<Desc/Clms Page number 1>
"Dispositif appartenant aux régulateurs de tension pour maobi- nes à courant alternatif".
Dans les réseaux à courant alternatif auxquels sont reli- ées des machines de différente puissance et différents types munies de régulateurs automatiques de tension, on a générale- ment, jusqu'à présent, arrangé les régulateurs d'une telle ma- nière que seulement les régulateurs des plus grandes machines cherchent à tenir la tension constante, tandis que d'autres régulateurs agissant sur de petits alternateurs, ou sur des moteurs synchrones ou convertisseurs / Ci-dessous désignés comme des "machines secondaires"/ maintiennent une tension qui est d'une certaine façon dépendante de la charge, par exemple,
<Desc/Clms Page number 2>
de façon à maintenir constant le facteur de puissance/ cos # /.
Ce mode coopération a été choisi surtout à cause des caractéris- tiques des régulateurs généralement employés. Pour les machi- nes secondaires il offre l'avantage qu'elles ne courent le risque d'être surchargés, et pour leur propriétaire, s'il n'est pas aussi le propriétaire du réseau, le mode d'opération peut se présenter comme favorable sous certaines conditions qui dépendent d.es modalités de son arrangement avec le propriétaire du réseau. Pour le réseau même ledit mode d'opération est cependant défavorable sous toutes les conditions. Même dans le régime normal il est désirable que toutes les machines re- liées au réseau qui peuvent contribuer, sans réel inconvénient, à tenir la tension constante, le fassent aussi.
Les inconvé- nients du mode d'opération décrit se présentent cependant sur- tout à l'occasion des court-circuits locaux, quand toutes les machines secondaires onntribuent à baisser la tension au lieu de la relever, comme il serait désirable.
Si les machines secondaires sont munies de régulateurs de tension d'un type qui possède la faculté de maintenir leur tension constante sous toutes conditions / entre limites raisonnables/, il peut cependant subsister un inconvénient d'exploiter jusqu'à l'extrême ce caractère du régulateur, car il pourrait en résulter une surcharge des maohines. Aussi des conditions de tarif ou autres d'un caractère ci-dessus indi- qué peuvent rendre désirable un réglage d'après d'autres prin- cipes.
Indépendamment des principes de réglage appliqués dans le régime norma/il est cependant toujours désirable que les machines secondaires aient la possibilité, à l'occasion d'un court-circuit, d'introduire dans les réseaux la plus grande quantité possible de puissance réactive dans les secondes ori- tiques-qui s'écoulent avant que le court-circuit est soit dis-
<Desc/Clms Page number 3>
paru, soit neutralisé par La mise hors circuit de la section défectueuse du réseau. La présente invention se réfère à un dispositif qui rend cette action possible, en même temps qu'il empêche le régulateur de surcharger la machine pendant de plus longues périodes.
Ceci se fait par une coopération, avec l'organe du régulateur sensible à la tension d'un dispo- sitif qui, sous l'ac tion d'un compteur intégrant la puissance réactive sortant de la machine / éventuellement d'une sine entière/, ou entrant dans la machine, modifie la tension à maintenir en dépendance de l'intégrale du temps de la déviation de la puissance réactive d'une valeur limite.
Par "la tension à maintenir" on entend la valeur de tension pour laquelle l'or- gane du régulateur sensible à la tension est ajusté, et qu'il tend à maintenir constante sous toutes les conditions. la va- leur limite de la puissance réactive , dès laquelle la trans- @ position du régulateur pour une autre valeur de tension com- mence, peut, suivant les exigences en ce qui concerne la ma- chine secondaire, être soit fixée une fois pour toutes, soit dépendre d'autres quantités, par exemple de la puissance acti- ve absorbée ou fournie par la machine. Le premier cas implique une telle transposition du régulateur que la machine, dans cer- taines longues périodes, est en effet réglée pour fournir une puissance réaotive moyenne constante, tandis que le réglage en chaque instant se fait toujours à tension constante.
Dans le dernier cas la machine peut, pendant de longues périodes être réglée suivant une constante Q + bP, ou Q, est la puissance ré- active, P la puissance active et b un coefficient, ou bien à courant total oonstant. Tant que la puissance réactive se tient sous la valeur limite, de même que pendant une certaine courte période après le passage de cette limite, la machine est tou- jours réglée à tension constante.
Trois modes d'exécution de l'invention opérant dans les
<Desc/Clms Page number 4>
trois manières décrites, sont représentés d'une façon sché- matique dans les figures 1, 2 et 3 du dessin annexé, tandis que la figure 4 représente une modification de la figure 3.
Figure 1 représente le diagramme complet, comprenant une machine synchrone l à courant alternatif/ génératrice ou moteur/, et une excitatrice 2 ayant une résistance 3 dans son circuit excitateur, laquelle résistance est court-circuitée d'une façon intermittente par le régulateur 4. l'organe du régulateur sen- sible à la tension de courant alternatif consiste en un enrou- lement 5 qui est relié en série avec une résistance 6 variable, un transformateur de tension 7 inséré entre les bornes de la machine 1.
La résistance 6 est normalement en circuit, mais elle peut être mise plus ou moins bors circuit au moyen d'un engrenage 8 mis en mouvement par un disque à induction 9 qui est actionné par deux électro-aimants 10 et 11. L'un,10,de ces électro-aimants est relié au marne transformateur de tension
7 que l'organe 5 du régulateur, c'est-à-dire qu'il est aotion- né par la tension de la machine. Il est muni d'un enroulement auxiliaire court-oircuité. L'autre électro-aimant 11 est tra- versé par un courant proportionnel au courant de la machine, étant relié à un transformateur d'intensité 12. L'électro- aimant 11 et l'enroulement court-circuité de l'électro-aimant
10 sont situés aux cotés opposés du noyau de l'électro-aimant 10.
Le champ principal de 1'électro-aimant 10 sera déphasé de 90 par rapport à la tension entre deux phases de la machi- ne, et les courants de Fouoault engendrés dans le disque 9 par ce champ principal seront déphasés encore de 90 par rap- port au champ. Le champ dans 1'électro-aimant 11 est, dans le dispositif représenté, en phase avec le courant dans la troi- sième phase, c'est-à-dire aveo le champ dans 10 si le courant de la machina est en phase avec.la tension. Quand la Charge
<Desc/Clms Page number 5>
de la machine est purement active, aucun des électro-aimants 10 et 11 ne donne donc un couple avec les courants de Fouoault engendrés d.ans le disque par l'autre électro-aimant.
D'autre part, quand il y a une charge réactive, c'est-à-dire un dé- phasage entre courant et tension, un tel couple se produit, lequel équilibre, pour une certaine direction et valeur de la puissance réactive, exactement le couple produit par l'enrou- lement auxiliaire oourt-oirouité. Dès que cette valeur de la réactive puissance/est dé-asée, le disque commence donc à tourner à partir d'une position initiale déterminée par une bu- tée sur la résistance 6 et à mettre plus ou moins cette résis- tance hors circuit, de façon que le régulateur est ajusté pour une tension inférieure.
Comme ladite mise horscircuit de la résistance prend un certain temps, le régulateur tâche toujours, à l'occasion d'une surcharge réactive au-delà, de la limite fixée, qui passe rapidement, par exemple un court-circuit passager à distance de la machine, de maintenir la tension dans la mesure de la puissance des machines, mais quand une telle charge dure plus longtemps, la tension de la machine est réduite de façon à maintenir la puissance réactive près de la limite précitée.
Dans les figures 2, 3 et 4 les machines sont omises, étant supposées analogues à celle de la figure 1. Dans les figures 2 et 3 , le régulateur 4 et sa résistance de série 6 ainsi que l'engrenage 8 et le disque à induction 9 sont aussi arrangés d'une façon analogue. Dans la figure 2, le disque 9 est influencé par trois électro-aimants 13,14,15. l'un d'eux 13, est soumis à la tension de la machine et n'a pas dtenrou- lement auxiliaire. L'autre 14,disposé près du premier, est tra- versé par un courant dérivé du courant de la machine au moyen d'une impédance réglable 16 d'une valeur de phase appropriée, de façon à produire égalité de phase entre les champs des
<Desc/Clms Page number 6>
deux électro-aimants pour un oertain facteur de puissance.
Pour ce facteur, chacun des électro-aimants ne produit donc aucun produits couple avec les courants de Foucault/par l'autre. le troisième électro-aimant 15 est situé à distance des deux pre- miers et est relié à la tension de la machine à travers une ré- sistance réglable 17 et muni d'un enroulement auxiliaire de façon à produire un couple contraire à peu près constant en soi, mais réglable à la main. Il peut être remplacé par un ressort ou un organe similaire. Il représente une certaine valeur fondamentale de la puissance réactive, de façon que la puissance déterminée par ce dispositif représente, en effet, le total d'une puissance réactive constante et une autre propor- tionnelle à la puissance active /Q+bP/.
Dans la figure 3, le disque 9 est influencé par deux électro-aimants dont l'un 18 est muni d'un enroulement auxili- aire et relié à la tension, tandis que l'autre 19, également muni d'un enroulement auxiliaire, est traversé par le courant. les deux électro-aimants sont situés à distance l'un de l'autre de façon à ne pas coopérer électriquement, et les enroulements auxiliaires sont situés aux eûtes opposés, suivant la péri- phéie, de façon à se oontrarier mécaniquement. le résultat sera que l'appareil, quand la tension est à peu près constante, tient aussi le courant constant, c'est-à-dire que la machine est toujours en pleine charge au point de vue électrique, ce qui peut être désirable sous oertaines conditions.
Dans la figure 4, l'organe pour l'ajustage de tension consiste en différentes prises 21 de l'enroulement de 1'électro- aimant 18 relié à la tension de la machine, cet enroulement ser- vant aussi comme transformateur de tension intermédiaire à rapport réglable. Cet arrangement est plus exact que celui représenté dans la figure 3, puisque le champ de l'électro- ¯¯ aimant 18 sera constat même quand la tension-de-la machine
<Desc/Clms Page number 7>
varie. Des résistanoes 22 sont intercalées en série avec les prises pour empêcher le court-circuit en ohangeant de prise.
Un condensateur 23 fournit le courant d'aimantation du trans- formateur. Du reste ce dispositif ressemble à celui de la fi- gure 3, mais la modification y apportée peut également être ap- pliquée dans les figures 1 et 2.
D'autres modifications dans le mode d'ajustage de la ten- sion peuvent être les suivantes : L'enroulement mobile 20 du ré- gulateur peut être muni d'une résistance réglable en parallèle.
Un ressort agissant contre la force électro-magnétique du ré- gulateur peut être mis sous tension variable au moyen du dis- que à introduction. La dernière peut être remplacée par un intégrateur de type quelconque, par exemple de type thermique.
REVENDICATIONS.
I. l'invention se réfère à un dispositif de régulateurs de tension de machines à courant alternatif, Caractérisé en ce que l'organe du régulateur sensible à la tension coopère avec un dispositif qui, sous l'influence d'un compteur intégrant de la puissance réactive commandée par le régulateur, modifie la tension à maintenir constante en dépendance de l'intégrale du temps de la déviation de la puissance réactive par rapport une valeur limite.
2. Dispositif d'après 1, caractérisé en ce que la valeur limite de la puissance réactive dépend, entièrement ou en partie de la puissance active.
3. Dispositif d'après 1, caractérisé en ce qu'une résis- tance influencée par le compteur intégrant est reliée en série avec l'organe du régulateur sensitif à la tel sion.
4. Dispositif d'après 1, caractérisé en ce qu'un transfor- mateur à rapport réglable est interposé entre la tension de la maohine et le régulateur, ledit rapport étant influencé par le compteur intégrant.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
"Device belonging to voltage regulators for alternating current machines".
In alternating current networks to which machines of different power and different types equipped with automatic voltage regulators are connected, the regulators have generally until now been arranged in such a way that only the Regulators of larger machines seek to keep the voltage constant, while other regulators acting on small alternators, or on synchronous motors or converters / Hereinafter referred to as "secondary machines" / maintain a voltage which is some load dependent way, for example,
<Desc / Clms Page number 2>
so as to keep the power factor / cos # / constant.
This cooperation mode was chosen mainly because of the characteristics of the regulators generally used. For the secondary machines it offers the advantage that they do not run the risk of being overloaded, and for their owner, if he is not also the owner of the network, the mode of operation can be presented as favorable under certain conditions which depend on the terms of its arrangement with the network owner. For the network itself, however, said mode of operation is unfavorable under all conditions. Even in the normal mode it is desirable that all the machines connected to the network which can contribute, without real inconvenience, to keep the tension constant, do so too.
The drawbacks of the mode of operation described arise, however, above all on the occasion of local short circuits, when all the secondary machines contribute to lowering the voltage instead of raising it, as would be desirable.
If the secondary machines are fitted with voltage regulators of a type which has the ability to maintain their voltage constant under all conditions / within reasonable limits /, it may however remain a drawback to exploit to the extreme this character of the regulator, as this could result in an overload of the maohines. Also tariff conditions or the like of a character indicated above may make adjustment according to other principles desirable.
Regardless of the adjustment principles applied in the norma / regime, it is however always desirable that the secondary machines have the possibility, on the occasion of a short-circuit, of introducing into the networks the greatest possible quantity of reactive power in the ori- tic seconds - which elapse before the short-circuit is resolved -
<Desc / Clms Page number 3>
appeared, or neutralized by switching off the defective section of the network. The present invention relates to a device which makes this action possible, at the same time as it prevents the regulator from overloading the machine for longer periods.
This is done through cooperation with the regulator organ sensitive to the voltage of a device which, under the action of a meter integrating the reactive power leaving the machine / possibly an entire sine / , or entering the machine, modifies the voltage to be maintained depending on the time integral of the deviation of the reactive power from a limit value.
By "the voltage to be maintained" is meant the voltage value for which the organ of the voltage sensitive regulator is adjusted, and which it tends to keep constant under all conditions. the reactive power limit value, as soon as the transposition of the regulator to another voltage value begins, can, depending on the requirements of the secondary machine, be either fixed once for all, or depend on other quantities, for example on the active power absorbed or supplied by the machine. The first case involves such a transposition of the regulator that the machine, in certain long periods, is in fact regulated to provide a constant mean reactive power, while the regulation at each instant is always made at constant voltage.
In the latter case the machine can, for long periods of time, be regulated according to a constant Q + bP, where Q, is the reactive power, P the active power and b a coefficient, or else at constant total current. As long as the reactive power remains below the limit value, as well as for a certain short period after crossing this limit, the machine is always regulated at constant voltage.
Three embodiments of the invention operating in the
<Desc / Clms Page number 4>
three ways described are shown schematically in Figures 1, 2 and 3 of the accompanying drawing, while Figure 4 shows a modification of Figure 3.
Figure 1 shows the complete diagram, comprising an AC synchronous machine / generator or motor /, and an exciter 2 having a resistor 3 in its exciter circuit, which resistor is intermittently shorted by the regulator 4. the regulator organ sensitive to the alternating current voltage consists of a winding 5 which is connected in series with a variable resistor 6, a voltage transformer 7 inserted between the terminals of the machine 1.
Resistor 6 is normally on, but it can be put more or less bors circuit by means of a gear 8 set in motion by an induction disc 9 which is actuated by two electromagnets 10 and 11. One, 10, of these electromagnets is connected to the voltage transformer marl
7 than the regulator component 5, that is to say it is powered by the voltage of the machine. It is fitted with a short-circuited auxiliary winding. The other electromagnet 11 is crossed by a current proportional to the current of the machine, being connected to a current transformer 12. The electromagnet 11 and the short-circuited winding of the electromagnet
10 are located on the opposite sides of the core of the electromagnet 10.
The main field of electromagnet 10 will be 90 out of phase with the voltage between two phases of the machine, and the Fouoault currents generated in disc 9 by this main field will be 90 more out of phase. port to the field. The field in the electromagnet 11 is, in the device shown, in phase with the current in the third phase, that is to say with the field in 10 if the current of the machine is in phase with. .voltage. When the Charge
<Desc / Clms Page number 5>
of the machine is purely active, none of the electromagnets 10 and 11 therefore gives a torque with the Fouoault currents generated in the disc by the other electromagnet.
On the other hand, when there is a reactive load, that is to say a shift between current and voltage, such a torque occurs, which balances, for a certain direction and value of the reactive power, exactly. the torque produced by the oourt-oirouité auxiliary winding. As soon as this value of the reactive power / is de-ased, the disc therefore begins to rotate from an initial position determined by a stop on resistor 6 and to more or less switch off this resistor, so that the regulator is adjusted for a lower voltage.
As said resistor disconnection takes a certain time, the regulator always tries, on the occasion of a reactive overload beyond the fixed limit, which passes quickly, for example a temporary short-circuit at a distance from the machine, to maintain the voltage in proportion to the power of the machines, but when such a load lasts longer, the voltage of the machine is reduced so as to keep the reactive power near the aforementioned limit.
In figures 2, 3 and 4 the machines are omitted, being assumed to be analogous to that of figure 1. In figures 2 and 3, the regulator 4 and its series resistor 6 as well as the gear 8 and the induction disc 9 are also arranged in a similar fashion. In figure 2, the disc 9 is influenced by three electromagnets 13,14,15. one of them 13, is subjected to the tension of the machine and does not have an auxiliary tie-rod. The other 14, arranged near the first, is crossed by a current derived from the current of the machine by means of an adjustable impedance 16 of an appropriate phase value, so as to produce phase equality between the fields of the machines.
<Desc / Clms Page number 6>
two electromagnets for a certain power factor.
For this factor, each of the electromagnets therefore produces no products coupled with the eddy currents / by the other. the third electromagnet 15 is located at a distance from the first two and is connected to the voltage of the machine through an adjustable resistor 17 and provided with an auxiliary winding so as to produce an almost constant opposite torque in itself, but adjustable by hand. It can be replaced by a spring or the like. It represents a certain fundamental value of the reactive power, so that the power determined by this device represents, in effect, the total of a constant reactive power and another proportional to the active power / Q + bP /.
In figure 3, the disc 9 is influenced by two electromagnets, one of which 18 is provided with an auxiliary winding and connected to the voltage, while the other 19, also provided with an auxiliary winding, is crossed by the current. the two electromagnets are located at a distance from one another so as not to cooperate electrically, and the auxiliary windings are located on opposite sides, depending on the periphery, so as to cooperate mechanically. the result will be that the apparatus, when the voltage is nearly constant, also holds the current constant, i.e. the machine is always fully charged electrically, which may be desirable under o certain conditions.
In Fig. 4 the device for voltage adjustment consists of different taps 21 of the coil of the electromagnet 18 connected to the machine voltage, this coil also serving as an intermediate voltage transformer to adjustable ratio. This arrangement is more exact than that shown in figure 3, since the field of the electromagnet 18 will be observed even when the voltage-of-the-machine
<Desc / Clms Page number 7>
varied. Resistanoes 22 are interposed in series with the plugs to prevent short-circuiting when changing plugs.
A capacitor 23 supplies the magnetizing current for the transformer. Moreover, this device resembles that of FIG. 3, but the modification made to it can also be applied in FIGS. 1 and 2.
Other modifications in the mode of voltage adjustment may be as follows: The movable winding 20 of the regulator may be provided with an adjustable resistor in parallel.
A spring acting against the electro-magnetic force of the regulator can be put under variable tension by means of the insertion disc. The latter can be replaced by an integrator of any type, for example of the thermal type.
CLAIMS.
I. the invention refers to a device for voltage regulators of AC machines, characterized in that the regulator member sensitive to the voltage cooperates with a device which, under the influence of a meter incorporating reactive power controlled by the regulator, modifies the voltage to be kept constant depending on the time integral of the deviation of the reactive power from a limit value.
2. Device according to 1, characterized in that the limit value of the reactive power depends entirely or in part on the active power.
3. Device according to 1, characterized in that a resistor influenced by the integrating meter is connected in series with the member of the regulator sensitive to such sion.
4. Device according to 1, characterized in that an adjustable ratio transformer is interposed between the voltage of the maohine and the regulator, said ratio being influenced by the integrating meter.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.