<Desc/Clms Page number 1>
BREVET D'INVENTION " Installation à courant oontinu "
La présente invention a rapport avec les problèmes qui se présentent lors du redressement de tensions alternatives pour l'obtention de tensions continues, ou vice versa, partiouliè- rement en oas de hautes tensions et/ou de hautes intensités de courant. L'invention est d'un grand intérêt dans les instal- lations électriques pour la transformation d'énergie mécanique en énergie électrique, ou vice versa, installations qui oom- portent des alternateurs synohrones ou moteurs synohrones appar- tenant au type hétéropolaire et ayant deux ou plusieurs enrou- lements à phases, ces derniers coopérant avec un nombre de oommutateurs utilisés pour le redressement des tensions alter- natives induites.
Dans certains modes de réalisation de machines de ce genre,'il est à désirer que les tensions alternatives induites présentent des intervalles de tension zéro finis au cours desquels les enroulements à phases sont oourt-oirouités,
<Desc/Clms Page number 2>
chacun dans son oomnutateur, et du courant alternatif parcou- rant les enroulements est commuté et les tensions alte matives sont redressées, tensions qui, à condition qu'elles ont une forme de courbe appropriée, peuvent par connexion en série des commutateurs être additionnées ou superposées pour former une tension continue sensiblement constante.
On a déjà proposé, par exemple dans le brevet français n* 662. 800 de donner à la tension induite une forme trapézoi- dale, @ les intervalles de tension zéro ayant été, dans ce cas, aussi grandsque les intervalles au cours desquels la tension a été constante. Par la composition de deux tensions alternatives de ce genre décalées en phase l'une par rapport à l'autre de 90', on peut évidemment produire une tension oon- tinue constante. Il ne se présente pas de diffioultés pour éta- blir le circuit magnétique d'une machine de façon telle que ces tonnes de courbe s'obtiennent approximatihement en marche à vide.
Des difficultés surgissent pourtant, quand il a'agit de maintenir, dans un alternateur ou moteur synchrone apparte- nant au type hétéropolaire, ces formes de courbe aussi en oharge, par suite de la déformation de la forme de courbe de la tension induite que provoque la force magnétomotrioe de l'en- roulement d'induit lorsque la machine est chargée.
En outre, il est évident que des chutes de tension ohmiques et inductives peuvent produire une certaine différence entre la forme de courbe de la tension induite et celle de la tension dérivée des pôles de la machine ou fournie à ceux-ci. De plus, si les cir- cuits comportent des inductances considérables, par exemple des transformateurs et d'autres enroulements à courant alter- natif, il est évident que le courant oontiendra une composante qui est fortement décalée en phase par rapport à la tension.
Comme les commutateurs doivent néoessairement être établis de manière telle qu'ils effeotuent les commutations requises pen- dant les intervalles de tension zéro, il est évidemment une
<Desc/Clms Page number 3>
condition de la réalisation correcte de la commutation que la tension soit sensiblement en phase avec le courant. Par suite, même un déphasage relativement infime peut risquer la oonmuta- tion d'une façon très prononcée.
L'invention a pour but d'éviter ces difficultés et de ren- dre possible une commutation satisfaisante lors de oharges variées, en cas de hautes tensions aussi bien qu'en cas de hautes intensités de courant. L'invention consiste principale- ment en ce que deux ou plusieurs circuits à courant alternatif sont contrôlés, chacun par le sien des enroulements de marche de la maohine à courant alternatif munie de pôles d'aimant prin- cipaux et de pôles auxiliaires intermédiaires, et coopèrent, chacun avec son commutatuer, de manière telle que des courants traversant les circuits à courant alternatif soient commutés et les tensions alternatives imprimées aux commutateurs soient redressées, ces dernières, par connexion en série des oommuta- teurs, s'additionnant pour former une tension oontinue sensi- blement constante.
Dans le cas où le courant continu engendré dans le commu- tateur principal ou fourni à oelui-oi, donc le courant du ré- seau, par exemple en vertu d'une tension trop haute ou une in- tensité de courant trop haute, n'est pas susceptible d'être avantageusement employé pour l'alimentation des enroulements auxiliaires qui doivent reoevoir un courant proportionnel à la charge, on peut selon l'invention aménager un commutateur auxi- liaire particulier lequel est alimenté en courant alternatif hors de transformateurs, les autres enroulements desquels sont connectés au comutateur principal.
En ohoisissant, d'une ma- nière convenable,le rapport de transformation des transforma- teurs, on a en son pouvoir d'obtenir sur le commutateur auxi- liaire un courant d'une intensité appropriée qui est redressé au moyen de ce commutateur et est ensuite fourni aux enroule- ments auxiliaires. Ainsi, on peut, par exemple quand il s'agit d'un alternateur synchrone qui, à travers des transformateurs
<Desc/Clms Page number 4>
alimente un commutateur principal à courant continu de haute tension et dans lequel les enroulements à phases ont une in- tensité de courant appropriée aux enroulements auxiliaires, aménager des commutateurs auxiliaires dans deux ou plusieurs enroulements à phases de l'alternateur sur le côté primaire commtateurs par lesquels sont alimentés les enroulements auxiliaires montés en série.
Pourtant, il se présente alors cette difficulté que, dans le cas où les enroulements à phases de l'alternateur doivent fournir le courant à vide des trans- formateurs, particulièrement sa composante d'excitation, une composante nuisible à la commutation entre dans oes comuta- teurs auxiliaires. Selon l'invention, on a prévu, pour cela, des machines partioulières/ génératrices d'excitation ou géné- ratrioes de séparation/ afin de libérer les commutations de telles composantes de courant.
L'invention sera décrite d'une manière plus détaillée ci- après en se référant aux dessins annexés, et, en même temps, aussi des caractèristiques ultérieures de l'invention seront indiquées.
Sur les dessins, la figure 1 montre un diagramme d'une ma- ohine établie selon l'invention. La figure 2 montre un diagram- me plus détaillé du même mode de réalisation. La figure 3 mon- tre respectivement une vue de côté de la machine et une sec- tion longitudinale de la machine faite par la ligne 3-3 de la figure 4. La figure 4 montre une vue en bou-t sur une échelle un peu agrandie, le bouclier à palier étant supposé être en- levé. Les figures 5 et 6 montrent des détails schématiques des enroulements d'induit et des enroulements auxiliaires. La fig.
7 montre une courbe illustrant la variation du champ à l'une des arêtes de pôle. Les figures 8,9 et 10 montrent, d'une ma- nière semblable, un mode de réalisation modifié des enroulements et un diagramme de commutation y correspondant, respectivement.
La figure 11 montre schématiquement un mode de réalisation de
<Desc/Clms Page number 5>
l'invention, comportant des transformateurs et des groupes dou- bles de commutateurs sans machines auxiliaires particulières pour le courant à vide. La figure 12 montre un schéma de oon- nexions pour le même mode deéalisation comprenant une généra- trioe d'exoitation pour la production du oourant exoitateur des transformateurs. La figure 13 montre un autre mode de réa- lisation du dispositif correspondant oomportant une génératri- oe, dite génératrice de séparation, pour l'enlèvement du oou- rant exoitateur hors du commutateur. Les figures 14 e t 15 montrent des détails de la génératrice de séparation représen- tée sur la figure 13.
La figure 16 montre une modifioation,tan- dis que la figure 17 montre un diagramme simplifié du dispositif représenté sur la figure 16. La figure 18 est un détail du dis- positif représenté sur la figure 17. Les figures 19 et 20 mon- trent une variante du mode de réalisation représenté sur les figures 16 et 17.
Dans le dispositif représenté sur la figure 1, un alterna- teur synchrone ou moteur synchrone c1 est pourvu de six enrou- lements à phases p1-p6 Chaoun de oes enroulements est omneo- té à deux balais respectivement, bl, c1 et b2, 02 etc., chacun de ces balais étant au contact d'un oomnutateur appartenant k1 , k6 Chacun de oes oommutateurs comporte deux segments, res- peotivement 7,8 et 9,10 etc., qui, lors de la rotation du oom- nutateur, relient par exemple les balais b1, c1 alternativement aux balais dl, e1 A la condition que le oomnutateur k1 fait un demi tour pour chaque période entière du oourant alternatif xx, et plus spécialement, de telle manière que les balais, res- peotivement b1, c1 et d1, e1,
court-circuitent les deux seg- ments pendant les intervalles de tension zéro des tensions al- ternatives induites dans l'enroulement Pl, le courant alternatif entrant à travers les balais bl, c1 est, de toute évidence, trans- formé entre les balais dl, e1 en une tension redressée. De la
<Desc/Clms Page number 6>
même manière, l'enroulement à phases P2 ooopère évidemment avec le commutateur k2, etc. Comme visible sur la figure,les diffé- rents commutateurs sont pourtant un peu alternés l'un par rap- port à l'autre correspondant au différent angle de phase des divers enroulements d'induit.
Comme la mension produite est évidemment hexaphasée, les enroulements à phases Pl-P6 peuvent être arrangés de façon telle que des tensions induites dans les enroulements à phases deux à deux, par exemple, p1 et p4 P2 et p5 ainsi que P3 et P6, soient déoalés en phase les uns par rapport aux autres de 90 . Alors, des commutateurs appar- tanants doivaen nécessairement deux à deux, par exemple k1 et K4, k2 et k5 ainsi que K3 et k6, être déoalés les uns par rap- port aux autres de 45 degrés mécaniques. De plus, on a supposé dans le mode de réalisation représenté que le décalage de phases entre des phases consécutives est de 30 , correspondant à un décalage de oomnutateurs consécutifs de 15 degrés méoani- ques.
Par suite du grand nombre de commutateurs à monter ici l'un à oôté de l'autre, l'espace axial nécessaire joue un grand rôle. En réalisant les commutateurs, de la manière indiquée oi- dessus, aveo un nombre de balais, deux fois plus grand que le nombre des segments, s'obtient seulement un parcours de contacts pour chaque phase. Si les commutateurs sont montés sur un arbre directement accouplé avec la machine, il faut pourtant que la machine soit du moins tétrapolaire, c'est-à-dire qu'elle indui- te quatre intervalles de tension et quatre intervalles de ten- sion zéro pour chaque tour, comme le oonmutateur accouplé aveo celui-ci présuppose quatre commutations pour chaque tour.
Mien entendu, les enroulements dans le diagramme selon la figure 1 ne sont représentés que sohématiquement et sont, dans la pratique ,effectués préférablement de manière telle qu'ils soient distribués uniformément surira périphérie du stator. Pour- tant, on les a montras sur le diagramme de la manière indiquée afin d'illustrer le déphasage mutuel entre les divers enroule-
<Desc/Clms Page number 7>
ments à condition qu'il s'agit d'une machine bipolaire.Dans oe qui suit, la nature de l'enroulement sera traitée d'une ma- nière plus détaillée par rapport à la figure 2.
Sur la figure 1, 19 désigne en outre en rotor muni de pôles d'aimant habituels non illustrés sur le dessin et de pôles auxiliaires aménagés entre oeux-oi. Sur le diagramme, on a montré les enroulements qui appartienent à un pôle d'aimant et à un pôle auxiliaire. Ainsi, on a aménagé sur les pôles d'aimant, entre autres, un enroulement excitateur habituel Q2 alimenté d'une manière convenable par une source de courant appropriée 1,2. Les masses polaires sont formées et l'enroule- ment Q est excité de façon telledque la machine délivre en marche à vide une tension d'une forme de courbe aussi bien que d'une grandeur voulue.
Ep marche à vide, la courbe de tension subit l'influence de la dispersion du flux d'induction dans l'espace interpo- larre. Par conséquent, 8 'il y a seulement des pôles prinoipaax, il ne serait pas possible de produire une zone de tension zéro d'une largeur voulue. Pour obtenir ce résultat, il faut effec- tuer un blindage des lignes de force magnétiques,'lequel peut s'obtenir à l'aide des pôles auxiliaires mentionnés plus haut qui, en marche à vide, fonctionnent comme pôles à écran. En charge, l'influence de la réaction d'induit survient,qu'il y a lieu de compenser, d'une part, au moyen des susdits enroulements auxiliaires, et de l'autre, au moyen d'enroulements d'amortis- seur courte-cireuités de différentes réalisations.
En même temps, les pôles à écran peuvent alors servir de pôles auxi- liaires de commutation conformément au mode de réalisation indiqué plus haut.
Les commutateurs Kl-K6 sont connectés en série sur leur côté continu, de sorte que les impulsions de tension redressées par les différents commutateurs s'additionnent pour former une tension continue sensiblement constante,laquelle peut être dé-
<Desc/Clms Page number 8>
rivée entre les bornes 5,6 . Dans ce système à courant con- tinu aussi la partie des enroulements auxiliaires qui doit recevoir une excitation proportionnelle à la charge, est intercalée entre le balai d et le point 5. Ces enroulements sont constitués par un enroulement à rainures Q-. ménagé sur les pôles principaux et un enroulement à rainures S1 ménagé sur les pôles auxiliaires et relié en série à oelui-oi.
En outre, on peut pratiquer dans les rainures des pôles auxiliai- res un si-nomné enroulement de réglage S2, l'alimentation duquel peut être ajustée à la main ou automatiquement à par- tir d'une source de courant appropriée 3,4. De oes enroule- ments l'enroulement Q a un axe magnétique coïncidant avec le pôle principal, tandis que 1 taxe magnétique des enroulements Q1, S1 et S2 ooinoide aveo le milieu du pôle auxiliaire.
En marche à vide, le dispositif fonotionne évidemment de telle manière que toutes les tensions commutées s'aditiîn- nent pour former une tension continue qui, lors d'une forma-' tion correcte des pôles, devient pratiquement oonstante.Cepen- dant, dès que la machine commence à être ohargée, du courant traversera les conducteurs d'induit dans le stator 20. Cas en- roulements provoquent une certaine force magnétomotrice la- quelle déforme plus ou moins le flux d'induction et, dono,la forme de courbe de la tension induite .
Or, l'enroulement Q1 est calculé de telle façon qu'il se produit, quand il est traversé par le courant continu, une force magnétomotrice de sens inverse par rapport à oelle de l'enroulement d'induit, grâce à quoi la déformation de la courbe d'induction droit devant le pôle principal est empêchée ou neutralisée. Aussi- tôt que de la charge a lieu et, donc, du courant alternatif' traverse les différents enroulements à phases, des difficul- tés de commutation surgissent en outre, lorsque le sens du oou- rant est inversé, parce que le courant, à cause de l'inductan-
<Desc/Clms Page number 9>
oe dans la bobine court-circuitée pour le moment, ne change de sens volontairement .
Par suite, l'enroulement S1, aménagé dans le pôle auxiliaire a pour but d'induire une tension auxi- liaire /tension de commutation/ convenable dans la bobine oourtr oirouitée de telle direction, amplitude et durée que le courant est amené à changer de sens et atteindre sa valeur oorreote dans la nouvelle direction à la fin de la période de commutation. Dans ce qui suit, le but de l'enroulement de réglage S2 sera rendu plus olair d'une façon plus serrée.
On a supposé plus haut que la machine fonctionne comme génératrice à courant continu, mais, bien entendu, il n'y a pas empêchement à ce que la maohine puisse fonotionaer égale- ment comme moteur à courant continu. Dans le dernier oas,l es courants de l'enroulement d'induit obtiennent une direction inverse, de sorte que la force magnétomotrioe de l'enroulement d'induit est inversée, o'est vrai, mais aussi dans sa nouvelle direction est empêchée par l'enroulement compensateur Q1 paroou- ru par un courant de sens contraire. Des conditions semblables s'appliquent, évidemment, à l'enroulement de commutation S1.
Sur la fig. 2, on a montré schématiquement, mais d'une ma- nière plus détaillée, comment les différents enroulements peu- vent être établis sur une machine tétrapolaire. Les enroulements d'excitation des pôles principaux sont désignés par Q21 24 Les enroulements oompensateurs des pôles principaux sont, d'une manière semblable, désignés par Q11-Q14 Les enroulements de commutation des pôles auxiliaires sont désignés par S11-S .Les enroulements de réglage sent désignés par S21-S24 Les enroule- ments Q21-Q24 communiquent, à travers des bagues collectrices, aveo les balais 21 et 22.
Les enroulements Q11-Q14 et S11-S14 sont mutuellement reliés en série et communiquent, à travers des bagues collectrices, avec les balais 23, 24 qui, à leur tour, sont insérés dans le système à courant oontinu de la ma- chine entre le balai d12 et le point 5. Les enroulements S 21. -S24
<Desc/Clms Page number 10>
communiquent, à travers des bagues collectrices, aveo des balais
25, 26.
Selon la figure 2, l'enroulement d'induit est établi sous forme d'un enroulement de masse avec un conducteur et unè bobine, respectivement ,par rainure et pôle. Ainsi, le balai c1 communique avec le conducteur dans la rainure 30 et,à tra- vers la oonnexion 54 s'étendant sur le oôté arrière de la ma- chine, aveo le conducteur dans la rainure 48. De là, la oon- nexion continue à l'avant de la machine à travers 55 jusqu'au conducteur dans la rainure 42. D'ici, la connexion 54 se pro- longe à travers la connexion 56 sur le côté arrière de la ma- ohine jusqu'au conducteur dans la rainure 36, lequel communi- que avec le balai b1.
Cette bobine contient ainsi des conduc- teurs dans les quatre rainures 30,36, 42 et 48 qui se trouvent à une distance de 90 degrés mécaniqueset, par oonséquent,de
180 degrés électriques l'une de l'autre,les forces électro- motrices induites dans les différentes rainures s'additionnant par la oonnexion en série. D'une manière analogue,les balais b4 et c4 du commutateur k4 communiquent avec des conducteurs dans les rainures 39,45,51 et 33. Ces rainures sont toutes al- temées de 45 degrés mécaniques et, donc, de 90 degrés éleotri- ques par rapport aux rainures dans lesquelles sont situés les enroulements de la première phase. Il en est de même des au- tres phases et, pour cela, il ne devrait pas être nécessaire d'entrer dans ceci d'une manière plus détaillée.
Comme visible sur la figure 2, il faut que, dans :en dis- po sitif de ce genre, pas moins de six connexions de bobines passent parallèlement l'une à l'autre sur le même coté de la maohine en certains endroits. Une machine établie selon ce mo- de de réalisation est représentée sur les figures 3 et 4. comme il ressort de la figure 3, les différentes bobines auront,dans cet espèce d'enroulement,des longueurs de conducteur différen- tes,et ,en même temps, elles seront disposées asymétriquement l'une par rapport à l'autre. Dans un enroulement de masse, il
<Desc/Clms Page number 11>
est dono inévitable que les différents enroulements à phases aient une différente inductance et résistance,, ce qui n'est pas à désirer dans la plupart des cas.
Pour oela, il est plus préférable de munir la maohine d'un si-nommé enroulement cylin- drique ou enroulement transitoire selon des principes connus dans la technique des machines électriques, de sorte que toutes les bobines soient rendues complètement égales. Sur les dessins, on a tout de même montré l'enroulement de masse, comme ceux-ci deviemment par là plus clairs.
Ainsi qu'il ressort de la figure 4, les enroulements Q - Q24 sont établis sous forme d'enroulements excitateurs habi- tuels posés autour des noyaux polaires Il,12 etc. Les enroule- ments oompensateurs Q11-Q14 sont, au contraire, établis sous forme d'enroulements à rainures d'un caractère indiqué dans ce qui suit et comportent dans l'exemple choisi cinq groupes de oonduoteurs sur chaque moitié de la masse polaire. De ces grou- pes de conducteurs trois, savoir 70, 71, 72 se trouvent dans la masse polaire proprement dite et les groupes conducteurs 73 et 74 en dehors de la masse polaire proporement dite et dans l'in- terstioe entre le pôle principal et le pôle auxiliaire.
L'axe magnétique de l'enroulement coïncide aveo le milieu du pôle auxiliaire H1
Les enroulements du pôle auxiliaire sont, dans l'exemple montré, tous les deux des enroulements à rainures et aménagés tout près des bords de la masse polaire du pôle auxiliaire H .
L'enroulement S11 comporte les deux groupes de conducteurs 76 et 78, tandis que l'enroulement s21 oomporte les groupes de conducteurs 79 et 80. L'axe magnétique de oes enroulements coïncide de même avec le milieu du pôle auxiliaire H1
Sur les figures 5 et 6, on a illustré,d'une manière plus nette, la disposition fondamentale des enroulements au moyen d'un sohéma développé. Le mode de réalisation représenté sur ces figures diffère des figures précédentes en ce que l'enrou-
<Desc/Clms Page number 12>
lament à rainures du stator est construit aveo deux groupes de bobines ou conducteurs, respectivement par rainure. Cela rend possible la disposition d'un enroulement cylindrique et, par rapport à ceci, une disposition symétrique des différents enroulements à phases.
En outre, on a montré sur la figure 5 un enroulement de réglage additionnel S3 aménagé sur le noyau du pôle auxiliaire Fil.
Tandis qu'on a supposé dans les figures 1 et 2 que la largeur des balais de collecteur est choisie par rapport au pas dès segments de telle manière que toujours deux commu- tateurs, c'est-à-dire aussi deux enroulements à phases, sont court-circuités simultanément, on a sppposé dans la figure 5, pour plus de simplicité qu'un des enroulements à phases se trouve court-circuité à chaque moment. En général, il est un desideratum d'obtenir une si-nommée commutation reotili- gne, o'est-à-dire la courbe qui indique le rapport entre l'ampérage et le temps dans la bobine court-circuitée, doit être une ligne sensiblement droite qui relie l'amplitude du courant avant la commutation à 1amplitude du courant de direction opposée après la commutation.
En effet, on peut faire droit à ce desideratum en ayant recours à la forme de courbe rectangulaire A du flux de commutation représentée sur là figure 5. Savoir , comme toujours une bobine est en communication, il est évident que la variation par unité de temps dans le "volume de courant" oommutant droit devant le pôle auxiliaire de commutation est toujours oonstante lors d'une commutation rectiligne et, pour oela, aussi la ten- $ion de commutation nécessaire devient constante si l'influen- oe de la résistance ohmique dans le circuit commutant est négligée. Comme visible sur laigure 5, les points extrêmes du flux de oamnutation A se trouvent droit au-dessous des deux conducteurs 76,78.
Or, l'enroulement compensateur doit être calculé de façon telle que l'induction d'entrefer au dessous des parties du pôle auxiliaire de commutation qui se -12-
<Desc/Clms Page number 13>
trouvent au dehors des enroulements 76,78 soit égale à zéro, de manière que le pôle auxiliaire y agit donc seulement comme pôle à écran. Si cela n'est pas réalisable aveo une exactitude suffisante, n peut obtenir le résultat Voulu à l'aide/de l'en- roulement de réglage additionnel S3.
Le champ magnétique du pôle principal aura, en général,une forma trapézoïdale B. Les courbes transitoires C et D entre les intervalles d'amplitude constante et les intervalles zéro doivent avoir la forme montrée sur la figure 7. Si l'amplitude maximum de la tension est désignée par E, la courbe C doit être symétrique autour d'une ligne Tl, parallèle à l'axe T et située
E à une distance de 2 de l'axe T. La courbe de champ coupe l'axe T1 en un point X qui doit se trouver à mi-distanoe des lignes médianes du pôle principal et du pôle auxiliaire. La courbe C doit aussi être symétrique autour d'un axe vertical tracé à travers le point X.
Ainsi qu'il ressort de la figure 5, l'enroulement compensa- tuer oomporte six conducteurs 83-88 posés dans la masse polaire proprement dite, et deux paires de conducteurs 81,82 et 89,90 respeotivement, au dehors des arêtes de la masse polaire.Par là, l'enroulement compensateur obtient donc, en tout, dix oonduo- teurs ou groupes de conducteurs, respectivement. Ceci rend pos- sible une neutralisation de la force magnétomotrice exercée par dix conducteurs d'induit, par exemple dans les cinq rainu- res 38-42. Dans la rainure 37 se trouvent deux conducteurs dans lesquels simultanément une comutation a lieu pour le moment.
On a supposé plus haut que deux bobines ou une bobine sent court-circuitées au même moment. Si, au contraire, le nombre de bobines commutant simultanément varie lors de la rotation de la maohine, par exemple entre deux ou trois, et est, ainsi , en moyenne un nombre fractionnaire, les conditions seront plus oompliquées. Ainsi, on a représenté sur les figures 8-10 par exemple les oonditions dans une machine ootophasée, dans laquel-
<Desc/Clms Page number 14>
le l'enroulement d'induit est disposé dans huit rainures,par exemple 101-108, par pôle.
Supposons, dans ce oas, que l'en- roulement oompensateur du pôle principal comporte douze oon- ducteurs 109-120, deux paires de conducteurs respectivement
109,110 et 119,120 desquels sont ménagées au dehors de la mas- se polaire proprement dite dans une pièce intermédiaire non- magnétique 121, 122. Cette pièce peut, en même temps,servir d'organe;! de fixation. Par conséquent, les conducteurs de la masse polaire suffisent pour compenser la réaotion d'induit hors des conducteurs dans les six rainures 103-108.
Pour obtenir, dans ce cas, des conditions de commutation aussi favorables que possible, il est convenable de tendre à ce que le volume de courant commutant soit toujours constant.
A cette fin, la commutation peut être amenée à se passer plus lentement, lorsque trois conducteurs ou groupes de conducteurs oomnutent simultanément, et plus vite, lorsque seulement deux conducteurs ou groupes de conducteurs commutent en)même temps.
Sur la figure 10, on a montré comment le processus de com- nutation se présente, alors, dans cinq bobines oonséoutives G1-G5 Pendant l'intervalle to-t1, de la commutation a lieu simultanément, dans lès bobines gl, g2 et g3, le pôle auxiliai- re de commutation forçant une inversion du courant la vitesse de laquelle ressort de l'angle d'inclinaison Ó1 Pendant l'intervalle suivant tl-t2, de la commutation a lieu seulanent dans les deux bobines 92 et g3 , et la commutation se produit maintenant approximativement 50 pour cent plus vite, corres- pondant à l'angle d'inclinaison Ó2. pans le moment suivant, t2-t3. trois bobines sont simultanément en commutation, laquelle s'effectue, alors, plus lentement, eta.
Par là, on obtient une courbe de commutation sous forme d'une ligne légèrement brisée, qui ne diffère pourtant pas essentiellement d'une li- gne droite .
La forme du champ de commutation laquelle est nécessaire
<Desc/Clms Page number 15>
pour forcer un prooessus de commutation selon la figure 10, ressort de F, figure 8. Cette courbe du champ inducteur oompor.- te deux parties relativement basses f1, f5, deux parties f, f4 ayant une amplitude relativement grande, et une partie de hauteur moyenne f3, Pour produire un tel champ, on peut par exemple prévoir deux conducteurs 131, 138, lesquels sont parcourus par un oourant en sens inverses et lesquels pro- duisent conjointement une force magnétomotrice, la grandeur de laquelle correspond aux parties f1, f5. En outre, on prévoit une bobine contenant les conducteurs 132,137, laquelle augmen- te la force magnétomotrice à. une valeur correspondant à la par- tie f3.
De plus, on prévoit deux bobines 133 , 134 et 135,136, les sens de oourant relatifs desquelles ressortent de ladfigu- re, une oroix désignant par exemple un courant dirigé du oôté de l'observateur, tandis qu'un point désigne un courant dirigé vers l'observateur. Par là, on obtient deux champs limités ultérieurs, lesquels oausent les hautes parties f2, f4 de la force magnétomotrioe. En ayant recours à une telle forme de courbe de la force magnétomotrioe, il est possible d'obtenir une commutation selon la figure 10.
Comme les conditions deviennent,ainsi, oonsidérablement plus compliquées pour telles conditions de commutation, on doit de préférence chercher à construire la machine de manière tel- le que toujours le même nombre de bobines commutent simultané- ment, par exemple conformément à ce qu'on a supposé à propos des figures 5 et 6.
Tandis qu'on a suppos é dans la figure 1 que la tension délivrée par l'alternateur synchrone ou absorbée par le moteur, respectivement, après la rectification oorrespond directement à la demande, on supposera dans la figure 11 qu'il sera néces- saire de transformer les tensions de machine en une autre tension, avant que les différentes tensions de phase soient redressées. Ceci peut être le oas, si la tension continue déli-
<Desc/Clms Page number 16>
vrée et celle disponible, respectivement, ou bien l'intensité de courant oorrespondante est si haute que les dimensions de la machine seraient impropres. Mais aussi dans d'autres cas il peut être convenable d'employer des transformateurs.
Par exemple, on a supposé dans la figure 1 que le courant continu principal proprement dit est approprié à l'alimenta- tion des enroulements compensateurs du rotor. En cas de ten- sion très haute ou en cas d'intensité de courant très,haute, ceci peut impliquer des inoonvénients considérables,auxquels on peut remédier au moyen du mode de réalisation de l'inven- tion indiqué schématiquement sur la figure 11.
Sur la figure 11, on a indiqué en Pl-P6, Q1-Q2 et S1-S2 les mêmes organes que oeu+ndiqués sur la figure 1. En outre, K11-k16 désignent les oonmutateurs aménagés auprès des pri- ses 5 et 6, lesquels, ainsi que plus haut, seront pour abré- ger nonmés des oommtateurs principaux. De plus, il y a dans ce mode de réalisation encore un groupe de commutateurs K21-K26 qu'on peut dénomner des commutateurs auxiliaires . Entre les deux groupes de commutateurs sont prévus un nombre de transfor- mateurs T1-T6 munis d'enroulements primaires et secondaires.
Pour simplifier les ohoses, on supposera dans ce qui suit que la machine synchrone G1 fonotionne oomne génératrice, auquel cas les enroulements P11-P16 sont considérés comme enroulements primaires et les enroulements P21-p26 comme enroulements seoon- daires. Si l'on suppose que la machine est ajustée de manière telle que les commutateurs K11-K16 redressent la tension al- ternative correctement, de sorte qu'il se forme une tension continue constante entre les points 5 et 6, et si les trans- formateurs T1-T6 sont idéaux, c'est-à-dire que leur courant d'excitation et d'autres composantes à vide sont zéro,
aussi les commutateurs K21K26 doivent évidemment commuter d'une façon correcte et fournir un courant continu à basse tension d'un ampérage tel qu'il correspond au courant contenu débité
<Desc/Clms Page number 17>
secondairement, réduit au côté primaire. Selon la figure 11,le courant prjmaire ainsi redressé est employé pour l'alimentation des enroulements compensateurs Q-. et Sl. En vue du contrôle de la oomnutation aux comutateurs il-'163 le balai e16 est pour- vu d'un balai auxiliaire e17, d'où partent deux conducteurs 150 et 151 vers un relais R.
Le but du relais est d'alimenter l'enroulement de réglage S1 en courant de sens et d'ampérage tel qu'une oommutation correcte est obtenue ourrétablie. Un dispositif de ce genre a été préalablement décrit dans le bre- vet français 723. 082. Aussi d'autres sortes de relais,par exemple des relais électromécaniques, peuvent pourtant être employés, à mesure qu'ils sont construits d'être actionnés différemment lors de différentes directions de l'impulsion défectueuse.
De plus, on peut concevoir que les points 5 et 6 sont connectés au commutatuer k21-K26, tandis que les enroulements oompensateurs Q1, S1 sont connectés aux commutateurs secondaires K11-K16. Ceci peut être convenable si la génératrice fournit elle-même une tension relativement haute qui n'a pasbesoin d'être transformée en haut, et un petit courant, par exemple de quelques ampères, tandis qu'on veut peut être pourdes raisons relatives à la fabrication qu'un courant à basse tension es- sentiellement plus grand traverse les enroulements compensa- teurs. Alors, les transformateurs sont, au plus près,des trans- formateurs d'intensité comme ils n'ont qu'à être calculés pour la ohute de tension en Q1 et Sl. Dans le premier cas, il faut pourtant qu'ils soient calculés pour la puissance totale de chaque enroulement à phases.
Dans ce qui précède, on a supposé que les transformateurs sont idéaux. cependant, oeoi n'est damais le cas dans la prati- que, parce qu'il faut que de la puissance particulière soit fournie pour l'excitation des noyaux des transformateurs. Dans les transformateurs habituels, cette puissance d'excitation et
<Desc/Clms Page number 18>
puissanoe à vide, respeotivement, se manifeste cornue une com- posante de courant superposée au oourant primaire de charge et décalée en phase, à un degré oonsidérable, par rapport à oelui-oi. Cette composante rend, d'une façon très prononoée, plus difficile la commutation, paroe qu'elle doit avoir une valeur à peu près oonstante différent de zéro justement pendant les moments, où la tension est zéro et le courant de charge est commuté.
Dans les cas où l'on emploie des commutateurs qui sont reliés aux enroulements primaires et aux enroulements secondaires, respectivement des transformateurs, il sera,par oonséquent, nécessaire de prendre des dispositionsparticuliè- res pour délivrer les commutateurs desdites composantes. Ceci peut, en effet, se faire de diverses manières différentes.La figure 12 montre,par exemple, un mode de réalisation d'une génératrioe d'excitation utilisée pour dégager les commutateurs des composantes à vide. Le dispositif oomporte une génératri- oe ou moteur G3 qu'on a représenté avec quatre enroulements à phases P31-P34, lesquels sont connectés aux enroulements primaires d'un nombre de transformateurs T11-G14 A ces oir- ouits sont reliés quatre commutateurs auxiliaires K31-K34 destinés à alimenter les enroulements oompensateurs Q31 et S31 .
Ainsi que montre la figure, un nombre de oommtateurs principaux K41-K44 sont connectés au côté secondaire des trans- formateurs. Les quatre enroulements à phases P41-P44 d'une génératrioe d'excitation particulière G4 sont shuntés sur les enroulements primaires des transformateurs. Cette machine a pour but de foumir, à chaque moment, l'énergie d'excitation requise aux côtés primaires des transformateurs. Bien enten- du, il n'y a pas empêchement à ce que la génératrice d'exoi- tation, au lieu de cela, alimente des enroulements tertiaires particuliers ménagés sur les noyaux des transformateurs ou soit directement connectée aux côtéssecondaires des transfor- mateurs.
Evidemment, il ne se présente pas de difficulté pour ajuster ou oontruire la génératrice d'excitation de manière
<Desc/Clms Page number 19>
telle qu'elle donne une tension de la même tonne de courbe que oelle de la génératrice principale et autant plus haute que celle-ci qu' elle se charge de l'excitation des transfor- mateurs, les commutateurs k31-k34 étant évidemment dans ce cas dégagés de la composante à vide. A cette fin, la généra- trioe d'excitation doit, entre autres, être pourvue de pôles à écran et l'étendue relative des pôles être la même que dans lagénératrioe principale.
Pour élucider d'une manière plus détaillée l'opération des enroulements aménagés sur la machine principale et la ma- chine auxiliaire, on supposera d'abord que la machine marche à vide. Alors, l'enroulement excitateur Q32 doit être alimenté dentelle manière que la " tension principale " nécessaire s'obtienne. Par " tension principale " nous entendons ici la tension de phase de la génératrice principale. Comme la génératrice d'excitation G4 est shuntée sur la génératrioe principale, il faut que ses pôles principaux s'excitent par l'intermédiaire de l'enroulement Q42 de façon telle que la tension fournie par les enroulements à phases de la génériatri- ce G4 soit, à chaque moment, égale à oelle de la génératrioe principale, pour conséquence,
il est convenable de relier l'enroulement Q42 en série à l'enroulement Q32 De l'autre oôté, il est évident, que la génératrice d'excitation sera essentiellement chargée induotivement, paroe que la oomposante d'exoitation pure des transformateurs est décalée en phase de 90' par rapport à la tension principale. En d'autres ter- mes, cela veut dire qu'au moment où les pelés à écran de la génératrice d'excitation passent droit devant une certaine bobine, celle-ci conduira du courant maximum.
Ainsi, la force magnétomotrioe de l'enroulement d'induit est sensiblement contre-aimantant et cet effet oontre-aimantant ne s'étend pas seulement par le pôle principal mais aussi par les parties des pôles à écran qui se trouvent dans l'étendue du pas polai-
<Desc/Clms Page number 20>
re, à partir du milieu d'un pôle à écran jusqu'au milieu du suivant. Pour cela., il est souvent nécessaire de compenser la réaotion d'induit dans la génératrice d'excitation non seu- lement au moyen de certains ampères-tours aux pôles principaux mais aussi au moyen d'un enroulement compensateur particulier
S42 ménagé dans des rainures sur les/pôles auxiliaires.
Le courant que doit recevoir cet enroulement, est évidemment dé- pendant de la grandeur du courant d'excitation dans les trans- formateurs, cette grandeur étant en son tour une fonction de la tension principale induite. La manière la plus sinple d'attein- dre ce but est donc de relier l'enroulement oompensateur S42 en série aux enroulements Q32 et Q42 ' 42
Or, si de la charge a lieu, les conditions se ohangent de la manière suivante. La tension principale induite néoes- saire dans les transformateurs sera un peu plus basse par suite des chutes de tension dans la génératrice principale, les oon- duoteurs et les enroulements primaires du transfomateur. Aissi, il sera néoessaire de réduire un peu la tension principale de la génératrice d'excitation .
Dans ce but, les pôles prinoi- paux de la génératrice d'excitation sont pourvus d'un enrou- lement d'excitation oompound négatif Q41, lequel doit être excité proportionnellement à la charge, de préférence par in- sertion dans le circuit série alimenté par les commutateurs K -K . En outre, il est évident que l'enroulement de commu-
31 34 tation S31 de la génératrice principale en cas de charge orois - sante suffit seulement à garantir la commutation dans le cir- cuit primaire appartenant. Il faut que l'énergie magnétique'qui correspond à l'inversion de courant dans l'enroulement peoon- daire, soit transmise depuis le côté primaire, et, pour cela, une\variation du flux principal sera nécessaire.
A eet égard, on doit pourtant tenir oompte de ce que le flux principal doit, en marche à vide, être oonstant au cours du prooessus de oom- mutation, comme la tension principale doit alors être zéro.Par conséquent, comme l'induction du flux principal dans le noyau
<Desc/Clms Page number 21>
de fer est relativement haute pendant la période en question, et, par conséquent, la perméabilité est basse, une variation assez considérable du flux principal et, ainsi, de son oou- rant d'excitation sera nécessaire en charge pendant la pério- .de de court-circuit, pour qu'il soit possible de transmettre l'énergie magnétique nécessaire à la commutation du o8té secondais.
La manière plus pratique d'atteindre ce but con- siste en ce que les pôles à écran de la génératrice d'exoita- tion obtiennent une excitation série, grâoe à quoi, pendant la période de oocmutation, une composante d'excitation addi- tionnelle proportionnelle au courant de charge est introdui- te, qui donne au flux principal la variation nécessaire.
Dans le mode de réalisation représentesur le dessin,les pôles auxiliaires de la génératrice d'excitation G sont, dans ce but, munis d'un enroulement série S41, lequel est aussi connecté au circuit série des commutateurs K -K .
31. 34
Un autre expédient pour obtenir ce résultat, mais moins @ avantageuce consiste en ce qu une partie de la oompo- sante de charge du courant est amenée à produire la variation requise.
Cependant, après que la charge a duré pendant quelque temps, certaines perturbations secondaires se produisent par suite de l'échauffement des conducteurs., etc., de sorte que l'équilibre est troublé de nouveau et une formation d'étin- oelles a lieu aisément aux commutateurs.
Par exemple, si la tension fournie par la génératrice d'excitation 64 aux transformateurs T11-T14 ne correspond pas exactement à la demande d'excitation, la machine G4 déli- vrera ou absorbera du courant actif au fur et à mesure que sa tension est trop haute et trop basse, respectivement Cela veut dire qu'elle délivrera ou absorbera une partie du oou- rant de charge, et, par suite, les nombres d'ampères-'tours de charge primaires et secondaires des transformateurs T11-T14
<Desc/Clms Page number 22>
ne sont plus égaux et contraires . Cette différence des oondi- tions normales peut être utilisée pour rétablir l'excitation cor- recte de la manière suivante.
Le circuit primaire du transfor- mateur T14 entre l'enroulement à phases P3,4 de la génértarioe
G3 et le branchement partant vers l'enroulement à phases P44 de la génératrice G4 est connecté en série à un enroulement primaire 160 d'un transformateur différentiel T7, l'enroulement seoondaire.161 duquel est connecté en série à l'enroulement sem daire du transformateur T14 Le nombre de spires de l'enroule- ment 160 se rapporte au nombre de spires de l'enroulement 161 de la même manière que le nombre de spires primaires du transformateur T14 se rapporte au nombre de spires secondaires de oelui-oi.
Normalement, les nombres d'ampères-tours des en- roulements 160 et 161 se neutralisent entièrement,tandis que, lors d'une tension d'excitation incorrecte dans la génértarice d'excitation G4, une composante différentielle se produit dans le noyau du transformateur T7, laquelle produit une tension alternative dans un eccoulement tertiaire 162 ménagur le noya de fer du transformateur. Cette tension alternative peut être redressée au moyen d'un commutateur 163, ensuite de quoi les impulsions redressées son(amenées à un relais R2, lequel a pour but d'amplifier les impulsions défectueuses, de sorte qu'un courant continu de l'intensité requise soit obtenu. Ce courant est conduit à un enroulement exoitateur supplémentaire Q43 ménagé sur les pôles principaux de la génératrice d'exoi- tation.
En choisissant d'une manière correcte le sens d'enrou- lement dans l'enroulement Q43, et le degré d'amplification du relais R2, on peut obtenirque l'exoitation des transforma- teurs T11-T14 est rétablie à sa valeur correcte. Un dispositif de nature semblable est décrit dans le brevet français 727132 figure 3. Un relais de nature convenable est indiqué par exem- ple dans le brevet français 723.082. Pourtant, aussi des relais d'une autre nature,par exemple des relais électromécaniques,peu-
<Desc/Clms Page number 23>
vent être employés, s'ils sont établis de manière à être ac- tionnés différemment par des tensions oontinues de signes contraires.
Afin d'amplifier l'action du dispositif,, on peut aussi insérer le transformateur différentiel dans plusieurs phases et additionner les impulsions de tension redressées.
Cependant, le mode de réalisation décrit plus haut de la machine additionnelle a ce détriment que la génératriee d'ex- citation est shuntée sur la machine principale, de sorte qu'elle doit nécessairement être calculée pour la puissance d'excitation totale des transformateurs% Le oourant primaire total dans un transformateur comporte la composante de charge correspondant au courant secondaire aussi bien que le courant d'excitation du transformateur , et on peut maintenant,selon l'invention, établir la 'machine auxiliaire conformément à.
la figure13, de sorte que cette dernière sépare, pour ainsi di- re, du courant primaire total) dans une phase le courant d'ex- citation et amène le courant d'excitation de se fermer en dérivation relativement au oomnutateur, tandis que la oompo- sante de charge active sera forcée d'entrer dans le commuta- teur auxiliaire pour y être redressée et être fournie aux en- roulements auxiliaires excités en série, Dans une génératri- ce de séparation de ce genre établie aveo le même nombre de phases et la même f orme de courbe que la génératrice princi- pale, chaque phase est shuntée sur le oonmutateur oorrespon- dant.
En marche à vide, la génératrice de séparation obtient une excitation fondamentale de grandeur telle que le courant à vide du transformateur , malgré la chute de tension dans l'enroulement à phases de la générice de séparation, est foroé de traverser cet enroulement. Ledit courant se ferme alors par l'enroulement et n'a aucune tendance à passer par le oomnutateur. En charge, l'excitation est augmentée au moyen d'un enroulement série ménagé sur les aimants précisément à un degré correspondant à la ohute de tension du courant de charge dans les enroulements auxiliaires et leurs fils d'en-
<Desc/Clms Page number 24>
trée de courant.
Ceoi a pour résultat que l'intensité de oou- rant alternatif correspondante est empêchée de traverser les enroulements à phases de la génératrioe de séparation,mais elle est forcée de traverser le oommutateur pour y être re- dressée, tandis que la composante d'excitation, ainsi qu'au préalable, peut se fermer par les enroulements à phases de la génératrice de séparation. Ceci effre cet avantage que la ma- chine auxiliaire peut être construite aveo des dimensions oon- sidérablement plus petites que dans le cas précédent, savoir pour une tension correspondant à la chute de tension dans les enroulements auxiliaires et pouruncouant égal au courant d'ex- citation des transformateurs.
Sur la figure 13, G5 désigne un alternateur synchrone ou moteur synchrone contenant des enroulements Q51 et Q52 aux pôles principaux et un enroulement S51 aux pôles auxiliaires aussi bien que des enroulements à phases P51-P54 En outre, le dispo- sitif renferme un nombre de transformateurs T21-T24, aux enrou- lements primaires desquels sont connectés les enroulements à phases P51-P54 et aux enroulements secondaires desquels sont connectés un nombre de commutateurs K51-K54 La machine auxi- 51 54 liaire ou la " génératrice de séparation " G6 oontient,ainsi que la machine G4 de la figure 12, un enroulement compensateur S61 sur le pôle auxiliaire et un enroulement excitateur Q62 ménagé sur le pôle principal et relié en série à l'enroulement S61De plus, on a prévu,
un enroulement Q61 alimenté en série et{un enroulement auxiliaire Q63 ménagé sur le pôle principal et contrôlé parun relais R3 Le courant passant par les enrou- lements Q61, Q51 et S51 est dérivé d'un commutateur auxiliaire K61-K64. Les enroulements à phases P61-P64 de la machine auxi- liaire G6 sont, canne il a déjà été dit, connectés en parallèle chacun à un commutateur appartenant K61-K64.
Ce dispositif dif'f'ère du mode de réalisation selon la figure 12 essentiellement par le fait que la machine principale G5
<Desc/Clms Page number 25>
fournit ici le courant d'excitation nécessaire aux trans- formateurs T21-T24 ce qai, d'ordinaire , peut s'effectuer sans inconvénient, comme le courant d'excitation s'élève seule- ment à quelques pour cent du courant normal de la machine.
Le courant total traversait les enroulements primaires des transformateurs et les enroulements à phases de la génératri- oe contient du courant de charge aussi bien que du courant d'excitation, et la dernière composante qui n'est pas en pha- se aveo la tension prinoipale, traverse aussi les enroule- ments à phases P61-P64 de la machine auxiliaire G . Aux com- 64 6 nutateurs K61-K64 arrive, pour cela, seulement du courant qui est complètement en phase aveo la tension et qui peut être redressé par les commutateurs en vue défia formation d'un courant continu pour l'alimentation des enroulements série.
Ainsi, la ohute de tension dans le circuit Q61 Q31, S51 augmente, quand la charge augmente, et, pour cetteraiso, l'enroulement série Q61 coopère de préférence avec l'enrou- lement Q62 L'enroulement S61 a pour but, aussi dans ce oas, de s'opposer à la réaction d'induit aux pôles à éoran, laquelle a évidemment sa valeur la plus élevée pendant la période de commutation, céest-à-dire au moment, où le pôle auxiliaire passe devant une certaine bobjne, qui est connec- tée à un circuit commutant.
Ainsi qu'il ressort de l'explioation, donnée plus haut, du fonctionnement de la génértarioe de séparation, l'enroulement série Q61 doit élever la tension de la maohine au même degré qu'augmente la oharge, et, ainsi, aussi la ohute de tension aux enroulements auxiliaires Q61, Q51, S51 Les enroulements Q62 et S61 ont pour but de compenser la chute de tension du courant à vide aux enroulements à phases P61- P64 et l'influence déformante sur la courbe d'in- duotion qu'exerce la forme magnétomotrioe hors de ces en-
<Desc/Clms Page number 26>
roulements. L'enroulement Q63 est un enroulant de réglage, qui est influencé par les impulsions défectueuses qui se tonnent,
lorsque l'enroulement Q61 pour une rais ce. ou pour une autre ne donne pas exactement l'excitation voulue.
A cette fin, le relais R3 est contrôlé, d'une manière analogue à oelle de la figure 12 concernant le relais R2, par un transformateur différentiel T8, l'enroulement pri- maire 164 duquel est intercalé dans le circuit à courant alternatif du commutateur K64 entreles branchements s'éten- dant à l'enroulement à phases P64 de la génératrice G6, et l'enroulement secondaire 165 duquel est connecté au côté secondaire du transformateur T24 L'enroulement tertiaire 166 communique par l'intermédiaire d'un oomnu- tateur 167 avec le relais R3
Il va de soi que le nombre de commutateursauxiliaires peut être réduit par exemple à deux, pourvue que oes deux commutateurs puissent conjointement produire un courant continu.
A savoir, l'asymétrie provoquée par la peut être négligée ou être compensée par des résistanoes addi- tionnelles particulières dansées autres phases.
La génératrice de séparation G6 représentée sur la figure 13 peut par exemple être réalisée de la manière re- présentée sur les figures 14 et 15. Le mode de réalisation représentée sur la figure est pourvu de quatre pôles prin- oipaux 161, 162' etc., et de pôles auxiliaires intermédiai- res H61, eto. Sur le stator sont aménagés les différents enroulements à phases P61-P64. Les pôles auxiliaires sont établis sous forme de plaques qui communiquent avec le reste du circuit magnétique au moyen d'un nombre de boulons file- tés 170, qui peuvent,par exemple être entourés de douilles déoartement 171. Sur les pôles prinoipaux sont aménagés les enroulements Q61, Q62 et Q63, l'axe magnétique desquels ooinoide avec les pôles principaux .
Sur les pôles auxiliai..
<Desc/Clms Page number 27>
res sont aménagés seulement les enroulements S61 Ceux-oi comportent des conducteurs plats 172, 173, l'axe magnétique desquels coïncide, selon la figure 15, avec le milieu des pô- les principaux I61, etc. Les conducteurs 172 et 173 sont amé-
61 nagés dans la surfaoe du pôle auxiliaire H61 tournée vers l'entrefer. Tout le rotor est entouré, sur son côté extérieur, d'une douille métallique 174 de préférence en ouivre, qui a pour but de servir d'enroulement d'amortisseur.
Comme visible sur la figure, les masses polaires H61 servent en même temps d'organes de fixation pour les enrou- lements Q61-Q63 des pôles principaux. Les boulons 170 rendent 61 63 possible un montage facile des pôles à écran, après que les enroulements ont été placés sazr les pôles principaux.
Dans ce qui précède, on a montré comment le courant oon- tinu néoessaire aux enroulements auxiliaires peut alternati- vement être dérivé sur le côté primaire eu sur le côté seoon' daire de transformateurs de tension qui sont destinés à adap- ter la tension de la génératrice ou du moteur la tension de la ligne. Quand même la machine Gl, par exemple selon la figure 1, fournit directement une tension alternativetell qu'elle, après rectification, concorde avec la tension de la ligne sans l'emploi de transformateurs, il peut souvent arri- ver que le courant continu principal n'est pas approprié à être employé sur les enroulements auxiliaires.
En cutre, XXX il est évident qu'il faut , quand on emploie par exemple le commu- tateur auxiliaire K31-K34 représenté sur la figure 12, tenir compte de grandes pertes par frottement par suite du grand nombre de balais nécessaire,qui s'élève à du moins quatre pour chaque phase.
On peut pourtant, selon l'invention, tourner ces diffi- oultés au moyen des modes de réalisation représentés schéma- :biquement sur les figures 16 jusqu'à 20 qui oonoernent une
<Desc/Clms Page number 28>
machine bipolaire. Si l'on conçoit, dans le mode de réalisa- tion représenté sur la figure 1, que chacune des phases P1-P6 est divisée en deux moitiés, par exemple a et b, chacune d'elles étant sous tension de même phase et, après commuta- tion, en opposition de phase, respeotivement, il est possi- ble d'obtenir, par une composition convenable des différents vecteurs de tension, un polygone de tension fermé, comme c'est le cas par exemple dans les machines à oourant continu habituelles.
Sur la figure 16, G7 désigne une machine oor- respondant à la génératrioe ou moteur G1 de la figure 1, et P21 -p26 désignent six enroulements secondaires connectés à un nombre oorrespondant de commutateurs /non représentés sur le dessin/, ces enroulements appartenant à des transformateurs, par exemple correspondant aux transformateurs T21-T24 de la figure 13. Pour plus de simplicité, on a supprimé sur la figure 16 les circuits appartenant aux enroulements seoondai- res. Les enroulements primaires correspondants sont constitués par deux groupes d'enroulements P11a- P16a et P11b-P16b qui forment, alors, conjointement un système à douze phases, et, dans ce cas, les enroulements sont deux à deux, par exemple Plla et P11b, en opposition de phase et peuvent, ainsi, être aménagés sur le même noyau de transformateur.
Les enroulements primaires sont reliés à douze enroulements à phases P71a -P 76a et p71b-P76b sur la, machine synchone G. On peut évidemment p71b-p76b sur la machine synchone G7. peut évidemment obtenir des enroulements de ce genre, en divisant, dans une machine hexaphasée habituelle, par exemple du genre indiqué sur la figure 11, chaque enroulement à phases en deux moitiés qui ont des prises particulières et dans lesquelles les ten- sions induites sont en phase l'une avec l'autre, et, après commutation, en opposition directe de phase, respectivement.
Chaque circuit primaire est, en outre, connecté à deux seg- ments consécutifs d'un commutateur auxiliaire K8 ayant douze segments Vla-V6a et Vlb-V7b isolés l'un de l'autre. Ce commu-
<Desc/Clms Page number 29>
tateur peut convenablement, aveo les enroulements décrits plus haut, être fixe. Les segments coopèrent avec deux balais Bl et B2 qui, bien entendu, doivent tourner par rapport aux segments. Les balais sont, à travers des bagues collectrices et des balais fixes, connectés aux enroulements Q71 et S71 qui sont ménagés sur les pôles principaux et les pôles auxi- liaires, respectivement, de la machine synchrone G7. Comparez, par exemple, les enroulements Q 51 et S51 alimentés en oourant continu de la génératrice G5, figure 13.
Pour dégager le commutateur K8 des composantes d'excitation des transforma- teurs, on prévoit en outre une génératrice de séparation G8 munie de douze enroulements de marche P81a-P86a et P18b-P86b Cette génératrice de séparation oorrespond, quant à son fonc- tionnement, à la génératrice G6 de la figure 13. On peut aussi, par exemple selon la figure 12, remplacer la génératrice de séparation mentionnée plus haut par une génératrice d'exoita- tion.
Sur la f igure, les balais B1 et B2 ont été maîtres d'une largeur telle qu'ils recouvrent un peu moins que deux seg- ments. Pour plus de simplicité, le commutateur représenté sur la figure 16 est arrangé pour une génératrice bipolaire,mais il peut naturellement,par l'augmentation du nombre de segments et de balais, être. arrangé, ainsi que oonnu, pour un nombre de pôles quelconque,. Le oomnutateur est construit de préfé- rence avec la même période de court-circuit que oelle des com- mutateurs principaux insérés dans les circuits secondaires des transformateurs.
Afin d'être en état d'illustrer,d'une manière plus nette, les parcours du courant, on réfèrera ci-après au diagranme sim- plifié de la figure 17. En outre, en vue d'une différenciation plus faoile des différents paroours du courant, les enroule- ments secondaires P21-P26 ont été divisés en deux phases par- tielles a et b, de manière qu'on obtienne douze phases seoon-
<Desc/Clms Page number 30>
daires P21a-P26a et P21b -P26b De plus, les enroulements à phases P81a-P86a et P81b-P86b ont été pourvus de prises particulières au lieu des prises communes de la figure 16.
Ceoi simplifie essentiellement l'explication du fonotionnement du dispositif.
Comme visible sur la figure 17, la connexion peut être considérée comme un si-nommé système en polygone , où les différentes bobines sont connectées à des segments de commu- tateur consécutifs. Cependant, il est à remarquer que, dans ce mode de réalisation, chaque si-nommée bobine compo rte, d'une part, un enroulement de génératrice, par exemple P 71a et, d'autre part, un enroulement de transformateur P11a, Mal- gré cette circonstance particulière, le dispositif fonotionne d'une manière analogue aux conditions dans les machines à cou- rant continu usuelles à branchement en polygone.
Le courant de charge a, au moment représenté sur la figure, dans les phases partielles à index la-6a une certaine direction et dans les phases à index 6b-lb la même direction. Alors, la somme de ces courants se ferme à travers les balais B1,B2 par le circuit extérieur qui est constitué par les enroulements Q81' S71 et Q71 Dans la position représentée sur la figure, les enroulements P76bP16b et P71aP111a sont court-circuités par le balai B2, tandis que les enroulements P 76a' P16a et p71b,p11b sont court-circuités par le balai B1
Or, pour faire passer le courant de charge par le circuit extérieur , on a besoin d'une certaine tension, laquelle est fournie par les phases de la génératrice G7 Les enroulements primaires des transformateurs reçoivent une tension abaissée à un degré oorrespondant .
La différence de tension oorres- pondante sera engendrée dans la génératrice de séparation G8, qui absorbe alors seulement le courant d'excitation des transformateurs, tandis que la composante de charge est pres- sée à travers le circuit extérieur.
<Desc/Clms Page number 31>
Dans ce qui précède, on a supposé qu'une génératrioe de séparation est établie avec deux fois six enroulements à phases, qui sont connectés ohaoun à une des douze phases partielles du système en polygone. Si l'on prévoit, au oontraire, une généra- trioe d'exoitation particulière, par exemple d'après le princi- pe indiqué sur la figure 12, à part que la génératrice d'exoi- tation, par exemple G10 selon la figure 19, travaille direote- ment sur des enroulements tertiaires L1-L6 partiouliers aména- gés sur les six transformateurs, il faut seulement que lagéné- ratrioe d'excitation soit pourvue de six enroulements à phases P101-P106 puisque, comme il a déjà été dit,
les douze enrou lements partiels P31a-P36a et P31b-p36b du système en polygone sont deux à deux en phase l'un avec l'autre et en opposition de phase, respeotivement. céla s'applique aussi dans le cas où les enroulements à phases de la génératrice d'exoitation G10 sont connectés aux six enroulements secondaires P21-P26 de la figure 16. En outre, il est concevable que chacun des six en- roulements à phases p101-p106 est connecté à l'un des deux en- roulements primaires de chaque transformateur, par exemple p11a-p16a de la figure 16. La figure 19 sera éluoidée cyprès d'une manière plus détaillée.
Pour oontrôler l'excitation de la génératrioe d'excitation et de la génératrice de séparation, respeotivement, un enroule- ment Q83 et Q103 , respectivement, peut être aménagé sur les pôbes prinoipaux de la machine, enroulement qui, par l'intermé- diaire d'un relais R8 et R10, respeotivement, est oontrôlé au moyen de balais divisés, par exemple d'après le brevet français 754.149 /le relais 60/, ou au moyen d'un ou plusieurs transfor- mateurs différentiels insérés dans un ou plusieurs circuits de' transformateur. Des transformateurs différentiels de ce genre ont été préalablement décrits d'une manière plus serrée par rapport aux figures 12 et 13; of les transformateurs T7 et T8, respectivement.
Comment ceux-ci peuvent être insérés, ressort
<Desc/Clms Page number 32>
schématiquement de la figure 18, où seulement un enroulement à phase partielle à index la a été indiqué. L'enroulement secondaire P21a est oonneoté à un commutateur , duquel oon- jointement aveo d'autres commutateus, un courant oontinu peut être dérivé d'après les principes indiqués plus haut.
Lors d'une exoitation oorreote sur la génératrice de séparation, l'enroulement à phases P 8la de laquelle est oonneoté en série à. l'enroulement P7la' les oirouits de'commtateur primaires aussi bien que secondaires du transformateur T11a sont déli- vrés de composantes d'exoitation. Le transformateur différen- tiel Tla est pourtant parcouru par une composante différen- tielle, aussitôt que des perturbations ont lieu. Les impul- sions défectueuses sont dérivées d'un enroulement tertiaire m du transformateur d'intensité et sont amenées à aotionner la génératrioe d'excitation et la génératrioe de séparation, respeotivement, d'une manière oonvenable préalablement indi- quée.
Le principe du système en polygone peut être employé aussi dans le dispositif représenté sur la figure 1 dans le oas, Eù la tension oontinue et l'intensité du courant oontinue respeotivement,dans le circuit principal 5,6 ne sont pas appropriées à l'alimentation des enroulements Ql et S . En ce cas, on peut selon la figure 19 employer des transformateurs d'intensité T41-t46.qui peuvent être insérés d'une manière qui ressort schématiquement du dessin. Les signes de renvoi suivent le même principe que sur la figure 16. P41a-P46a et P41b -P 46b désignent douze enroulements secondaires des trans- formateurs d'intensité , les enroulements primaires desquels sont inclus dans les circuits principaux P91, k191; p92, k92 eto.
' 91 91 92, K92 comme dans ce cas également les enroulements sont deux à deux en phase l'un avec l'autre et en opposition de phase, respeo- tivement, seulement six transformateurs d'intensité T41-T46 sont évidemment néoessaires,pourvu que chaque transformateur
<Desc/Clms Page number 33>
d'intensité est muni d'un enroulement a et unenroulement b sur le oôté secondaire. Bien entendu, il faut exciter aussi les transformateurs d'intensité séparément pour empêoher la nais- sanoe de composantes d'exoitation sur le oôté primaire.Comne la génératrioe d'excitation G10 fournit ici l'énergie du champ à un enroulement tertiaire de chaque transformateur d'intensi- té ou possiblement directement au oôté primaire il faut seule- ment que six enroulements à phases soient prévus sur la géné- ratrice.
Sur la figure 20, on a illustré les paroours de courant dans un dispositif selon la figure 19 au moyen d'un diagramme simplifié. pour faire le sohéga aussi simple que possible,les enroulements primaires des transformateurs sont ici divisés en groupes a et groupes b, de manière qu'un système primaire à douze phases P 5la p56a et P51b-P s'obtient. Les six en- roulements à phases de la génératrice d'excitation G10 égale- ment son:b divisés en groupes a et groupes b, de manière quhon obtient douze phases.
De cette manière, on obtient douze trans- formateurs, dent chacun possède un enroulement primaire P51a-P56a et P51b-P56b respectivement, un enroulement seoon- daire p41a-p46a et p41b-p46b' respectivement, et un enroule- ment tertiaire L1a-l6A et l1b-L6b respectivement, alimenté par l'enroulement de marche appartenant de la génératrioe d'excitation.
Le dispositif indiqué plus haut peut, par exemple, être employé dans l'installation représentée sur la figure 2, si la tension principale ne seraient pas appropriée à l'alimentation des enroulements auxiliaires. Dans ce cas, on peut employer un commutateur à embranchement en polygone selon la figure 19 aveo vingt-quatre segments et quatre balais, correspondant à la génératrice tétrapolaire de la figure 2.
Il faut alors que chaque enroulement à phases de la géné- ratrioe d'excitation fournisse une tension correspondant à la chute de tension entre'les points de raooordement de l'enrou- @
<Desc/Clms Page number 34>
lement, c'est-à-dire dans le présent cas, la part de la phase dans la chute de tension dans les enroulements Q101, Q et S , tension qui en son tour est proportionalle au oou- 91 91 rant de charge. La si-nommée génératrice d'excitation G10 utilisée pour les transformateurs d'intensité T41-T46 .. venant d'être décrits a ainsi sensiblement le même but que la géné- ratrice de séparation G de la figure 13.
Ainsi, elle doit avoir une excitation principale Q101 alimentée en série et être pourvue d'enroulements compensateurs S101 etou enroule- ments de réglage Q103 nécessaires. Des relais peuvent oonve- nablement être prévus, en vue de garantir un fonctionnement satisfaisant, en contrôlant depuis des balais ou transforma- teurs différentiels les enroulements auxiliaires G103 d'après les principes indiqués plus iaau.t
Dans ce qui précède, on a supposé que le système contient du moins une machine qui fonctionne comme génératrice ou mo- teur au sens propre et ainsi fournit ou absorbe de la puissan- ce active.
L'invention n'est pourtant pas limitée aux systèmes de ce genre mais peut aussi être appliquée dans d'autres sys- tèmes où la puissance active est fournie par exemple sous forme de puissance à courant continu, qui est transformée en puissance à courant oontinu ou à courant alternatif d'une autre tension ou vice versa.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
PATENT OF INVENTION "Continuous current installation"
The present invention relates to the problems which arise when rectifying alternating voltages to obtain direct voltages, or vice versa, particularly in cases of high voltages and / or high currents. The invention is of great interest in electrical installations for the transformation of mechanical energy into electrical energy, or vice versa, installations which include synohronous alternators or synohronous motors belonging to the heteropolar type and having two or several phase windings, the latter cooperating with a number of switches used for rectifying the induced alternating voltages.
In some embodiments of such machines, it is desirable that the induced alternating voltages have finite zero voltage intervals during which the phase windings are shortened.
<Desc / Clms Page number 2>
each in its own oomnutator, and alternating current flowing through the windings is switched and the alte mative voltages are rectified, voltages which, provided they have a suitable curve shape, can by series connection of the switches be added or superimposed to form a substantially constant DC voltage.
It has already been proposed, for example in French Patent No. 662,800 to give the induced voltage a trapezoidal shape, @ the zero voltage intervals having been, in this case, as long as the intervals during which the voltage has been constant. By the composition of two alternating voltages of this kind phase shifted with respect to each other by 90 ', it is of course possible to produce a constant continuous voltage. There is no difficulty in establishing the magnetic circuit of a machine in such a way that these tons of curve are obtained approximately in idle operation.
Difficulties arise, however, when it comes to maintaining, in an alternator or synchronous motor belonging to the heteropolar type, these forms of curve also under load, as a result of the deformation of the form of the curve of the induced voltage caused by the magnetomotive force of the armature winding when the machine is loaded.
Further, it is evident that ohmic and inductive voltage drops can produce some difference between the curve shape of the induced voltage and that of the voltage derived from or supplied to the poles of the machine. In addition, if the circuits have considerable inductances, for example transformers and other AC windings, it is obvious that the current will have a component which is highly phase-shifted with respect to the voltage.
As the switches must neoessarily be set in such a way that they effect the required switchings during the zero voltage intervals, it is obviously a
<Desc / Clms Page number 3>
condition of the correct completion of the commutation that the voltage is substantially in phase with the current. As a result, even a relatively small phase shift can risk mutating in a very pronounced way.
The object of the invention is to avoid these difficulties and to make satisfactory switching possible during various loads, in the event of high voltages as well as in the event of high current intensities. The invention mainly consists in that two or more alternating current circuits are controlled, each by its own running windings of the alternating current maohine provided with main magnet poles and intermediate auxiliary poles, and cooperate, each with its commutator, in such a way that currents flowing through the alternating current circuits are switched and the alternating voltages printed on the switches are rectified, the latter, by series connection of the switches, adding to form a voltage o continues substantially constant.
In the case where the direct current generated in the main switch or supplied to it, therefore the current of the network, for example by virtue of a voltage too high or an intensity of current too high, n 'is not likely to be advantageously used for the supply of the auxiliary windings which must receive a current proportional to the load, it is possible according to the invention to provide a particular auxiliary switch which is supplied with alternating current out of transformers, the other windings of which are connected to the main switch.
By appropriately choosing the transformation ratio of the transformers, it is possible to obtain on the auxiliary switch a current of suitable intensity which is rectified by means of this switch and is then supplied to the auxiliary windings. Thus, we can, for example when it comes to a synchronous alternator which, through transformers
<Desc / Clms Page number 4>
supplies a main switch with direct current of high voltage and in which the phase windings have a current intensity suitable for the auxiliary windings, arrange auxiliary switches in two or more phase windings of the alternator on the primary side switches by which are supplied to the auxiliary windings connected in series.
However, there then arises this difficulty that, in the case where the phase windings of the alternator must supply the no-load current of the transformers, particularly its excitation component, a component detrimental to the commutation enters into oes comuta - auxiliaries. According to the invention, special machines / excitation generators or separation generators / are provided for this in order to release the switching of such current components.
The invention will be described in more detail hereinafter with reference to the accompanying drawings, and at the same time also further features of the invention will be indicated.
In the drawings, Figure 1 shows a diagram of a machine made according to the invention. Figure 2 shows a more detailed diagram of the same embodiment. Figure 3 shows respectively a side view of the machine and a longitudinal section of the machine taken by line 3-3 of figure 4. Figure 4 shows a side view on a somewhat scale. enlarged, the bearing shield being supposed to be removed. Figures 5 and 6 show schematic details of the armature windings and auxiliary windings. Fig.
7 shows a curve illustrating the variation of the field at one of the pole edges. Figures 8, 9 and 10 show, in a similar manner, a modified embodiment of the windings and a corresponding switching diagram, respectively.
Figure 11 shows schematically an embodiment of
<Desc / Clms Page number 5>
the invention, comprising transformers and double groups of switches without special auxiliary machines for the no-load current. FIG. 12 shows a diagram of connections for the same embodiment comprising a general operation for the production of the current operating transformer. FIG. 13 shows another embodiment of the corresponding device comprising a generator, called a separation generator, for the removal of the operating element from the switch. Figures 14 and 15 show details of the separation generator shown in Figure 13.
Figure 16 shows a modification, while Figure 17 shows a simplified diagram of the device shown in Figure 16. Figure 18 is a detail of the device shown in Figure 17. Figures 19 and 20 show a variant of the embodiment shown in Figures 16 and 17.
In the device shown in FIG. 1, a synchronous alternator or synchronous motor c1 is provided with six phase windings p1-p6 Each of these windings is omneotated with two brushes respectively, bl, c1 and b2, 02 etc., each of these brushes being in contact with an oomnutateur belonging to k1, k6 Each of these oes switches has two segments, respectively 7,8 and 9,10 etc., which, during the rotation of the oomnutator, connect for example the brushes b1, c1 alternately to the brushes dl, e1 On condition that the controller k1 makes a half turn for each entire period of the alternating current xx, and more especially, in such a way that the brushes, respectively b1, c1 and d1, e1,
short-circuit the two segments during the zero voltage intervals of the alternating voltages induced in the winding Pl, the alternating current entering through the brushes bl, c1 is, obviously, transformed between the brushes dl , e1 into a rectified voltage. Of the
<Desc / Clms Page number 6>
Likewise, the phase winding P2 obviously cooperates with the switch k2, etc. As can be seen in the figure, the different switches are however slightly alternated with respect to each other corresponding to the different phase angle of the various armature windings.
Since the voltage produced is obviously six-phase, the phase windings P1-P6 can be arranged such that voltages induced in the phase windings two by two, for example, p1 and p4 P2 and p5 as well as P3 and P6, are offset in phase with respect to each other by 90. Then, belonging switches must necessarily be paired, for example k1 and K4, k2 and k5 as well as K3 and k6, to be offset from each other by 45 mechanical degrees. In addition, it has been assumed in the illustrated embodiment that the phase shift between consecutive phases is 30, corresponding to a consecutive shift of 15 mechanical degrees.
Due to the large number of switches to be mounted here one beside the other, the necessary axial space plays a large role. By making the switches, as indicated above, with a number of brushes, twice as large as the number of segments, only one contact path is obtained for each phase. If the switches are mounted on a shaft directly coupled with the machine, the machine must be at least four-pole, that is to say that it induces four voltage intervals and four zero voltage intervals. for each turn, as the oonmutateur coupled with this one presupposes four switchings for each turn.
Of course, the windings in the diagram according to figure 1 are shown only schematically and are in practice preferably made such that they are evenly distributed over the periphery of the stator. However, they have been shown on the diagram in the manner indicated in order to illustrate the mutual phase shift between the various windings.
<Desc / Clms Page number 7>
ment provided that it is a bipolar machine. In the following section, the nature of the winding will be dealt with in more detail compared to figure 2.
In FIG. 1, 19 further designates a rotor provided with usual magnet poles not shown in the drawing and with auxiliary poles arranged between oeux-oi. In the diagram, the windings which belong to a magnet pole and an auxiliary pole have been shown. Thus, there has been arranged on the magnet poles, among others, a usual exciter winding Q2 supplied in a suitable manner by a suitable current source 1,2. The pole masses are formed and the Q winding is energized so that the machine delivers a voltage of a curved shape as well as a desired magnitude on idle.
Ep no-load operation, the voltage curve is influenced by the dispersion of the induction flux in the interpolar space. Therefore, 8 'there are only prinoipaax poles, it would not be possible to produce a zone of zero voltage of a desired width. In order to achieve this result, a shielding of the magnetic lines of force must be effected, which can be obtained by means of the auxiliary poles mentioned above which, in idle operation, function as shield poles. Under load, the influence of the armature reaction occurs, which must be compensated, on the one hand, by means of the aforesaid auxiliary windings, and on the other hand, by means of damping windings. sor short-cireuités of various achievements.
At the same time, the screen poles can then serve as auxiliary switching poles in accordance with the embodiment indicated above.
The Kl-K6 switches are connected in series on their DC side, so that the voltage pulses rectified by the different switches add up to form a substantially constant DC voltage, which can be de-
<Desc / Clms Page number 8>
riveted between terminals 5.6. In this DC system also the part of the auxiliary windings which must receive an excitation proportional to the load, is interposed between the brush d and the point 5. These windings consist of a winding with Q- grooves. arranged on the main poles and a winding with S1 grooves arranged on the auxiliary poles and connected in series to oelui-oi.
Furthermore, in the grooves of the auxiliary poles, a so-called regulating winding S2 can be made, the supply of which can be adjusted by hand or automatically from a suitable current source 3,4. Of these windings, the winding Q has a magnetic axis coinciding with the main pole, while the magnetic axis of the windings Q1, S1 and S2 co-ordinates with the middle of the auxiliary pole.
In idle operation, the device obviously functions in such a way that all the switched voltages initiate to form a direct voltage which, when the poles are formed correctly, becomes practically constant. As the machine begins to be loaded, current will flow through the armature conductors in the stator 20. In case of windings, a certain magnetomotive force causes a certain magnetomotive force which more or less deforms the induction flux and, therefore, the shape of the curve. of the induced voltage.
However, the winding Q1 is calculated in such a way that, when it is crossed by the direct current, a magnetomotive force of the opposite direction with respect to that of the armature winding occurs, thanks to which the deformation of the induction curve straight ahead of the main pole is prevented or neutralized. As soon as charging takes place and, therefore, alternating current flows through the various phase windings, switching difficulties also arise when the direction of the current is reversed, because the current, at cause of inductan-
<Desc / Clms Page number 9>
oe in the short-circuited coil for the moment, does not change direction on purpose.
Consequently, the winding S1, arranged in the auxiliary pole, aims to induce an auxiliary voltage / switching voltage / suitable in the coil oourtr oirouité of such direction, amplitude and duration that the current is caused to change. sense and reach its oorreote value in the new direction at the end of the switching period. In the following, the purpose of the adjusting winding S2 will be made lighter in a tighter fashion.
It has been assumed above that the machine works as a direct current generator, but of course there is no impediment to the maohine being able to function as a direct current motor as well. In the last oas, the currents of the armature winding get a reverse direction, so that the magnetomotive force of the armature winding is reversed, o is true, but also in its new direction is prevented by the compensating winding Q1 emerges with a current in the opposite direction. Similar conditions apply, of course, to the switching winding S1.
In fig. 2, it has been shown schematically, but in more detail, how the different windings can be set up on a four-pole machine. The main pole excitation windings are denoted by Q21 24 The main pole compensator windings are similarly denoted by Q11-Q14 The auxiliary pole switching windings are denoted by S11-S. sent designated by S21-S24 Windings Q21-Q24 communicate, through slip rings, with brushes 21 and 22.
Windings Q11-Q14 and S11-S14 are mutually connected in series and communicate, through slip rings, with brushes 23, 24 which, in turn, are inserted into the DC system of the machine between the broom d12 and point 5. The windings S 21. -S24
<Desc / Clms Page number 10>
communicate, through slip rings, with brushes
25, 26.
According to Fig. 2, the armature winding is established as a ground winding with a conductor and a coil, respectively, per groove and pole. Thus, the brush c1 communicates with the conductor in the groove 30 and, through the connection 54 extending on the rear side of the machine, with the conductor in the groove 48. From there, the connection continues to the front of the machine through 55 to the conductor in groove 42. From here, connection 54 extends through connection 56 on the rear side of the machine to the conductor in. the groove 36, which communicates with the brush b1.
This coil thus contains conductors in the four grooves 30, 36, 42 and 48 which are at a distance of 90 mechanical degrees and, consequently, of
180 electrical degrees from each other, the electro-motive forces induced in the different grooves being added by the series connection. Similarly, the brushes b4 and c4 of the switch k4 communicate with conductors in the grooves 39,45,51 and 33. These grooves are all alternated by 45 mechanical degrees and, therefore, 90 electrical degrees. relative to the grooves in which the windings of the first phase are located. The same is true of the other phases, and for that it should not be necessary to go into this in more detail.
As can be seen in FIG. 2, it is necessary that, in a device of this kind, no less than six coil connections pass parallel to one another on the same side of the machine in certain places. A machine established according to this embodiment is shown in Figures 3 and 4. As can be seen from Figure 3, the different coils will have, in this kind of winding, different conductor lengths, and at the same time, they will be arranged asymmetrically with respect to each other. In a ground winding, it
<Desc / Clms Page number 11>
It is therefore inevitable that the different phase windings have different inductance and resistance, which is not to be desired in most cases.
For this, it is more preferable to provide the machine with a so-called cylindrical winding or transient winding according to principles known in the art of electric machines, so that all the coils are made completely equal. In the drawings, we have all the same shown the mass winding, as these become thereby clearer.
As can be seen from Fig. 4, the windings Q - Q24 are set up as the usual exciter windings laid around the pole cores II, 12 etc. The compensator windings Q11-Q14 are, on the contrary, established in the form of grooved windings of a character indicated in what follows and comprise in the example chosen five groups of co-motors on each half of the pole mass. Of these groups of conductors three, namely 70, 71, 72 are found in the pole mass proper and the conductor groups 73 and 74 outside the pole mass proper and in the gap between the main pole and the auxiliary pole.
The magnetic axis of the winding coincides with the middle of the auxiliary pole H1
The windings of the auxiliary pole are, in the example shown, both grooved windings and arranged very close to the edges of the pole mass of the auxiliary pole H.
The winding S11 has the two groups of conductors 76 and 78, while the winding includes the groups of conductors 79 and 80. The magnetic axis of these windings likewise coincides with the middle of the auxiliary pole H1.
In FIGS. 5 and 6, the basic arrangement of the windings has been illustrated more clearly by means of a developed diagram. The embodiment shown in these figures differs from the previous figures in that the winding
<Desc / Clms Page number 12>
Grooved stator lament is constructed with two groups of coils or conductors, respectively per groove. This makes possible the arrangement of a cylindrical winding and, in relation to this, a symmetrical arrangement of the different phase windings.
In addition, FIG. 5 shows an additional adjusting winding S3 arranged on the core of the auxiliary pole Fil.
While it has been assumed in Figures 1 and 2 that the width of the collector brushes is chosen with respect to the pitch of the segments in such a way that always two switches, that is to say also two phase windings, are short-circuited simultaneously, it has been sppposed in FIG. 5, for the sake of simplicity, that one of the phase windings is short-circuited at each moment. In general, it is a desideratum to obtain a so-called reotili- gne commutation, that is to say the curve which indicates the relation between the amperage and the time in the short-circuited coil, must be a line substantially straight which relates the amplitude of the current before switching to the amplitude of the current of the opposite direction after switching.
Indeed, we can do right to this desideratum by having recourse to the shape of rectangular curve A of the switching flux shown in figure 5. Knowing, as always a coil is in communication, it is obvious that the variation per unit of time in the "current volume" switching straight in front of the auxiliary switching pole is always constant during rectilinear switching and, for this, also the necessary switching voltage becomes constant if the influence of the ohmic resistance in the switching circuit is neglected. As visible in Figure 5, the extreme points of the amnutation flow A are located directly below the two conductors 76,78.
However, the compensating winding must be calculated in such a way that the air gap induction below the parts of the auxiliary switching pole which are -12-
<Desc / Clms Page number 13>
found outside the windings 76,78 is equal to zero, so that the auxiliary pole there acts only as a screen pole. If this is not achievable with sufficient accuracy, n can achieve the Desired result using / the additional adjustment winding S3.
The magnetic field of the main pole will, in general, have a trapezoidal shape B. The transient curves C and D between the intervals of constant amplitude and the zero intervals should have the form shown in figure 7. If the maximum amplitude of the voltage is denoted by E, the curve C must be symmetrical around a line Tl, parallel to the axis T and located
E at a distance of 2 from the axis T. The field curve intersects the axis T1 at a point X which must be located mid-distance from the centerlines of the main pole and the auxiliary pole. Curve C should also be symmetrical about a vertical axis drawn through point X.
As shown in Figure 5, the compensating winding has six conductors 83-88 placed in the pole mass proper, and two pairs of conductors 81, 82 and 89, 90 respectively, outside the edges of the pole. pole mass. By this, the compensating winding thus obtains, in all, ten inverters or groups of conductors, respectively. This makes it possible to neutralize the magnetomotive force exerted by ten armature conductors, for example in the five grooves 38-42. In the groove 37 there are two conductors in which simultaneously a switching takes place for the moment.
It was assumed above that two coils or one coil feels short-circuited at the same time. If, on the contrary, the number of coils switching simultaneously varies during the rotation of the maohine, for example between two or three, and is, thus, on average a fractional number, the conditions will be more complicated. Thus, there is shown in Figures 8-10 for example the conditions in an ootophase machine, in which
<Desc / Clms Page number 14>
the armature winding is arranged in eight grooves, for example 101-108, per pole.
Suppose, in this case, that the main pole compensator winding has twelve conductors 109-120, two pairs of conductors respectively
109,110 and 119,120 of which are provided outside the pole mass proper in a non-magnetic intermediate part 121, 122. This part can, at the same time, serve as a member ;! of fixation. Therefore, the pole ground conductors are sufficient to compensate for the armature feedback out of the conductors in the six grooves 103-108.
In order to obtain, in this case, switching conditions which are as favorable as possible, it is advisable to tend so that the volume of switching current is always constant.
To this end, the switching can be made to occur more slowly, when three conductors or groups of conductors are running simultaneously, and more quickly, when only two conductors or groups of conductors are switching at the same time.
In figure 10, we have shown how the switching process is presented, then, in five consecutive coils G1-G5 During the interval to-t1, switching takes place simultaneously, in the coils gl, g2 and g3 , the auxiliary switching pole forcing a reversal of the current the speed of which emerges from the angle of inclination Ó1 During the following interval tl-t2, switching only takes place in the two coils 92 and g3, and switching now occurs approximately 50 percent faster, corresponding to the tilt angle Ó2. pans the next moment, t2-t3. three coils are simultaneously in commutation, which then takes place more slowly, eta.
This results in a switching curve in the form of a slightly broken line, which, however, does not differ essentially from a straight line.
The shape of the switching field which is required
<Desc / Clms Page number 15>
to force a switching process according to figure 10, spring of F, figure 8. This curve of the inducing field oompor.- te two relatively low parts f1, f5, two parts f, f4 having a relatively large amplitude, and a part of average height f3, To produce such a field, one can for example provide two conductors 131, 138, which are traversed by an oourant in opposite directions and which jointly produce a magnetomotive force, the magnitude of which corresponds to the parts f1, f5 . Further, a coil is provided containing the conductors 132,137, which increases the magnetomotive force to. a value corresponding to part f3.
In addition, two coils 133, 134 and 135, 136 are provided, the relative current directions of which emerge from the figure, an oroix designating for example a current directed towards the side of the observer, while a point designates a current directed towards the observer. By this we obtain two further limited fields, which cause the high parts f2, f4 of the magnetomotor force. By resorting to such a form of a magnetomotor force curve, it is possible to obtain a switching according to figure 10.
As the conditions thus become considerably more complicated for such switching conditions, one should preferably seek to construct the machine in such a way that always the same number of coils are switched simultaneously, for example in accordance with what one. assumed about Figures 5 and 6.
While it has been assumed in figure 1 that the voltage delivered by the synchronous alternator or absorbed by the motor, respectively, after rectification corresponds directly to the demand, it will be assumed in figure 11 that it will be necessary to transform the machine voltages into another voltage, before the different phase voltages are rectified. This can be the oas, if the DC voltage deli-
<Desc / Clms Page number 16>
or the corresponding current rating is so high that the dimensions of the machine would be unsuitable. But also in other cases it may be convenient to use transformers.
For example, it has been assumed in FIG. 1 that the main direct current itself is suitable for supplying the compensating windings of the rotor. In the event of a very high voltage or in the event of a very high current intensity, this can involve considerable drawbacks, which can be overcome by means of the embodiment of the invention shown schematically in FIG. 11.
In figure 11, we have indicated at P1-P6, Q1-Q2 and S1-S2 the same members as indicated in figure 1. In addition, K11-k16 denote the switches fitted at jacks 5 and 6 , which, as well as above, will, for short, be main controllers. In addition, there is in this embodiment still a group of switches K21-K26 which can be called auxiliary switches. Between the two groups of switches are provided a number of transformers T1-T6 provided with primary and secondary windings.
To simplify the ohoses, it will be assumed in what follows that the synchronous machine G1 functions as a generator, in which case the windings P11-P16 are considered as primary windings and the windings P21-p26 as secondary windings. If it is assumed that the machine is adjusted in such a way that switches K11-K16 rectify the alternating voltage correctly, so that a constant DC voltage is formed between points 5 and 6, and if the trans- T1-T6 trainers are ideal, that is, their excitation current and other no-load components are zero,
also the switches K21K26 must obviously switch in a correct way and provide a direct current at low voltage of an amperage such that it corresponds to the contained current delivered
<Desc / Clms Page number 17>
secondarily, reduced to the primary side. According to FIG. 11, the primary current thus rectified is used for the supply of the compensating windings Q-. and Sl. In order to control the switching on the switches il-'163, the brush e16 is provided with an auxiliary brush e17, from which two conductors 150 and 151 leave to a relay R.
The purpose of the relay is to supply the regulating winding S1 with current of direction and amperage such that correct switching is obtained or restored. A device of this kind has been previously described in French patent 723 082. Also other kinds of relays, for example electromechanical relays, can nevertheless be used, as they are constructed to be actuated differently. during different directions of the faulty pulse.
In addition, it can be conceived that the points 5 and 6 are connected to the commutator k21-K26, while the compensator windings Q1, S1 are connected to the secondary switches K11-K16. This may be suitable if the generator itself supplies a relatively high voltage which does not need to be turned up, and a small current, for example of a few amps, while this may be desired for reasons relating to power. manufacture that a substantially greater low voltage current flows through the compensating windings. So, the transformers are, as closely as possible, current transformers as they only have to be calculated for the voltage ohute in Q1 and Sl. In the first case, however, they must be calculated for the total power of each phase winding.
In the above, it has been assumed that transformers are ideal. however, this is not the case in practice, because special power must be supplied to energize the transformer cores. In usual transformers, this excitation power and
<Desc / Clms Page number 18>
No-load power, respectively, manifests itself as a current component superimposed on the primary charge current and phase-shifted, to a considerable degree, with respect to it-oi. This component makes the commutation, in a very pronounced way, more difficult, because it must have an approximately constant value other than zero precisely during the moments when the voltage is zero and the load current is switched.
In cases where switches are employed which are connected to the primary windings and to the secondary windings, respectively of the transformers, it will therefore be necessary to make special arrangements for supplying the switches of said components. This can, in fact, be done in various different ways. Figure 12 shows, for example, an embodiment of an excitation generator used to disengage the switches from the no-load components. The device has a generator or motor G3 which has been shown with four phase windings P31-P34, which are connected to the primary windings of a number of transformers T11-G14. To these blackouts are connected four auxiliary switches K31 -K34 intended to supply the compensator windings Q31 and S31.
As shown in the figure, a number of main switches K41-K44 are connected to the secondary side of the transformers. The four phase windings P41-P44 of a particular excitation generator G4 are shunted on the primary windings of the transformers. The purpose of this machine is to supply, at all times, the required excitation energy to the primary sides of the transformers. Of course, there is no impediment to the extinguisher generator, instead, feeding particular tertiary windings provided on the cores of the transformers or being directly connected to the secondary sides of the transformers.
Obviously, there is no difficulty in adjusting or controlling the excitation generator in such a way.
<Desc / Clms Page number 19>
such that it gives a voltage of the same ton of curve as that of the main generator and as much higher than this that it takes care of the excitation of the transformers, the switches k31-k34 being obviously in this cases released from the vacuum component. To this end, the excitation generator must, among other things, be provided with shield poles and the relative extent of the poles be the same as in the main generator.
To elucidate in more detail the operation of the windings provided on the main machine and the auxiliary machine, it will first be assumed that the machine is running empty. Then, the exciter winding Q32 must be fed in such a way that the necessary "main tension" is obtained. By "main voltage" we mean here the phase voltage of the main generator. As the excitation generator G4 is shunted on the main generator, its main poles must be energized through the Q42 winding in such a way that the voltage supplied by the phase windings of the generator G4 either, at each moment, equal to that of the main generative, for consequence,
it is convenient to connect the Q42 winding in series to the Q32 winding On the other hand, it is obvious, that the excitation generator will be essentially induotively loaded, because the pure operating component of the transformers is shifted in 90 'phase with respect to the main voltage. In other words, it means that when the shielded layers of the excitation generator pass straight past a certain coil, this coil will conduct maximum current.
Thus, the magnetomotor force of the armature winding is substantially counter-magnetizing and this counter-magnet effect does not extend only through the main pole but also through the parts of the screen poles which lie within the scope of the magnet. not polar
<Desc / Clms Page number 20>
re, from the middle of one screen pole to the middle of the next. For this, it is often necessary to compensate for the armature reaction in the excitation generator not only by means of certain ampere-turns at the main poles but also by means of a particular compensating winding.
S42 provided in grooves on the / auxiliary poles.
The current which this winding must receive is obviously dependent on the magnitude of the excitation current in the transformers, this magnitude being in turn a function of the induced main voltage. The simplest way to achieve this goal is therefore to connect the compensator winding S42 in series with the windings Q32 and Q42 '42.
Now, if charging takes place, the conditions change as follows. The induced main voltage needed in the transformers will be somewhat lower as a result of voltage drops in the main generator, the coils and the primary windings of the transformer. Therefore, it will be necessary to reduce the main voltage of the excitation generator a little.
For this purpose, the main poles of the excitation generator are provided with a negative oompound excitation winding Q41, which must be excited in proportion to the load, preferably by insertion into the supplied series circuit. by switches K -K. Further, it is evident that the commu-
31 34 tation S31 of the main generator in the event of a sufficient load is only sufficient to guarantee the switching in the primary circuit belonging to it. The magnetic energy which corresponds to the current reversal in the periodic winding must be transmitted from the primary side, and for this a variation of the main flux will be necessary.
In this regard, however, one must take into account that the main flux must, in idle operation, be constant during the muting process, as the main voltage must then be zero. main flow in the nucleus
<Desc / Clms Page number 21>
of iron is relatively high during the period in question, and therefore the permeability is low, quite considerable variation in the main flux and thus its excitation strength will be required under load during the period. short-circuit, so that it is possible to transmit the magnetic energy necessary for switching the second o8té.
The more practical way to achieve this goal is for the screen poles of the operating generator to obtain series excitation, whereby, during the switching period, an additional excitation component. proportional to the load current is introduced, which gives the main flux the necessary variation.
In the embodiment shown in the drawing, the auxiliary poles of the excitation generator G are, for this purpose, provided with a series winding S41, which is also connected to the series circuit of the switches K -K.
31. 34
Another expedient to achieve this result, but less advantageous, is that part of the charge component of the current is caused to produce the required variation.
However, after charging has lasted for some time, some secondary disturbances occur as a result of heating of the conductors, etc., so that the equilibrium is disturbed again and sparking takes place easily to switches.
For example, if the voltage supplied by the excitation generator 64 to transformers T11-T14 does not exactly match the excitation demand, the machine G4 will deliver or absorb active current as its voltage is increased. too high and too low, respectively This means that it will deliver or absorb part of the load current, and therefore the numbers of primary and secondary load ampere-turns of transformers T11-T14
<Desc / Clms Page number 22>
are no longer equal and contrary. This difference from the normal conditions can be used to re-establish the correct excitation in the following way.
The primary circuit of transformer T14 between phase winding P3,4 of the generator
G3 and the branch going to the phase winding P44 of the generator G4 is connected in series to a primary winding 160 of a differential transformer T7, the secondary winding. 161 of which is connected in series to the sem dary winding of the transformer T14 The number of turns of winding 160 relates to the number of turns of winding 161 in the same way as the number of primary turns of transformer T14 relates to the number of secondary turns of oelui-oi.
Normally, the numbers of ampere-turns of windings 160 and 161 completely neutralize each other, while with an incorrect excitation voltage in the excitation generator G4, a differential component occurs in the transformer core. T7, which produces an alternating voltage in a tertiary flow 162 on the iron core of the transformer. This alternating voltage can be rectified by means of a switch 163, then whereby the rectified pulses are fed to a relay R2, which aims to amplify the defective pulses, so that a direct current of the intensity This current is fed to an additional Q43 transformer winding on the main poles of the external generator.
By choosing in a correct way the direction of winding in the winding Q43, and the degree of amplification of the relay R2, it is possible to obtain that the operation of the transformers T11-T14 is restored to its correct value. A device of a similar nature is described in French patent 727132 FIG. 3. A relay of a suitable nature is indicated, for example, in French patent 723,082. However, also relays of another nature, for example electromechanical relays, can
<Desc / Clms Page number 23>
may be used, if they are established so as to be actuated differently by continuous voltages of opposite signs.
In order to amplify the action of the device, we can also insert the differential transformer in several phases and add the rectified voltage pulses.
However, the embodiment described above of the additional machine has the detriment that the excitation generator is shunted on the main machine, so that it must necessarily be calculated for the total excitation power of the transformers% The total primary current in a transformer comprises the load component corresponding to the secondary current as well as the excitation current of the transformer, and it is now possible, according to the invention, to set up the auxiliary machine according to.
Fig. 13, so that the latter separates, so to say, from the total primary current) in one phase the excitation current and causes the excitation current to close in shunt relative to the omnutator, while the The active load component will be forced to enter the auxiliary switch to be rectified there and supplied to the auxiliary windings excited in series, In a separation generator of this kind established with the same number of phases and the same form of curve as the main generator, each phase is shunted on the corresponding oonmutateur.
In idle operation, the separation generator obtains a fundamental excitation of such magnitude that the no-load current of the transformer, despite the voltage drop in the phase winding of the separation generator, is forced to pass through this winding. Said current then closes by the winding and has no tendency to pass through the oomnutateur. Under load, the excitation is increased by means of a series winding formed on the magnets precisely to a degree corresponding to the voltage ohute of the load current in the auxiliary windings and their winding wires.
<Desc / Clms Page number 24>
current.
The result is that the corresponding ac current is prevented from passing through the phase windings of the separation generator, but is forced to pass through the switch to be rectified there, while the excitation component , as before, can be closed by the phase windings of the separation generator. This gives the advantage that the auxiliary machine can be built with considerably smaller dimensions than in the previous case, namely for a voltage corresponding to the voltage drop in the auxiliary windings and therefore equal to the ex- quote from transformers.
In figure 13, G5 denotes a synchronous alternator or synchronous motor containing windings Q51 and Q52 at the main poles and an S51 winding at the auxiliary poles as well as phase windings P51-P54 In addition, the device contains a number of transformers T21-T24, to the primary windings of which the phase windings P51-P54 are connected and to the secondary windings of which a number of switches are connected K51-K54 The auxiliary machine or the "separation generator" G6 contains , as well as the machine G4 of FIG. 12, a compensating winding S61 on the auxiliary pole and an exciter winding Q62 formed on the main pole and connected in series to the winding S61 In addition, it is provided,
a Q61 winding supplied in series and an auxiliary winding Q63 arranged on the main pole and controlled by a relay R3 The current passing through the windings Q61, Q51 and S51 is derived from an auxiliary switch K61-K64. The phase windings P61-P64 of the auxiliary machine G6 are, as has already been said, each connected in parallel to a switch belonging to K61-K64.
This device differs from the embodiment according to FIG. 12 essentially in that the main machine G5
<Desc / Clms Page number 25>
This provides the excitation current needed by T21-T24 transformers here, which can usually be done without inconvenience, as the excitation current is only a few percent of the normal current of the machine.
The total current passed through the primary windings of the transformers and the phase windings of the generator contains load current as well as excitation current, and the last component which is not in phase with the main voltage , also passes through phase windings P61-P64 of auxiliary machine G. The K61-K64 switch 64 6 switches only current which is completely in phase with the voltage and which can be rectified by the switches in order to defeat the formation of a direct current for the supply of the series windings.
Thus, the voltage ohute in the circuit Q61 Q31, S51 increases, when the load increases, and, for this reason, the series winding Q61 preferably cooperates with the winding Q62 The winding S61 aims, also in this oas, to oppose the armature reaction to the poles at eoran, which obviously has its highest value during the switching period, that is to say at the moment when the auxiliary pole passes in front of a certain bobjne, which is connected to a switching circuit.
As emerges from the explanation, given above, of the operation of the separation generator, the series winding Q61 must raise the voltage of the maohine to the same degree as the load increases, and thus also the ohute. voltage at the auxiliary windings Q61, Q51, S51 The purpose of the windings Q62 and S61 is to compensate for the voltage drop of the no-load current at the phase windings P61- P64 and the distorting influence on the induction curve that exerts the magnetomotrioe form out of these
<Desc / Clms Page number 26>
bearings. Winding Q63 is a tuning winding, which is influenced by faulty pulses thundering,
when winding Q61 for a reason this. or for another does not exactly give the desired excitement.
To this end, the relay R3 is controlled, in a manner analogous to that of figure 12 concerning the relay R2, by a differential transformer T8, the primary winding 164 of which is interposed in the alternating current circuit of the switch. K64 between the connections extending to the phase winding P64 of the generator G6, and the secondary winding 165 of which is connected to the secondary side of the transformer T24 The tertiary winding 166 communicates through an oomnu- controller 167 with relay R3
It goes without saying that the number of auxiliary switches can be reduced, for example, to two, provided that these two switches can jointly produce a direct current.
That is, the asymmetry caused by the can be neglected or be compensated for by special additional resistances in other phases.
The separating generator G6 shown in Fig. 13 may for example be made in the manner shown in Figs. 14 and 15. The embodiment shown in the figure is provided with four main poles 161, 162 'etc. , and intermediate auxiliary poles H61, eto. The various phase windings P61-P64 are arranged on the stator. The auxiliary poles are established in the form of plates which communicate with the rest of the magnetic circuit by means of a number of threaded bolts 170, which can, for example, be surrounded by spacing sleeves 171. On the main poles are arranged the windings Q61, Q62 and Q63, the magnetic axis of which ooinoides with the main poles.
On the auxiliai poles.
<Desc / Clms Page number 27>
Only the windings S61 are arranged. These have flat conductors 172, 173, the magnetic axis of which coincides, according to figure 15, with the middle of the main poles I61, etc. Conductors 172 and 173 are am-
61 swam in the surface of the H61 auxiliary pole facing the air gap. The whole rotor is surrounded, on its outer side, by a metal bush 174, preferably in wood, which is intended to serve as a damper winding.
As can be seen in the figure, the pole masses H61 serve at the same time as fasteners for the windings Q61-Q63 of the main poles. The bolts 170 make easy mounting of the screen poles 61 63 possible, after the windings have been placed on the main poles.
In the foregoing, it has been shown how the continuous current necessary for the auxiliary windings can alternatively be derived on the primary side or on the secondary side of voltage transformers which are intended to adapt the voltage of the generator or motor line voltage. Even if the machine Gl, for example according to figure 1, directly supplies an alternating voltage such that, after rectification, it matches the voltage of the line without the use of transformers, it can often happen that the main direct current is not suitable for use on auxiliary windings.
In addition, XXX it is obvious that, when employing for example the auxiliary switch K31-K34 shown in figure 12, account must be taken of the large friction losses due to the large number of brushes required, which is required. raises to at least four for each phase.
However, according to the invention, these difficulties can be overcome by means of the embodiments shown diagrammatically in FIGS. 16 to 20 which oonoernent a
<Desc / Clms Page number 28>
bipolar machine. If it is understood, in the embodiment shown in FIG. 1, that each of the phases P1-P6 is divided into two halves, for example a and b, each of them being under voltage of the same phase and, after switching, in phase opposition, respectively, it is possible to obtain, by a suitable composition of the different voltage vectors, a closed voltage polygon, as is the case for example in current machines usual continuous.
In figure 16, G7 designates a machine corresponding to the generator or motor G1 of figure 1, and P21 -p26 designate six secondary windings connected to a corresponding number of switches / not shown in the drawing /, these windings belonging to transformers, for example corresponding to transformers T21-T24 of FIG. 13. For simplicity, the circuits belonging to the second windings have been omitted in FIG. 16. The corresponding primary windings are formed by two groups of windings P11a-P16a and P11b-P16b which then jointly form a twelve-phase system, and in this case the windings are two by two, for example Plla and P11b, in phase opposition and can thus be arranged on the same transformer core.
The primary windings are connected to twelve phase windings P71a -P 76a and p71b-P76b on the synchronous machine G. One can obviously p71b-p76b on the synchronous machine G7. can obviously obtain windings of this kind, by dividing, in a usual six-phase machine, for example of the kind indicated in figure 11, each phase winding into two halves which have particular taps and in which the induced voltages are in phase with each other, and, after switching, in direct phase opposition, respectively.
Each primary circuit is further connected to two consecutive segments of an auxiliary switch K8 having twelve segments Vla-V6a and Vlb-V7b isolated from each other. This commu-
<Desc / Clms Page number 29>
tator can suitably, with the windings described above, be fixed. The segments cooperate with two brushes B1 and B2 which, of course, must rotate with respect to the segments. The brushes are, through slip rings and fixed brushes, connected to the windings Q71 and S71 which are provided on the main poles and the auxiliary poles, respectively, of the synchronous machine G7. Compare, for example, windings Q 51 and S51 supplied by dc current from generator G5, figure 13.
In order to release the switch K8 from the excitation components of the transformers, there is also provided a separation generator G8 provided with twelve operating windings P81a-P86a and P18b-P86b This separation generator corresponds, in terms of its operation, to to the generator G6 of FIG. 13. It is also possible, for example according to FIG. 12, to replace the separation generator mentioned above by an operating generator.
In the f igure, the brooms B1 and B2 were masters of a width such that they cover a little less than two segments. For simplicity, the switch shown in Fig. 16 is arranged for a bipolar generator, but it can of course, by increasing the number of segments and brushes, be. arranged, as well as known, for any number of poles ,. The omnu- tor is preferably constructed with the same short-circuit period as that of the main switches inserted in the secondary circuits of the transformers.
In order to be able to illustrate, in a clearer manner, the paths of the current, reference will be made below to the simplified diagram of FIG. 17. Furthermore, with a view to a more faoile differentiation of the different through the current, the secondary windings P21-P26 have been divided into two partial phases a and b, so that twelve phases seoon-
<Desc / Clms Page number 30>
P21a-P26a and P21b -P26b In addition, the phase windings P81a-P86a and P81b-P86b have been provided with special taps instead of the common taps in figure 16.
Ceoi essentially simplifies the explanation of the function of the device.
As seen in Fig. 17, the connection can be thought of as a so-called polygon system, where the different coils are connected to consecutive switch segments. However, it should be noted that, in this embodiment, each so-called coil comprises, on the one hand, a generator winding, for example P 71a and, on the other hand, a transformer winding P11a, Mal - Due to this particular circumstance, the device functions in a manner analogous to the conditions in the usual direct current machines with polygon connection.
The charging current has, at the time shown in the figure, in the partial phases at index la-6a a certain direction and in the phases at index 6b-lb the same direction. Then, the sum of these currents closes through the brushes B1, B2 by the external circuit which is constituted by the windings Q81 'S71 and Q71 In the position shown in the figure, the windings P76bP16b and P71aP111a are short-circuited by the brush B2, while windings P 76a 'P16a and p71b, p11b are short-circuited by brush B1
Now, to pass the load current through the external circuit, a certain voltage is needed, which is supplied by the phases of the generator G7. The primary windings of the transformers receive a voltage lowered to a corresponding degree.
The corresponding voltage difference will be generated in the separating generator G8, which then absorbs only the excitation current of the transformers, while the load component is pressed through the external circuit.
<Desc / Clms Page number 31>
In the above, it has been assumed that a separation generator is established with two times six phase windings, which are connected ohaoun to one of the twelve partial phases of the polygon system. If, on the contrary, a particular operating generator is foreseen, for example according to the principle indicated in figure 12, apart from that the external generator, for example G10 according to figure 19, works specifically on Tertiary windings L1-L6 in particular on the six transformers, it is only necessary that the excitation generator be provided with six phase windings P101-P106 since, as has already been said ,
the twelve partial windings P31a-P36a and P31b-p36b of the polygon system are two by two in phase with each other and in phase opposition, respectively. This also applies in the case where the phase windings of the operating generator G10 are connected to the six secondary windings P21-P26 of figure 16. In addition, it is conceivable that each of the six phase windings p101 -p106 is connected to one of the two primary windings of each transformer, for example p11a-p16a of figure 16. Figure 19 will be eluted cypress in more detail.
To control the excitation of the excitation generator and of the separation generator, respectively, a winding Q83 and Q103, respectively, can be arranged on the main poles of the machine, which winding, through the intermediary of a relay R8 and R10, respectively, is controlled by means of divided brushes, for example according to French patent 754.149 / relay 60 /, or by means of one or more differential transformers inserted in one or more transformer circuits. Differential transformers of this kind have been previously described in a more narrow way with respect to Figures 12 and 13; of transformers T7 and T8, respectively.
How these can be inserted, spring
<Desc / Clms Page number 32>
schematically in Fig. 18, where only a partial phase winding at index 1a has been indicated. The secondary winding P21a is connected to a commutator, from which, together with other commutators, a continuous current can be derived according to the principles indicated above.
During operation oorreote on the separation generator, the phase winding P 8la which is oonneoté in series at. winding P7la 'the primary as well as secondary switch ports of transformer T11a are delivered as operating components. The differential transformer Tla is however traversed by a differential component, as soon as disturbances occur. The defective pulses are derived from a tertiary winding m of the current transformer and are caused to energize the excitation generator and the separation generator, respectively, in a suitable manner previously indicated.
The principle of the polygon system can also be used in the device shown in figure 1 in the case, where the continuous voltage and the continuous current intensity respectively, in the main circuit 5,6 are not suitable for the power supply of windings Ql and S. In this case, according to figure 19, current transformers T41-t46. Which can be inserted in a way which is shown schematically from the drawing can be used. Reference signs follow the same principle as in Fig. 16. P41a-P46a and P41b -P 46b denote twelve secondary windings of current transformers, the primary windings of which are included in the main circuits P91, k191; p92, k92 eto.
'91 91 92, K92 as in this case also the windings are two by two in phase with each other and in phase opposition, respectively, only six current transformers T41-T46 are obviously necessary, provided that each transformer
<Desc / Clms Page number 33>
current is provided with a winding a and a winding b on the secondary side. Of course, the current transformers must also be excited separately to prevent the spillage of operating components on the primary side. The G10 excitation generator here supplies the field energy to a tertiary winding of each transformer. of current or possibly directly on the primary side, only six phase windings are required on the generator.
In Figure 20, there is illustrated the current flow in a device according to Figure 19 by means of a simplified diagram. to make the sohega as simple as possible, the primary windings of the transformers are here divided into groups a and groups b, so that a twelve-phase primary system P 5la p56a and P51b-P is obtained. The six phase windings of the excitation generator G10 are also: b divided into groups a and groups b, so that twelve phases are obtained.
In this way, twelve transformers are obtained, each tooth having a primary winding P51a-P56a and P51b-P56b respectively, a secondary winding p41a-p46a and p41b-p46b 'respectively, and a tertiary winding L1a-16A. and l1b-L6b respectively, supplied by the running winding belonging to the excitation generator.
The device indicated above can, for example, be employed in the installation shown in FIG. 2, if the main voltage is not suitable for supplying the auxiliary windings. In this case, one can use a polygon branch switch according to figure 19 with twenty-four segments and four brushes, corresponding to the tetrapolar generator of figure 2.
Each phase winding of the excitation generator must then supply a voltage corresponding to the voltage drop between the connection points of the winding.
<Desc / Clms Page number 34>
Finally, that is to say in the present case, the part of the phase in the voltage drop in the windings Q101, Q and S, which voltage in turn is proportional to the load current. The so-called excitation generator G10 used for the current transformers T41-T46 .. just described thus has substantially the same purpose as the separation generator G of FIG. 13.
Thus, it must have a main excitation Q101 supplied in series and be provided with compensating windings S101 and or regulating windings Q103 as necessary. Relays can optionally be provided, with a view to guaranteeing satisfactory operation, by controlling the auxiliary windings G103 from brushes or differential transformers according to the principles indicated above.
In the foregoing, it has been assumed that the system contains at least one machine which functions as a generator or motor in the proper sense and thus supplies or absorbs active power.
The invention is not, however, limited to systems of this type but can also be applied in other systems where the active power is supplied, for example in the form of direct current power, which is transformed into direct current power. or alternating current of another voltage or vice versa.
CLAIMS.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.