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" MACHINE DOUBLE A COLLECTEUR A COURANT MONOPHASE OU POLYPHASE (COMPENSEE A DEUX COLLECTEURS) POUR L'ALIMENTATION D'UN CIR-
CUIT A RESISTANCE VARIABLE "
Pour alimenter un circuit monophasé ou polyphasé à résistance ohmique ou inductive variable Z, avec un courant J qui, quelles que soient les variations de la dite résistance, soit approximativement proportionnel à un deuxième courant i, dont la valeur est déterminée par des causes extérieures,par conséquent à peu près égal à k.i (k étant une constante),on peut brancher ce circuit aux bornes de l'induit d'une machine à collecteur compensée et à excitation mixte,ayant deux en-
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roulements d'excitation. Le courant i peut avoir une fréquence constante ou variable, mais les fréquences des deux courants sont toujours égales entre elles.
L'un des enroulements d'exci- tation de la machine à collecteur est parcouru par le courant J de l'induit de cette machine, et est monté de telle manière que la tension induite par rotation par le champ du courant J dans le dit induit est déphasée par rapport au courant J d'un angle compris entre 90 et 270 , et s'élevant préférablement à 1800. La même règle de montage s'appliquera aussi dans l'ex- posé ci-après, à tous les enroulements d'excitation série.
Le nombre de spires de l'enroulement série doit être choisi assez grand pour qu'aveo le courant maximum demandé en marche normale, Jm = k.im, les ampères-tours AWhm du dit enroulement soient un multiple des ampères-tours AWm nécessaires pour induire dans l'armature, lorsque la résistance variable qui peut normalement se présenter atteint sa valeur maximum Zm, une tension égale à la chute de tension du courant Jm dans l'ensemble du circuit de la dite armature. La vitesse de la machine à collecteur peut être constante ou variable, elle ne doit toutefois pas tomber au point que les ampères-tours AWm atteignent le même ordre de grandeur que AWhm.
Le nombre de spires du second enroulement d'excitation de la machine, qui est traversé par le courant i, Il le courant d'excitation primaire " ,doit être choisi de telle façon que pour un courant im = Jm les ampères-tours a wm de cet enroulement soient égaux à la somme géométrique des am- pères-tours AWhm et AWm.
Dans ce qui suit, les ampères-tours de l'enroulement série seront toujours désignés, pour abréger, sous le nom d'am- pères-tours série, les ampères-tours du courant d'excitation primaire sous le nom d'ampères-tours primaires et les ampères- tours nécessaires à l'induction de la tension d'induit résul- tante existant réellement, sous le nom d'ampères-tours résul-
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tante.AWm étant faible par rapport à AWhm, on a approximati- vement awm # - AWhm.Si la résistance variable est inférieure ' à Zm les ampères-tours résultants AW sont, à égalité de cou- rant, plus faibles que AWm et peuvent également se négliger. on a par conséquent en général J # k.i.
Le poids de cuivre nécessaire pour les deux enrou- lements d'excitation de la machine à collecteur, correspond à la somme algébrique AW hm + awm;dans une machine de oons- truction usuelle, par contre, il ne correspondrait qu'aux ampères-tours résultants AWm, et ne serait par conséquent qu'une fraction du poids de cuivre nécessaire dans le cas de la machine excitatrice oonsidérée. Le poids et l'encombre- ment des enroulements d'excitation de la machine sont par con- séquent extrêmement grands par rapport à ceux d'une machine de construction normale et de même puissance, ce qui augmente parfois considérablement les dimensions et le prix de la ma- chine.
De plus, puisque les ampères-tours primaires du courant i sont également un multiple des ampères-tours résultants, la puissance d'excitation à fournir à l'enroulement d'excitation primaire est également un multiple de celle nécessaire pour des machines de construction normale. Pour arriver alors à ce que, même dans le cas où la fréquence, et par conséquent'la résistance de l'enroulement d'excitation primaire varient, le oourant d'exoitation primaire soit indépendant de ce qui se passe dans la machine et devienne par exemple proportionnel à la tension d'alimentation, on peut, comme on le sait, inter- caler en série avec l'enroulement d'excitation une forte résis- tance constante. Or l'ordre de grandeur de cette résistance et les pertes qu'elle détermine, augmentent avec la puissance d'excitation de la machine à collecteur.
Comme les pertes peuvent parfois dépasser les limites @
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acceptables, on a proposé de faire passer -le courant d'exci- tation primaire, non par un enroulement d'excitation de la machine à collecteur, mais par l'un des enroulements d'exci- tation d'une machine auxiliaire construite suivant les mêmes principes,et dont le circuit d'armature alimente l'enroulement -d'excitation primaire de la machine principale. La puissance d'excitation de la machine auxiliaire étant bien inférieure à oelle donnée par son armature et qui est égale à la puissan- ce d'excitation de la machine principale, les pertes dans la résistance constante intercalée se trouvent ainsi considéra- blement réduites.
La machine principale n'en demande pas moins un poids de cuivre considérable pour son exoitation.
Suivant l'invention, cet inconvénient est évité en fai- sant alimenter la résistance variable constituant la charge par les circuits d'armature des deux machines à collecteur montés en série, et en faisant exciter la première machine par son courant d'induit et par le courant d'excitation pri- maire i, tandis que l'enroulement d'excitation de la deu- xième machine est branché en dérivation sur la résistance de charge.
Ce mode de montage est représenté à la Fig.l qui est relative à un système polyphasé mais dont une phase seulement est figurée, pour plus de simplicité, 1 est la résistanoe variable dont les variations à self-induction constante peuvent être déterminées par exemple par un change- ment de fréquence ; et 3 sont les deux machines à oolleo- teur dont les circuits d'armature alimentent en série la ré- sistanoe 1. 4 est l'enroulement compensateur qui neutralise le champ de l'armature et 5 l'enroulement d'excitation série de la machine 2 ;
6 l'enroulement d'excitation de la même ma- chine, leqiel enroulement est traversé par le courant d'exoi- @
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tation primaire,, 7 est l'enroulement de compensation et 8 l'en- roulement d'excitation de la machine 3, lequel est raccordé à un point de la. résistance de charge 1, à savoir à celles des bornes de cette résistance qui sont connectées aveo la ma- chine 2. La liaison indiquée en pointillé sera expli- quée plus loin. 9 est la machine de commande actionnant les deux machines à collecteur et alimentée par un réseau quelconque 10. La vitesse peut également varier entre des limites quelconques, tant que les conditions énonoées oi après sont remplies.
Puisque la maohine 2 est excitée par le courant d'exci- tation primaire dans l'enroulement 6, son circuit d'induit est parcouru par un courant qui se ferme en partie sur le oir- cuit d'induit 1-7 de la machine 3, et en partie sur le air- ouit d'excitation 8 de cette même machine. La somme des ten- sions du circuit fermé 8-1-7 doit être nulle. Le courant qui parcourt le circuit d'excitation 8 est par conséquent dé- fini par la condition que la tension induite par lui dans l'induit de la machine doit être égale à la chute de tension totale dans le circuit 7-1-8.
La machine 3 doit être dimen- sionnée de telle sorte que pour n'importe quelle chute de tension pouvant se produire en marche normale dans la ré- sistance 1, le courant d'excitation de l'enroulement 8 dont la tension d'induit ramène à zéro la somme des. tensions du circuit 7-1-8, soit faible par rapport au courant de l'enrou- lement 1. Afin d'éviter l'auto-exoitation, il faut en out re aussi que le sens d'enroulement de l'enroulement 8 soit tel qu'nn courant circulant dans le dit circuit induise dans l'ar- mature de la machine 3 une tension qui soit déphasée par rap- port au courant d'un angle oompris entre 90 et 2700, et pré- férablement de 180 .
Si la machine 3 est prévue en outre de @
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telle sorte que dans quelque condition qu'elle puisse se trouver en marche de régime, sa tension d'excitation, et dès lors la tension aux bornes de l'enroulement 8, soit faible par rapport à la tension d'induit de la machine, la tension d'in- duit de la dite machine 3 sera approximativement égale à la ohute de tension dans la résistanoe 1. Dans le montage sui- vant la Fig. 1 la tension aux bornes de la machine 2 est égale à la tension d'excitation de l'enroulement 8,donc bien plus petite que la chute de tension dans la résistance 1.
Si cette résistance était alimentée uniquement par la ma- chine 2, la tension aux bornes de cette dernière serait par contre égale à la chute de tension dans la résistance. Le mon- tage proposé réduit donc considérablement la tension à induire dans l'armature de la machins 2, et par suite, les ampères tours résultants et la puissance qui sont nécessaires à son excitation.-Le nombre de spires de l'enroulement d'excitation série 5 doit à son tour âtre choisi de telle sorte que les am- pères-tours qu'elle produit soient constamment un multiple des ampères-tours résultants. Par conséquent, les ampères-tours de l'enroulement 5 sont à peu près égaux, mais de sens opposé, aux ampères-tours de l'enroulement 6.
Le courant de l'enroule- ment 5, et par suite aussi celui de la résistanoe 1, sont dès lors tous deux à peu près proportionnels au oourant d'exci- tation primaire de l'enroulement 6. Le nombre d'ampères-tours que doivent donner les enroulements 5 et 6, est grâce à la ré- duction des ampères-tours résultants de la machine, beaucoup plus faible que dans une excitatrice montée de la manière connue jusqu'ici. La machine 2 nécessite donc aussi beaucoup moins de cuivre pour son excitation.
Il en est de même pour la machine 3, dont les ampères-tours totaux d'excitation corres- pondent à sa tension d'induit. ,
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Dans le montage en conformité de la Fig. 1 deux in- fluences accessoires contrarient la proportionnalité désirée entre le oourant de l'enroulement 6 et celui de la résistan- ce 1. Ces deux influences perturbatrices peuvent bien être limitées par un choix correct des dimensions, mais, ne peu- vent pas être éliminées complètement. Le courant de la ré- sistanoe 1 diffère en effet de celui de l'enroulement 5 de la valeur du oourant de l'enroulement d'excitation 8;de plus, les ampères-tours de l'enroulement 5 diffèrent de ceux de l'enroulement 6 du nombre des ampères-tours résultants de la machine 2.
Les deux influences perturbatrices peuvent être supprimées approximativement par des dispositions complémen- taires. Effectivement, si le groupe de machines tourne à une vitesse constante et que la machine 3 travaille en dessous de la limite de saturation, le oourant de l'enroulement 8 est proportionnel à la tension induite dans l'armature de la machine 3, et par suite à peu près poroportionnel aussi à la tension existant aux bornes de la dite armature. L'in- fluence perturbatrice provenant du courant de l'enroule- ment d'excitation 8 peut par conséquent être supprimée en alimentant, suivant la Fig. 2, un enroulement supplémen- taire d'excitation 11 de la machine 2 avec un courant propor- tionnel à la tension d'induit de la machine 3.
La proportion- nalité entre la tension et le courant peut s'obtenir en inter- calant une résistance constante 12 de grandeur appropriée. Au surplus, les désignations de la Fig. 2 sont identiques à celles de la Fig. 1. Dans les deux figures, les ampères-tours de l'enroulement 6 sont déterminés par la même cause extérieure et sont par conséquent identiques dans les deux cas. Il en est de même des ampères-tours résultants de la machine,, qui sont déterminée par la tension d'armature à induire. Les fai- bles modifications qui les affectent par suite de la légère @
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EMI8.1
,.7 ......... f- variation du courant d'induit duea la, différence de montage entre les Fig.
I & 2, peuvent être négligées.Les ampères- tours de l'enroulement 5 dans la Fig. 2 diffèrent par con- séquent de ceux de la Fig. I de la valeur des ampères-tours de l'enroulement II. Ainsi dans la Fig. 2 le courant de l'en- roulement 5 diffère du courant correspondant de la Fig. I d'unequantité proportionnelle à la tension d'induit de la ma- chine 3 et avec un choix approprié des dimensions, cette quan- tité est égale au courant de l'enroulement 8. Le courant dans la résistance I de la Fig. 2 diffère aussi de la même quan- tité de celui de cette résistance dans la Fig. I. Etant donné que,dans le montage de la Fig. I, le courant de la résistance I s'écartait de cette même quantité de la valeur désirée, l'écart causé, dans le cas de la Fig.
I, par le courant de l'enroulement 8,est compensé par l'enroulement d'excitation II de la Fig. 2. L'écart provoqué par les ampères-tours ré- sultants de la machine 2 peut s'éviter en faisant exciter un enroulement d'excitation 13 de la machine par l'intermédiaire d'une forte résistance constante 14, avec un courant propor- tionnel à la tension d'induit de la machine. Si par un choix approprié de la résistance 14 et du nombre des spires de l'en- roulement,on donne aux ampères-tours de cet enroulement, pour un certain point de fonctionnement, une valeur égale aux am- pères-tours résultants de la machine 2, cette égalité sub- siste tant que la machine 2 travaille à vitesse constante et en dessous de la limite de saturation, pour toutes les valeurs que peuvent prendre le courant d'excitation primai- re et la résistance variable 1.
Or, si les ampères - tours de l'enroulement 13 sont égaux aux ampères-tours résultants de la machine 2,la somme géométrique des ampères-tours des enroulements 5,6 et II est nulle et l'influence nuisible des
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ampères-tours résultants de la machine se trouve supprimée.
Souvent il suffira d'éliminer seulement l'une des influen- ces perturbatrices énoncées. Les courants des enroulements
11 et 13 peuvent être tenus à une valeur négligeable. Celui de l'enroulement d'excitation 8 de la machine 3 peut finalement être diminué encore en dotant la machine 3 d'un enroulement supplémentaire d'excitation alimenté par un courant propor- tionnel à la tension d'induit de la machine.
Dans le montage suivant la Fig. 1, la tension d'in- duit de la machine 3 est,;:comme il a été dit plus haut, appro- ximativement égale à la chute de tension dans la résistanoe 1, et la tension d'induit de la machine 2 est égale à la ten- sion d'excitation de la machine 3, par conséquent extrêmement faible. Or il peut être avantageux de réduire la charge de tension de la machine 3 et d'augmenter celle de la machine 2, par exemple pour que la tension de la machine 3 n'atteigne pas une valeur inadmissible. La chute de tension dans la ré- sistance 1 pourrait se répartir d'une manière quelconque entre les deux machines en raccordant l'enroulement d'exoita- tation 8 non pas aux bornes de la résistance reliées aux bornes de l'induit de la machine 2, mais à un point queloonque de la résistance.
Comme la tension d'excitation de l'enroule- ment 8 est toujours minime, la tension entre les points de raccor- dement de l'enroulement d'excitation est également minime.
Si donc on relie l'enroulement d'excitation 8 au milieu de la résistance 1 comme indiqué en pointillé à la Fig. 1,-la tension d'induit de la machine 3 sera 'égale à la moitié de la chute de tension de la résistance 1, l'autre moitié de la chute de tension étant compensée par la machine 2.
De même que la machine unique à collecteur déjà con- nue, la machine double à collecteur proposée qui fait l'objet de l'invention, convient tout particulièrement à l'emploi comme @
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excitatrice double pour alimenter l'enroulement d'excitation de machines d'aval à collecteur branchées aux bagues de machines asynchrones. Le courant d'excitation primaire de l'excitatrice double est fixé par le fait que son enroule- ment d'excitation primaire est alimenté par l'intermédiaire de résistances ohmiques ou inductives au moyen de la tension aux bagies du moteur principal, ou même d'un moteur auxiliaire asynchrone, ou bien par la tension du collecteur d'un con- vertisseur de fréquence.
L'enroulement d'excitation primaire peut aussi être alimenté en série ou en parallèle au moyen de deux ou de plusieurs des dites sources de tension ou peut finalement aussi être divisé en plusieurs enroulements alimentés respec- tivement par les unes ou les autres des tensions précitées.
La tension aux bornes de chaque enroulement d'excita- tion de la machine d'aval à collecteur varie ( voir brevet allemand N 241:188 ) en fonotion du glissement suivant une courbe qui diffère, il est vrai, du di agramme de la tension aux bagues du moteur principal, mais qui peut néanmoins être établie de telle manière que l'écart maximum entre les deux tensions soit, dans toute l'étendue du domaine de réglage, bien inférieur à la tension d'excitation maximum de la ma- chine d'aval.
C'est pour cette raison qe,suîvant l'invention, la tension à fournir par l'excitatrice double pour alimenter l'enroulement d'excitation sera abaissée, en montant en série avec le circuit de l'induit de l'excitatrice double, la tension aux bagies du moteur primipal après l'avoir transformée le cas échéant d'une manière appropriée, de telle sorte que celle-oi fournisse une partie de la tension d'excitation de la machine d'aval.
Ce montage est montré à la Fig. 3, dans laquelle le courant d'excitation primaire est amené à l'exci- tatrice double à partir du collecteur d'un convertisseur.de fréquence par l'intermédiaire d'une résistance constante; le @
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circuit d'excitation primaire peut cependant aussi être excité au moyen de l'un des autres montages spécifiés ci- dessus.
1 est le réseau primaire, 2 la machine asynchrone,
3 sa machine d'aval à collecteur munie de l'enroulement con- pensateur 4 neutralisant le champ de l'induit et de l'enroule- ment d'excitation série 5. Dans certaines formes d'exécu- tion, ce dernier enroulement d'excitation peut aussi être sup- primé . 6 est l'enroulement d'excitation alimenté par l'exci- tatrice double 7-8.
9 est l'enroulement oompensateur de la machine 7, et 10 son enroulement série d'excitation, tandis que 11 est l'en- roulement d'excitation alimenté par le courant d'excitation primaire. 12 est l'enroulement compensateur de 1'excitatrice 8, et 13 l'enroulement d'excitation de celle-ci. L'enroule- ment 11 est raccordé, par l'intermédiaire d'une forte ré- sistance constante 16, au oolleoteur d'un convertisseur de fréquence 17 dont l'alimentation primaire est assurée par la tension du réseau par l'intermédiaire d'un transformateur 18. Le courant de ce circuit est par conséquent constant, même lorsque la résistance de l'enroulement 11 ohange par suite d'une variation de la fréquenoe de glissement du moteur prin- cipal.
Mais on peut toutefois donner à ce courant, en intensité et en phase, une valeur désirée qu elconque, par exemple en variant le rapport de transformation du transformateur 18.
Comme il a été expliqué précédemment, le courant de l'enrou- lement 6 est à peu près proportionnel à celui de l'enroule- ment 11, même lorsque la résistance induotive du premier varie fortement sous l'influence du glissement variable du no teur principal. En agissant sur le courant d'excitation primaire de la machine 7, on peut par oonséquent régler à volonté le courant de 1''enroulement 6, et, par suite, le glissement et la compensation de phase du moteur principal. Avec le glisse- @
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ment varie aussi la tension aux bornes de l'enroulement 6.
Lorsque le glissement est important et que cette tension est par suite très élevée, il est indispensable, tant que le transformateur 14, qui sera décrit plus loin, fait défaut, de dimensionner l'exoitatrioe double très largement pour pouvoir remplir les conditions indispensables à son bon fonctionne- ment qui ont été exposées plus haut. Mais les dimensions de l'excitatrice double peuvent être réduites considérablement si l'on intercale dans le circuit de son induit la tension aux bagues du moteur principal par l'intermédiaire du tram- formateur 14.
Même lorsque le transformateur 14 est à rap- port de transformation constant, le montage du dit transforma- teur et son rapport de transformation peuvent être choisis de telle façon que pour un glissement déterminé du moteur princi- pal, la tension secondaire du transformateur soit égale et de sens opposé à la tension d'excitation de l'enroulement 6, de telle sorte qu'à cette valeur du glissement la tension d'in- duit de la machine 8, qui est indispensable au maintien du courant de l'enroulement 6, devient presque nulle.
Si le glissement correspondant à cet état de choses est égal aux 5/6 environ du glissement maximum du moteur principal, la diffé- rence entre la tension d'excitation de l'enroulement 6 et la tension secondaire du transformateur 14 est, comme on le sait, dans toute l'étendue de réglage entre le glisse- ment maximum et le glissement zéro, beaucoup plus faible que la plus grande tension d'excitation pouvant se présenter dans l'enroulement 6 entre ces limites. Donc, toujours entre les mêmes limites, la tension maximum nécessaire à l'excita- trice 8 pour maintenir dans l'enroulement 6 le courant imposé par le courant d'excitation primaire de la machine 7, est également beaucoup plis faible que si le transformateur 14 n'existait pas.
Si, lorsque le glissement varie, on modifie le
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rapport de transformation du transformateur 14, la tension d'induit nécessaire de la machine 8 peut encore être abaissée davantage. Mais si le glissement change de signe sans que le montage soit modifié, la différence entre la tension d'excita- tion de l'enroulement 6 et la tension secondaire du transforma- teur 14 est plus grande que la tension de l'enroulement 6.
Lorsque le signe du glissement est variable, la présence du transformateur 14 dans le circuit n'a dès lors pas d'utilité à moins que, à chaque passage par la vitesse synchrone, l'on n'inverse le sens du bobinage de son enroulement primaire ou de son enroulement secondaire, de telle sorte que sa tension secondaire, qu'elle soit hypersynohrone ou hyposynohrone, soit de signe opposé à la tension d'excitation de l'enroule- ment 6. C'est pourquoi dans la Fig. 3, l'enroulement secon- daire du transformateur 14 est calculé pour le double de la tension nécessaire, et l'une des extrémités du circuit extérieur est connectée avec le milieu de l'enroulement, tandis que l'autre extrémité est reliée, suivant la position des interrupteurs 15a et 15b, à l'une ou l'autre des extré- mités de l'enroulement.
Le montage correspondant est possible aussi en faisant l'inversion sur l'enroulement primaire. L'in- terrup teur 15c permet de court-circuiter le transformateur,ce qui peut être avantageux dans le voisinage de la vitesse synchrone. Pour cette manoeuvre, il est utile d'ouvrir les interrupteurs 15a et 15b. Au lieu de oourt-oirouiter le secon- daire du transformateur, on peut aussi, dans le voisinage du synchronisme, couper son enroulement primaire d'avec lés bagnes de contact et le mettre en court-circuit. 19 est le moteur actionnant l'excitatrice double.
Les pales auxiliaires de la machine d'aval à collec- teur sont, comme on le sait, excités souvent par un courant proportionnel aux ampères-tours résultants qui existent dans les pales principaux de la machine d'aval. Pour une position de @
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phase donnée des ampères-tours sur les pôles principaux, le courant des p8les auxiliaires doit,, lorsque le glissement est négatif, avoir un sens opposé à celui qu'il a lorsque le glissement est positif. Si les ampères-tours de la machine secondaire sont, comme dans la Fig. 3, la resultante des am- pères-tours des enroulements 5 et 6, le courant des pales auxiliaires doit également contenir des composantes corres- pondantes.
Dans la Fig. 3, le oourant primaire du transfor- mateur 14 est proportionnel au courant de l'enroulement 6, et par suite de l'inversion au circuit secondaire du transforma- teur, lorsque le glissement est négatif, son sens par rap- port au courant de l'enroulement 6 est opposé à celui qu'il a aveo un glissement positif. Si l'inversion du transformateur 14 est effectuée non pas au secondaire, mais au primaire,ce qui vient d'être dit s'applique au courant primaire du trans- formateur qui circule avant l'interrupteur. Le courant pri- maire du transformateur 14 peut dès lors servir à l'excita- tion des pôles auxiliaires de la machine d'aval. Il n'est pas nécessaire d'inverser l'enroulement des pales auxiliaires au passage par le synchronisme .
Enfin, le courant primaire du transformateur 14 peut être augmenté d'une composante propor- tionnelle aux ampères-tours de l'enroulement d'excitation 5 de la machine d'aval, de telle sorte que le dit courant devient proportionnel aux ampères-tours totaux d'excitation de la machine d'aval à collecteur 3. Tel est le cas lorsque le transformateur 14 est muni d'un troisième enroulement parcouru par le courant d'induit du moteur principal.
Puisque, ab- straction faite des ampères-tours magnétisants, les ampères- tours de l'enroulement primaire du transformateur sont égaux et de signe opposé, la somme géométrique des ampères-tours des enroulements secondaire et tertiaire, le courant primaire du transformateur est, lui aussi, proportionnel aux ampères - tours résultants de la machine d'aval, si l'enroulement secon-
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daire et l'enroulement tertiaire du transformateur ont leurs nombres de spires dans le même rapport que les nombres de spires des enroulements 6 et 5 de la machine d'aval.
Si l'in- version du transformateur 14 a lieu du coté secondaire, il est indispensable d'inverser aussi le sens du courant de l'enrou- lement tertiaire dès que le signe du glissement change. Comme le courant du moteur principal est généralement très élevé, il est plus facile de l'inverser en ne disant pas passer le courait de l'induit directement dans l'enroulement tertiaire, mais seu- lement après l'avoir préalablement transformé, à l'aide d'un transformateur spécial, en un courant d'intensité moindre,
Au lieu d'amener le courant d'induit à un troi- sième enroulement du transformateur 14, on peut enfin le super- poser dais l'enroulement secondaire de ce dernier, au cou- rant de l'enroulement 6 de la machine d'aval.
On obtient ainsi le montage de la Fig. 4, dans laquelle, pour plus de simpli- cité, on n'a pas représenté l'excitatrice double, mais seule- ment la partie extérieure du circuit de son induit. Les dési- gnations sont les mêmes que dans la Fig. 3. 22 est le trans- formateur qui abaisse l'intensité du courant d'induit du mo- teur principal. Son enroulement secondaire est à phases ouver- tes avec une extrémité reliée au centre de l'enroulement secondaire du transformateur 14, et l'autre extrémité reliée à la borne commune des interrupteurs 15a et 15b. L'intensité du courant de l'enroulement 6 est déterminée par les excita- trices.
Le courant secondaire du transformateur 22 se ferme dès lors, suivant la position des interrupteurs, par l'un ou l'autre des interrupteurs 15a et 15b. Dans l'une des moitiés de l'enroulement secondaire du transformateur 14 vient par oon- séquent se superposer au oourant de l'enroulement 6 un courant qui, lorsque le transformateur 22 est convenablement dimensionné est au courant du dit enroulement 6 dans le même rapport que les ampères-tours des enroulements 5 et 6 respectivement.. Le
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courant primaire du transformateur 14 est par conséquent pro- portionnel aux ampères-tours résultants de la machine d'aval 3.
Lorsque le glissement change de signe, le courant, par suite de la manoeuvre des interrupteurs 15a et 15b, change de di- rection par rapport aux ampères-tours résultants de la ma- chine 3. il peut donc exciter, sans manoeuvres de couplage .supplémentaire, les pâles auxiliaires de la machine d'aval par l'intermédiaire de l'enroulement 20. Dans le voisinage du synchronisme, on peut couper l'excitation des pôles auxi- liaires en ouvrant l'interrupteur 21 et supprimer ainsi l'ac- tion du transformateur 14. Il est utile de oourt-cirouiter en même temps son enroulement primaire ou son enroulement secondaire.
Le fonctionnement des interrupteurs 15 et 21 peut être assuré automatiquement, 'par exemple a l'aide d'un @@ teur asynchrone raccordé aux bagues du moteur principal de telle façon que son couple-moteur change de sens avec .Le signe du glissement du moteur principal. Si la manoeuvre des inter- rupteurs ne doit se l'aire que pour un glissement supérieur à, , une valeur donnée, le couple du moteur ne doit atteindre que pour ce glissement la valeur nécessaire à la manoeuvre de l'in- terrupteur. Puisque dans la Fig. 3, le courant d'excitation pri- maire de l'enroulement 11 est proportionnel au courant de l'enroulement 6, ce courant d'excitation primaire peut égale- nient s'utiliser directement ou indirectement à l'ex- citation des pôles auxiliaires.
Pour obtenir une commutation favorable, on peut aussi exciter les pales auxiliaires de la machine d'aval par un courant proportionnel à la tension d'excitation de la dite machine d'aval. A cet effet, l'enroulement d'excitation des pôles auxiliaires peut être raccordé, à travers une résistance constante, aux bornes de l'enroulement d'excitation 6 (Fig.3) de la machine d'aval, de manière qu'il se trouve en dérivation /
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sur le circuit d'excitation de la maohine d'aval. Comme sou- vent le courant de l'enroulement d'excitation des ôles au- xiliaires n'a pas une valeur négligeable, il faut veiller en même temps à ce que, du fait du raccordement de cet enrou- lement, le courant d'excitation de l'enroulement 6 ne s'é- carte pas de la valeur imposée par l'excitatrice double.
Ce risque est évité si l'enroulement d'excitation des pôles auxi- liaires est branché à celles des bornes de l'enroulement d'exci- tation 6, qui sont reliées à l'induit de l'excitatrice 8 (Fig.3) c'est-à-dire si le dit enroulement d'excitation des pôles auxiliaires est raccordé aux conducteurs reliant entre eux les enroulements 6 et 12. Le courant de l'enroulement 6 doit effectivement, comme on s'en rappela, être proportion- nel au courant d'excitation primaire de l'enroulement 11, le- quel est lui-même tout au moins approximativement propor- tionnel au courant de l'enroulement -10.
Le fait de dériver un courant d'intensité quelconque entre l'enroulement 6 et l'enroulement 12 ne changeant pas le rapport entre' les courants des enroulements 6 et 10, on peut des lors prélever en ce point un courant d'une valeur quelconque pour l'alimentation des pales auxiliaires, sans que le courant de l'enroulement 6 s'en trouve modifié. Etant donné qpe, dans l'exemple re- présenté à la Fig. 3, la tension aux bornes de l'enroulement 13 est très faible, la tension aux conducteurs de connexion 6-12 est, lorsque l'interrupteur 15o est fermé, approxima- tivement égale à la tension de l'enroulement 6 . Dans un circuit de résistance constante branché sur la connexion 6-12 circule par conséquent un courant proportionnel à la tension de l'enroulement d'excitation 6.
Si, au contraire, l'inter- rupteur 15a ou 15b étant fermé, on ouvre l'interrupteur 15c, la tension de l'enroulement 6 diffère de celle régnant aux con- nexions 6-12, de la tension secondaire du transformateur 14,
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de sorte que le courant du circuit d'excitation des pôles auxiliaires à résistance constante qui est raccordé au con- ducteur 6-12, cesse également d'être proportionnel à la tension d'excitation de la machine d'aval; mais ce courant est proportionnel à la différence entre la tension d'excitation de l'enroulement 6 et la tension secondaire du transforma- teur 14.
Pour supprimer l'influence de Ia tension secondaire du transformateur 14 sur le courant du circuit d'excitation des pôles auxiliaires de la machine d'aval, qui est raccordé à la connexion 6-12, il suffit de branoher le transforma- teur 14 non pas, comme l'indique le dessin, entre les enroule- ments 6 et 10, mais entre les points de raccordement du cir- cuit d'excitation des pôles auxiliaires et l'enroulement 12.
Alors la tension aux bornes du circuit d'excitation des p8- les auxiliaires est à peu près égale à la tension de l'enrou- lement d'excitation 6, quelle que soit la tension secondaire du transformateur 14.
Dans certains cas, il peut être avantageux de faire passer le 'courant de l'induit du moteur principal dans un en- roulement d'excitation supplémentaire de l'excitatrice 7 (Fig.3). Les ampères-tours de l'enroulement 11 étant imposés par des causes extérieures, et le nombre des ampères-tours résultants de la machine 7 étant toujours faible, il est évi- dent que si un enroulement d'excitation supplémentaire produit dans la machine une composante supplémentaire d'ampères-tours proportionnelle au courant d'induit du moteur principal, les ampères-tours de l'enroulement série 10 doivent varier de la même quantité ;
le courant de l'enroulement 6 de la machine d'aval devient ainsi fonction du courant d'induit du moteur principal, de telle sorte que même sans l'adjonction d'un enroulement d'excitation série spécial à la machine d'aval,les
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"DOUBLE MACHINE WITH A SINGLE-PHASE OR POLY-PHASE CURRENT COLLECTOR (COMPENSATED WITH TWO COLLECTORS) FOR THE POWER SUPPLY OF A CIR-
VARIABLE RESISTANCE COOKED "
To supply a single-phase or polyphase circuit with variable ohmic or inductive resistance Z, with a current J which, whatever the variations of said resistance, is approximately proportional to a second current i, the value of which is determined by external causes, consequently approximately equal to ki (k being a constant), one can connect this circuit to the terminals of the armature of a machine with compensated collector and with mixed excitation, having two en-
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excitation bearings. The current i can have a constant or variable frequency, but the frequencies of the two currents are always equal to each other.
One of the excitation windings of the collector machine is traversed by the current J of the armature of this machine, and is mounted in such a way that the voltage induced by rotation by the field of the current J in the said armature is out of phase with respect to the current J by an angle of between 90 and 270, and preferably amounting to 1800. The same assembly rule will also apply in the discussion below, to all windings d excitement series.
The number of turns of the series winding must be chosen large enough so that with the maximum current demanded in normal operation, Jm = k.im, the ampere-turns AWhm of said winding are a multiple of the ampere-turns AWm necessary for induce in the armature, when the variable resistor which can normally be present reaches its maximum value Zm, a voltage equal to the voltage drop of the current Jm in the entire circuit of said armature. The speed of the collector machine can be constant or variable, however, it should not drop to the point that the ampere-turns AWm reach the same order of magnitude as AWhm.
The number of turns of the second excitation winding of the machine, which is crossed by the current i, Il the primary excitation current ", must be chosen such that for a current im = Jm the ampere-turns a wm of this winding are equal to the geometric sum of the ampere-turns AWhm and AWm.
In what follows, the ampere-turns of the series winding will always be referred to, to abbreviate, under the name series ampere-turns, the ampere-turns of the primary excitation current under the name of amperes- primary turns and the ampere-turns required to induce the actual resulting armature voltage, known as the resulting ampere-turns.
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Aunt.AWm being small compared to AWhm, we have approximately awm # - AWhm. If the variable resistance is less than Zm the resulting ampere-turns AW are, at equal current, lower than AWm and can also neglect themselves. we therefore generally have J # k.i.
The weight of copper necessary for the two excitation windings of the collector machine corresponds to the algebraic sum AW hm + awm; in a conventional construction machine, on the other hand, it would only correspond to amperes- resulting turns AWm, and would therefore be only a fraction of the weight of copper required in the case of the exciting machine considered. The weight and bulk of the excitation windings of the machine are therefore extremely large compared to those of a machine of normal construction and of the same power, which sometimes considerably increases the dimensions and the cost of the machine. the machine.
In addition, since the primary ampere-turns of current i are also a multiple of the resulting ampere-turns, the excitation power to be supplied to the primary excitation winding is also a multiple of that required for machines of normal construction. . In order to arrive then that, even in the case where the frequency, and consequently the resistance of the primary excitation winding vary, the primary operating current is independent of what is happening in the machine and becomes by For example, proportional to the supply voltage, it is possible, as we know, to interpose in series with the excitation winding a high constant resistance. Now, the order of magnitude of this resistance and the losses it determines increase with the excitation power of the collector machine.
As losses can sometimes exceed the limits @
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acceptable, it has been proposed to pass the primary excitation current, not through an excitation winding of the collector machine, but through one of the excitation windings of an auxiliary machine constructed according to the same principles, and the armature circuit of which supplies the primary excitation winding of the main machine. The excitation power of the auxiliary machine being much less than that given by its armature and which is equal to the excitation power of the main machine, the losses in the constant resistance inserted are thus considerably reduced.
The main machine nonetheless requires a considerable weight of copper for its operation.
According to the invention, this drawback is avoided by causing the variable resistor constituting the load to be supplied by the armature circuits of the two collector machines mounted in series, and by causing the first machine to be excited by its armature current and by the primary excitation current i, while the excitation winding of the second machine is shunted on the load resistor.
This mode of assembly is represented in Fig.l which relates to a polyphase system but of which only one phase is shown, for simplicity, 1 is the variable resistanoe whose variations at constant self-induction can be determined for example by a change in frequency; and 3 are the two collector machines whose armature circuits feed in series the resistanoe 1. 4 is the compensating winding which neutralizes the armature field and 5 the series excitation winding of the armature. machine 2;
6 the excitation winding of the same machine, the winding is crossed by the output current.
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primary station, 7 is the compensation winding and 8 the excitation winding of the machine 3, which is connected to a point of the. load resistor 1, namely to those of the terminals of this resistor which are connected with machine 2. The connection indicated in dotted lines will be explained later. 9 is the control machine operating the two collector machines and supplied by any network 10. The speed can also vary between any limits, as long as the conditions set out below are met.
Since the maohine 2 is excited by the primary excitation current in the winding 6, its armature circuit is traversed by a current which partly closes on the armature circuit 1-7 of the machine. 3, and partly on the excitation air 8 of the same machine. The sum of the voltages of the closed circuit 8-1-7 must be zero. The current flowing through the excitation circuit 8 is therefore defined by the condition that the voltage induced by it in the armature of the machine must be equal to the total voltage drop in the circuit 7-1-8.
Machine 3 must be dimensioned such that for any voltage drop that may occur in normal operation in resistor 1, the excitation current of winding 8, the armature voltage of which returns to zero the sum of. voltages of circuit 7-1-8, i.e. low compared to the current of winding 1. In order to avoid self-exploitation, it is also necessary that the direction of winding of winding 8 or such that a current flowing in the said circuit induces in the frame of the machine 3 a voltage which is out of phase with respect to the current by an angle between 90 and 2700, and preferably 180.
If machine 3 is also provided for @
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such that under whatever condition it may be running, its excitation voltage, and therefore the voltage across the winding 8, is low compared to the armature voltage of the machine, the induced voltage of said machine 3 will be approximately equal to the voltage drop in resistance 1. In the assembly according to FIG. 1 the voltage at the terminals of machine 2 is equal to the excitation voltage of winding 8, therefore much smaller than the voltage drop across resistor 1.
If this resistor were supplied only by machine 2, the voltage across the latter would on the other hand be equal to the voltage drop across the resistor. The proposed assembly therefore considerably reduces the voltage to be induced in the armature of the machine 2, and consequently the resulting ampere turns and the power which are necessary for its excitation. The number of turns of the winding d ' Series 5 excitation must in turn be chosen such that the ampere-turns it produces are constantly a multiple of the resulting ampere-turns. Therefore, the ampere-turns of winding 5 are roughly equal, but in opposite direction, to the ampere-turns of winding 6.
The current of winding 5, and therefore also that of resistor 1, are therefore both roughly proportional to the primary excitation current of winding 6. The number of ampere-turns which the windings 5 and 6 must give, is thanks to the reduction in the resulting ampere-turns of the machine, much lower than in an exciter mounted in the manner known heretofore. Machine 2 therefore also requires much less copper for its excitation.
The same is true for machine 3, the total excitation ampere-turns of which correspond to its armature voltage. ,
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In the assembly in accordance with FIG. 1 two accessory influences counteract the desired proportionality between the current of winding 6 and that of resistor 1. These two disturbing influences can well be limited by a correct choice of dimensions, but cannot be completely eliminated. The current of the resistanoe 1 differs in fact from that of the winding 5 by the value of the current of the excitation winding 8; moreover, the ampere-turns of the winding 5 differ from those of the winding 6 of the number of resulting ampere-turns of the machine 2.
The two interfering influences can be approximately suppressed by additional provisions. Indeed, if the group of machines rotates at a constant speed and machine 3 works below the saturation limit, the current of winding 8 is proportional to the voltage induced in the armature of machine 3, and by more or less porortional also to the voltage existing at the terminals of said reinforcement. The disturbing influence from the current of the excitation winding 8 can therefore be suppressed by supplying, according to FIG. 2, an additional excitation winding 11 of machine 2 with a current proportional to the armature voltage of machine 3.
The proportionality between voltage and current can be obtained by interposing a constant resistor 12 of suitable magnitude. In addition, the designations of FIG. 2 are identical to those of FIG. 1. In both figures, the ampere-turns of winding 6 are determined by the same external cause and are therefore identical in both cases. The same is true of the resulting ampere-turns of the machine, which are determined by the armature voltage to be induced. The slight modifications which affect them as a result of the slight @
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EMI8.1
, .7 ......... f- variation of the armature current duea la, assembly difference between Figs.
I & 2, can be neglected. The ampere-turns of winding 5 in Fig. 2 therefore differ from those of FIG. I of the value of the ampere-turns of the winding II. Thus in FIG. 2 the current of the winding 5 differs from the corresponding current of FIG. I of an amount proportional to the armature voltage of machine 3 and with an appropriate choice of dimensions, this amount is equal to the current of winding 8. The current in resistor I of FIG. 2 also differs by the same amount from that of this resistor in FIG. I. Since, in the assembly of FIG. I, the current of resistor I deviated by this same amount from the desired value, the deviation caused, in the case of Fig.
I, by the current of the winding 8, is compensated by the excitation winding II of FIG. 2. The deviation caused by the resulting ampere-turns of the machine 2 can be avoided by causing an excitation winding 13 of the machine to be excited by means of a strong constant resistance 14, with a corresponding current. - proportional to the armature voltage of the machine. If by an appropriate choice of resistance 14 and of the number of turns of the winding, we give the ampere-turns of this winding, for a certain operating point, a value equal to the ampere-turns resulting from the machine 2, this equality remains as long as machine 2 works at constant speed and below the saturation limit, for all the values that the primary excitation current and variable resistor 1 can take.
Now, if the amperes-turns of winding 13 are equal to the resulting ampere-turns of machine 2, the geometric sum of the ampere-turns of windings 5,6 and II is zero and the harmful influence of
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resulting ampere-turns of the machine is eliminated.
Often it will be sufficient to eliminate only one of the disruptive influences stated. Windings currents
11 and 13 can be held to a negligible value. That of the excitation winding 8 of the machine 3 can finally be further reduced by providing the machine 3 with an additional excitation winding supplied with a current proportional to the armature voltage of the machine.
In the assembly according to FIG. 1, the induced voltage of machine 3 is,;: as said above, approximately equal to the voltage drop across resistor 1, and the armature voltage of machine 2 is equal to the excitation voltage of the machine 3, therefore extremely low. However, it may be advantageous to reduce the tension load of the machine 3 and to increase that of the machine 2, for example so that the tension of the machine 3 does not reach an unacceptable value. The voltage drop across resistor 1 could be distributed in any way between the two machines by connecting the operating winding 8 not to the terminals of the resistor connected to the terminals of the armature of the machine. 2, but to some degree of resistance.
Since the excitation voltage of winding 8 is always minimal, the voltage between the connection points of the excitation winding is also minimal.
If therefore we connect the excitation winding 8 to the middle of the resistor 1 as indicated in dotted lines in FIG. 1, -the armature voltage of machine 3 will be equal to half the voltage drop of resistor 1, the other half of the voltage drop being compensated by machine 2.
Like the single collector machine already known, the proposed double collector machine which is the subject of the invention is particularly suitable for use as a collector.
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Double exciter to supply the excitation winding of downstream collector machines connected to the rings of asynchronous machines. The primary excitation current of the double exciter is fixed by the fact that its primary excitation winding is supplied through ohmic or inductive resistors by means of the voltage at the main motor's baggage, or even d an asynchronous auxiliary motor, or by the voltage of the collector of a frequency converter.
The primary excitation winding can also be supplied in series or in parallel by means of two or more of said voltage sources or can finally also be divided into several windings supplied respectively by one or the other of the aforementioned voltages. .
The voltage at the terminals of each excitation winding of the downstream collector machine varies (see German patent N 241: 188) according to the slip following a curve which differs, it is true, from the diagram of the voltage. to the bushings of the main motor, but which can nevertheless be established in such a way that the maximum deviation between the two voltages is, over the entire range of adjustment, much lower than the maximum excitation voltage of the machine downstream.
It is for this reason qe, following the invention, the voltage to be supplied by the double exciter to supply the excitation winding will be lowered, going up in series with the armature circuit of the double exciter, the voltage at the bags of the primary motor after having transformed it if necessary in an appropriate manner, so that this one supplies part of the excitation voltage of the downstream machine.
This assembly is shown in FIG. 3, wherein the primary excitation current is supplied to the dual exciter from the collector of a frequency converter via a constant resistance; the @
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The primary excitation circuit can, however, also be excited by means of one of the other arrangements specified above.
1 is the primary network, 2 the asynchronous machine,
3 its collector downstream machine provided with the condenser winding 4 neutralizing the field of the armature and the series 5 excitation winding. In certain embodiments, the latter winding d excitement can also be suppressed. 6 is the excitation winding supplied by the double exciter 7-8.
9 is the compensator winding of the machine 7, and 10 its excitation series winding, while 11 is the excitation winding supplied by the primary excitation current. 12 is the compensating winding of the exciter 8, and 13 is the excitation winding thereof. The winding 11 is connected, by means of a high constant resistance 16, to the motor of a frequency converter 17, the primary supply of which is ensured by the voltage of the network through the intermediary of a transformer 18. The current of this circuit is therefore constant even when the resistance of the winding 11 changes due to a variation in the slip frequency of the main motor.
However, we can give this current, in intensity and in phase, any desired value whatever, for example by varying the transformation ratio of transformer 18.
As explained previously, the current of winding 6 is roughly proportional to that of winding 11, even when the inductive resistance of the former varies greatly under the influence of the variable slip of the notor. main. By acting on the primary excitation current of the machine 7, it is therefore possible to adjust at will the current of the winding 6, and, consequently, the slip and phase compensation of the main motor. With the glide- @
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The voltage at the terminals of winding 6 also varies.
When the slip is significant and that this voltage is therefore very high, it is essential, as long as the transformer 14, which will be described later, is lacking, to size the double exploitatrioe very widely in order to be able to meet the conditions essential for its proper operation which were explained above. But the dimensions of the double exciter can be reduced considerably if the voltage at the rings of the main motor is interposed in the circuit of its induced by means of the tramformator 14.
Even when the transformer 14 is at constant transformation ratio, the mounting of said transformer and its transformation ratio can be chosen such that for a determined slip of the main motor, the secondary voltage of the transformer is equal. and in the opposite direction to the excitation voltage of the winding 6, so that at this value of the slip the voltage induced by the machine 8, which is essential to maintain the current of the winding 6 , becomes almost zero.
If the slip corresponding to this state of affairs is equal to about 5/6 of the maximum slip of the main motor, the difference between the excitation voltage of winding 6 and the secondary voltage of transformer 14 is, as we can see, knows, over the entire range of adjustment between maximum slip and zero slip, much lower than the greatest excitation voltage which can occur in winding 6 between these limits. So, always between the same limits, the maximum voltage necessary for the exciter 8 to maintain in the winding 6 the current imposed by the primary excitation current of the machine 7, is also much lower than if the transformer 14 did not exist.
If, when the slip varies, we modify the
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transformation ratio of transformer 14, the necessary armature voltage of machine 8 can be further lowered. But if the slip changes sign without the assembly being modified, the difference between the excitation voltage of winding 6 and the secondary voltage of transformer 14 is greater than the voltage of winding 6.
When the sign of the slip is variable, the presence of the transformer 14 in the circuit is therefore of no use unless, at each passage through the synchronous speed, the direction of the winding of its winding is reversed. primary or its secondary winding, such that its secondary voltage, whether hypersynohrone or hyposynohrone, is of opposite sign to the excitation voltage of the winding 6. This is why in FIG. 3, the secondary winding of transformer 14 is calculated for double the voltage required, and one end of the outer circuit is connected with the middle of the winding, while the other end is connected, following the position of switches 15a and 15b, at one or the other of the ends of the winding.
The corresponding assembly is also possible by reversing the primary winding. The switch 15c makes it possible to short-circuit the transformer, which can be advantageous in the vicinity of the synchronous speed. For this maneuver, it is useful to open the switches 15a and 15b. Instead of bypassing the secondary of the transformer, it is also possible, in the vicinity of synchronism, to cut off its primary winding with the contact rings and put it in a short circuit. 19 is the motor driving the double exciter.
The auxiliary blades of the downstream collector machine are, as is known, often excited by a current proportional to the resulting ampere-turns which exist in the main blades of the downstream machine. For a position of @
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given phase of the ampere-turns on the main poles, the current of the auxiliary poles must, when the slip is negative, have a direction opposite to that which it has when the slip is positive. If the ampere-turns of the secondary machine are, as in Fig. 3, as a result of the ampere-turns of windings 5 and 6, the current of the auxiliary blades must also contain corresponding components.
In Fig. 3, the primary current of transformer 14 is proportional to the current of winding 6, and as a result of the inversion in the secondary circuit of the transformer, when the slip is negative, its direction relative to the current of winding 6 is opposite to that which it has aveo a positive slip. If the inversion of transformer 14 is effected not at the secondary, but at the primary, what has just been said applies to the primary current of the transformer which flows before the switch. The primary current of transformer 14 can therefore be used to excite the auxiliary poles of the downstream machine. It is not necessary to reverse the winding of the auxiliary blades when passing through the synchronism.
Finally, the primary current of transformer 14 can be increased by a component proportional to the ampere-turns of the excitation winding 5 of the downstream machine, so that said current becomes proportional to the ampere-turns. excitation totals of the downstream collector machine 3. This is the case when the transformer 14 is provided with a third winding through which the armature current of the main motor passes.
Since, excluding the magnetizing ampere-turns, the ampere-turns of the primary winding of the transformer are equal and of opposite sign, the geometric sum of the ampere-turns of the secondary and tertiary windings, the primary current of the transformer is, it too, proportional to the resulting amperes - turns of the downstream machine, if the secondary winding
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daire and tertiary winding of the transformer have their numbers of turns in the same ratio as the numbers of turns of windings 6 and 5 of the downstream machine.
If the inversion of transformer 14 takes place on the secondary side, it is essential to also invert the direction of the current of the tertiary winding as soon as the sign of the slip changes. As the main motor current is generally very high, it is easier to reverse it by not saying to pass the armature current directly into the tertiary winding, but only after having previously transformed it, to the '' using a special transformer, in a lower current,
Instead of bringing the armature current to a third winding of the transformer 14, it can finally be superposed on the secondary winding of the latter, on the current of the winding 6 of the transformer. downstream.
The assembly of FIG. 4, in which, for the sake of simplicity, the double exciter is not shown, but only the external part of the armature circuit. The designations are the same as in FIG. 3. 22 is the transformer which lowers the intensity of the armature current of the main motor. Its secondary winding is open-phase with one end connected to the center of the secondary winding of transformer 14, and the other end connected to the common terminal of switches 15a and 15b. The current strength of winding 6 is determined by the exciters.
The secondary current of transformer 22 therefore closes, depending on the position of the switches, by one or the other of the switches 15a and 15b. In one of the halves of the secondary winding of the transformer 14 there is therefore superimposed on the current of the winding 6 a current which, when the transformer 22 is suitably sized, is at the current of the said winding 6 in the same ratio. than the ampere-turns of windings 5 and 6 respectively.
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primary current of transformer 14 is therefore proportional to the resulting ampere-turns of downstream machine 3.
When the slip changes sign, the current, as a result of the operation of the switches 15a and 15b, changes direction with respect to the resulting ampere-turns of the machine 3. it can therefore be excited, without coupling maneuvers. additional, the auxiliary blades of the downstream machine via the winding 20. In the vicinity of synchronism, the excitation of the auxiliary poles can be cut by opening the switch 21 and thus suppress the ac. - tion of the transformer 14. It is useful to oourt-cirouiter at the same time its primary winding or its secondary winding.
The operation of the switches 15 and 21 can be ensured automatically, for example by means of an asynchronous motor connected to the rings of the main motor so that its motor torque changes direction with the sign of the sliding of the motor. main engine. If the operation of the switches must only be done for a slip greater than,, a given value, the motor torque must only reach for this slip the value necessary for the operation of the switch. Since in Fig. 3, the primary excitation current of winding 11 is proportional to the current of winding 6, this primary excitation current can also be used directly or indirectly for excitation of the auxiliary poles. .
To obtain favorable switching, it is also possible to excite the auxiliary blades of the downstream machine by a current proportional to the excitation voltage of said downstream machine. For this purpose, the excitation winding of the auxiliary poles can be connected, through a constant resistance, to the terminals of the excitation winding 6 (Fig. 3) of the downstream machine, so that it is in bypass /
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on the downstream maohine excitation circuit. As the current of the excitation winding of the auxiliary poles is often not insignificant, it must be ensured at the same time that, due to the connection of this winding, the current of excitation of winding 6 does not depart from the value imposed by the double exciter.
This risk is avoided if the excitation winding of the auxiliary poles is connected to those of the terminals of the excitation winding 6, which are connected to the armature of the exciter 8 (Fig. 3). that is to say if the said excitation winding of the auxiliary poles is connected to the conductors interconnecting the windings 6 and 12. The current of the winding 6 must indeed, as we remembered, be proportional- nel to the primary excitation current of winding 11, which itself is at least approximately proportional to the current of winding -10.
The fact of deriving a current of any intensity between the winding 6 and the winding 12 does not change the ratio between 'the currents of the windings 6 and 10, it is therefore possible to take at this point a current of any value. for supplying the auxiliary blades, without the current of winding 6 being modified. Given qpe, in the example shown in FIG. 3, the voltage at the terminals of the winding 13 is very low, the voltage at the connecting conductors 6-12 is, when the switch 15o is closed, approximately equal to the voltage of the winding 6. In a constant resistance circuit connected to connection 6-12 therefore flows a current proportional to the voltage of the excitation winding 6.
If, on the contrary, switch 15a or 15b being closed, switch 15c is opened, the voltage of winding 6 differs from that prevailing at connections 6-12, from the secondary voltage of transformer 14,
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so that the current of the excitation circuit of the constant resistance auxiliary poles which is connected to the conductor 6-12, also ceases to be proportional to the excitation voltage of the downstream machine; but this current is proportional to the difference between the excitation voltage of winding 6 and the secondary voltage of transformer 14.
To eliminate the influence of the secondary voltage of transformer 14 on the current of the excitation circuit of the auxiliary poles of the downstream machine, which is connected to connection 6-12, it is sufficient to turn on transformer 14. not, as shown in the drawing, between windings 6 and 10, but between the connection points of the auxiliary pole excitation circuit and winding 12.
Then the voltage across the excitation circuit of the auxiliaries is approximately equal to the voltage of the excitation winding 6, whatever the secondary voltage of the transformer 14.
In some cases it may be advantageous to pass the current from the main motor armature through a further field coil of the exciter 7 (Fig. 3). The ampere-turns of the winding 11 being imposed by external causes, and the number of the resulting ampere-turns of the machine 7 being always low, it is evident that if an additional excitation winding produces in the machine a additional component of ampere-turns proportional to the armature current of the main motor, the ampere-turns of the 10 series winding must vary by the same amount;
the current of the winding 6 of the downstream machine thus becomes a function of the armature current of the main motor, so that even without the addition of a special series excitation winding to the downstream machine, the
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