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La Société Anonyme dite: FORGES & ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE JEUMONT
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demeurant à JE, Tu d1 0 N '2 - (Nord) pour: GE1V'NRA1'RiCE ASYNCHRONE EN CASCADE" ayant fait l'objet d'une demande de brevet déposée en FRANCE , le 18 Juin 1927 - non encore accordée à ce jour,
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Le groupe cascade avec changeur de fréquence à collecteur, est une machine dont l'emploi est connu pour régler la vitesse des moteurs d'induction avec un bon facteur de puissance.
La fig. 1 représente le changeur de fréquence C abus sa forme la plus simple avec trois bagues B et trois balais M tri- phasés: Il ne permet pas le réglage de la grandeur de la ten- sion secondaire appliquée aux bagues D du moteur d'induction principal A. On doit recourir à un transformateur à prises T ou à d'autres dispositifs permettant de modifier la tension appli-
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quée aux bagues du. changeur.
On a notamment proposé le moyen suivant:représenté sur la fig. 2.
On réalise le changeur de fréquence C sous forme d'une ma- chine à six lignes de balais M reliées à six bagues D deux à deux et diamétralement disposées sur le rotor du moteur asyn- chrone principal A. Une même phase diamétrale du rotor asyn- chrone alimente deux balais sur le collecteur,, et l'on peut régler l'écart angulaire entre ces balais. La grandeur de la tension t1-t2 entre ces balais varie dans le rapport de la cor- de t'1-t'2 au diamètre t1-t2, elle est réglable entre un ma- ximum positif et une valeur négative symétrique.
Une autre solution montrée fig. 3 consiste à dédoubler le changeur en deux machines triphasées distinctes c1-c2, capa- bles de la même tension radiale ot -ot. chacun des collecteurs étant établi pour le courant moitié. Il revient au même de dé- caler les balais sur les deux collecteurs, ou de décaler les deux jeux sur le collecteur unique: la tension varie suivant la corde résultante des deux rayons t'1-t'2.
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L'invention prévoit l'application de dette machine en cas- cade, avec une réalisation particulière du changeur double de fréquence, dans le but de réaliser une génératrice asynchrone à collecteur à vitesse variable.
Une telle machine convient par exemple dans le cas d'une chute d'eau à débit variable. La vitesse de la turbine varie dans le rapport de 1 à 2 par exemple, et l'on veut transformer la puissance mécanique en puissance électrique à tension et fréquence constantes.
La machine peut être réalisée en utilisant le groupe de ré- glage en cascade sur la partie de son diagramme de fonctionne- ment qui correspond à la marche en génératrice. Sans rien chan- ger aux connexions en moteur, on entraine le groupe au-dessus de la vitesse à vide que l'on aurait dans la marche en moteur; il fonctionne alors en génératrice sur le réseau, et la carac-
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téristique en génératrice peut être/déplacée parallèlement à elle-même pour obtenir, par son intersection avec la courbe cou- ple vitesse de la turbine, les différentes vitesses désirées. Oc réalise ce déplacement de la caractéristique en modifiant la po- sition relative des deux jeux de balais de la manière la plus judicieuse pour obtenir outre la vitesse désirée, le facteur de puissance le plus favorable.
'Pour atteindre ce résultat dans la marche en génératrice il convient que la grandeur et la phase de la tension résultan- te appliquée aux bagues du moteur d'induction principal varient suivant la loi suivante (fig. 4).
A la grande vitesse la tension résultante oa doit être ma- xima et avoir une phase déterminée suivant une direction repré- sentée par ox. Au synchronisme la tension résultante ob doit être réduite dans un certain rapport et décalée de 80 sur oa.
Enfin en basse vitesse la tension résultante doit être en oa' symétrique de oa. Aux vitesses intermédiaires l'extrémité du vecteur tension résultante doit être sur la courbe aba'.
Il est possible de réaliser une telle variation par un dé- calage symétrique de chacun des jeux de balais triphasés de cha- que collecteur, en utilisant deux changeurs de fréquence éta- blis pour des tensions radiales légèrement différentes U1 et U2 définies en grandeur par des relations.
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u 1 + U2 = oa .
1 ** 2 ob.
En effet 'ol,l = Ul et M2 =,u2l sont les deux tensions ra- diales (fig. 5).
Quand ces deux tensions sont dans l'axe vertical de la fi- gure la résultante est o u = OU 1 + ou2
Si on décale les deux vecteurs d'un même anglec en sens inverse. La tension résultante ou varie en grandeur et en phase-, Pourc= 90 les deux vecteurs seront opposés et la résul- tante sera
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0 LI = LI 112
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la loi da décalage indiquée ci-dessus sera donc bien réalisée.
Il est à remarquer que cette loi de décalage ne convient- pas dans le fonctionnement en moteur car le facteur de puissan- ce et le couple deviennent inacceptables pour les décalages supérieurs à [alpha]= 160 :les machines sont alors mal utilisées, car on ne peut varier la vitesse autant que la tension pour la- quelle elles sont établies le permettrait.
L'application d'un changeur double formé de deux machines légèrement différentes ne présente aucune difficulté, un trans- formateur unique à deux enroulements secondaires alimentant chacun des jeux de bagues du changeur.
On a représenté sur la fig. 6 du dessin ci-joint un mode de réalisation de l'invention.
A représente la génératrice asynchrone dont les bagues D sont connectées aux collecteurs M1 - M2 des deux changeurs C1 - C2 de telle façon que les deux tensions 'diamétrales t1 - t2, t'1 - t'2 soient mises en série. Les bagues B1 - B2 de chaéun des changeurs sont alimentées par les -enroulements'secondaires séparés d'un transformateur T.
Il y a lieu de remarquer en outre que la machine travaille à la grande vitesse dans des conditions défavorables, au voisi- nage de son couple de décrochage ; elle n'est pas susceptible d'une surcharge sensible.
L'invention remédie à cet inconvénient en prévoyant une in ductance dans le circuit d'alimentation des bagues du changeur double, en vue de maintenir une caractéristique favorable du couple jusqu'à la plus grande vitesse.
La fig. 7 représente la disposition de cette inductance.
Le groupe est identique à celui de la fig. 6. Une inductance L est connectée en série avec le primaire du transformateur d'ali mentation T des changeurs.