.Le dispositif de commande pour le démarreur automa- tique et la résistance de réglage de la dynamo excitatrice du transformateur peut aussi,au lieu dêtre un moteur pneumaticue être une commande appropriée quelconque automatique,par exemple à action électrique. A la place du wattmètre jl,j2 on pourrait aussi employer nimporte quel autre dispositif dépendant de la charge du moteur à chaque instant,par exemple un dynamomètre.
REVENDICATIONS.
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Automatic regulating device for the excitation of synchronous rotary phase transformers.
The present invention relates to an automatic regulating device for the excitation of rotary synchronous phase transformers which are used to supply induction motors provided with automatically controlled starting devices and its purpose is to adapt the excitation of the phase transformer. , during the engine starting period, at the load determined at any time by the automatic engine starting device, and after the end of the starting period at any load encountered by the engine during operation.
The characteristic of the new device is that the regulating device for the excitation of the synchronous phase transformer is coupled to the control of the automatic starter of the motor supplied by the phase transformer.
The drawing shows schematically an installation provided with the adjustment device.
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U is the phase transformer whose primary winding pi is supplied with single-phase current by means of the current source, for example a railway line, and whose secondary winding p2 delivers a polyphase current, for example a three-phase current which supplies the induction motor M. The secondary winding of the induction motor N is connected to the starting resistor a which is provided with any suitable known control, which when switched on motor operation automatically gradually reduces the resistance or short-circuits it.
In the example shown, a liquid starting resistor has been chosen for this purpose, the electrolyte of which is exhausted by a pump c in the liquid reservoir b and is discharged into the electrode chamber e of the starter from where the liquid flows the height position of the weir d over the spill d. determines at any moment the level of the liquid in the electrode chamber e and consequently the resistance of the starter. The weir d is connected to the piston g which is placed under the load of the spring f and whose cylinder there can be placed in communication under the underside of the piston, by means of the spool h, or with a compressed air tank I. either with open air.
The position of the distribution spool h is controlled by the load of the motor at all times by the fact that the spool is connected to a lever carrying a winding j1 which is excited by the voltage of the motor and on which the winding acts. fixed j2 mounted in the main motor circuit. The excitation winding p3 of the rotor of the transformer U is supplied by the direct current machine k. In the circuit of the excitation winding n of the exciter machine k there are interlocked a resistor r and a stepped resistor R. The resistor r is short-circuited by the switch o used to connect the motor M to the phase transformer U. The switch arm s of the stepped resistor R is internally connected with a spring t to the adjustment slide h.
The engine start lever v d is coupled to the switch lever s of the resistor stages R by means of a two-armed lever, w which pivots on the rod of a differential piston x whose cylinder is in
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communication, on the small lower side, with the compressed air tank i, and, on the large upper side, with the cylinder y. The installation works as follows:
The synchronous phase transformer U is first started up in some manner known per se and run on no load. The exciter dynamo k and the pump c of the starter a are also actuated by some source of motive force.
The primary winding of the motor M is then connected by means of the switch o to the secondary winding of the transformer U and at the same time the resistor r is shorted to increase the excitation of the phase transformer. in accordance with the armature reaction which comes from the no-load current of the connected motor M. The weir d is in its lowest position, so that the resistance of the starter is completely switched on.
To start the engine Mon turns the start lever v in the direction of arrow 1, after which the switch arm is rotated in the direction of arrow 2 and more or less switches off. the stepped resistor R, so that the excitation of the phase transformer @
U increases. At the same time, via the spring t, the starter motor distribution box h is moved so that the cylinder there is connected to the compressed air tank i. From the reserve] i, compressed air flows suus the piston g and gradually lifts the latter against the action of the spring f.
As a result, the weir d gradually rises and the liquid, rising in the electrode chamber e at the same time as the weir d, gradually decreases the starting resistance of the motor. The motor M is thus started and the energy consumption of the motor acts by the power meter windings jl, j2 on the distribution spool h of the starter, so that when the load increases the power meter moves the spool. in the opposite direction to arrow 3 and thus throttles the flow of pressurized fluid to cylinder y.
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The opposing force of the spring t which must be overcome by the wattmeter j1, j2 and which determines the duration of the starting is itself determined by the position which is given to the starting lever v by the driver of the vehicle and which at the same time determines also the position of the lever s and consequently the magnitude of the exciter adjustment resistance. In this way, each load of the motor during starting corresponds to a certain position of the adjustment resistor of the excitation machine. the start-up period is over when the piston g has reached its highest position.
The pressure in the reservoir i must be greater than that necessary to overcome the pressure of the spring f in the highest position of the piston g, so that even after this highest position has been reached, the pressure on the piston g and above the piston x can be further stretched. The ratio of the cross sections of the two faces of the differential piston x should be chosen in such a way that the pressure acting at the end of the start-up period on the larger upper face of the stepped piston x cannot overcome the pressure acting on the small face of the piston, so that the piston x is held in its highest position by the overpressure acting on the underside.
When, on the contrary, after the end of the starting period, the load on the motor M is such that the action of the wattmeter j1, j2 is not able to overcome the antagonistic force of the spring t and keeps the spool h in the position for which the compressed air tank i remains in communication with the cylinder y, the pressure rises in the latter above the value necessary to overcome the higher force of the spring f and consequently the pressure acting on the upper face of the piston x can also rise sufficiently so that the piston x is forced downwards and the position of the lever v remaining the same, moves the central pivot of the lever w downwards. As a result, the switch lever s has moved in reverse wens to arrow 2 and increases the setting resistance R of the exciter k.
The excitation of the phase transformer is therefore weakened until the tension of the spring t
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either in equilibrium with the wattmeter j1, j2. If the load of the motor rises, the wattmeter jl, j2 moves the spool h in the reverse direction of the arrow 3 and puts in communication with the free air the space situated above the piston x up to As the piston x rises, it decreases the adjustment resistance R and strengthens in accordance with the increase in the load the excitation of the phase transformer.
Therefore, after the end of the starting period, by the cooperation of the spring t and the wattmeter j1, j2 or the piston x and the spool h, an automatic adjustment of the excitation of the transformer takes place according to the operating load of the motor at every moment.
It goes without saying that the means described above for carrying out the automatic adjustment should be considered only as examples. Thus, instead of the liquid automatic starter, any other automatic starter can be used. The control device for the automatic starter and the adjusting resistor of the exciter dynamo of the transformer can also, at the same time, instead of being a pneumatic motor be any suitable automatic control, for example electrically operated. Instead of the wattmeter jl, j2 one could also use any other device depending on the load of the motor at each instant, for example a dynamometer.
CLAIMS.