<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX GENERATRICES ET AUX TRANSFORMATRICES A COURANT CONTINU ET à LEURS CIRCUITS d'UTILISATION.
La présente invention est relative aux génératrices à courant continu, telles que dyname, groupes moteurs générateurs, transformatrices à cou- rant continu destinée à produire un courant constant sous une tension variable et aux circuits d'utilisation de ces machinée*
Dans un circuit série à intensité constante, le voltage aux tomes d'une portion quelconque du circuit est une mesure de la puissance produite ou absorbée dans cette portion considérée et le but de la présente invention est de réaliser des systèmes de distribution ou des arrangements de circuits dans les- quels,
quand un nombre de génératrices des types ci-dessus définis sont connectés en série entre elles et avec un nombre de réceptrices constituant la chargey cha-
<Desc/Clms Page number 2>
que génératrice fournira une proportion du voltage total absorbé par la charge totale, correspondant à la puissance pour laquelle cette génératrice a été cal- culée*
EMI2.1
L'invention sera décrite avec référence à une métadyne généra- trice ou à une génératrice transformatrice,
mais il est bien entendu qu'elle est également applicable à des génératrices ou des transformatrices à courant
EMI2.2
continu ematant de tous autres types* Une métadyne transformatrice est une machine rotative prévue pour transformer une puissance foumie an voltage constant et intensité varia-
EMI2.3
ble an une puissance à intensité constante et voltage variable.
La machine demi- prend généralement un rotor avec enroulements reliés à un collecteur sur lequel appuient ordinairement quatre balais dont deux habituellement diamétralement opposés sont relatifs au circuit primaire, et les deux autres, disposés sembla-
EMI2.4
blemait dans un autre plan radial, sont relatifs au circuit sec.dairs::
7s ro- tor est entraîné à vitesse constante* Le courant primaire circulant dans Ils écroulements du rotor crée un flux primaire fixe en direction qui est coupé par
EMI2.5
les enroulements du rotor dans lesquels est induite une force éleetremotries et un courant secondaire constant est recueilli aux bornes des balais secondaires
EMI2.6
à un voltage variable- Un stator peut être utilisa qui permet un chemin de rs- tour de faible réluctance aux flux crées par les courants du rotor* Le stator peut porter lui aussi des enroulements qui créeront des flux magnétiques variée qui se combineront aux flux dus aux courante primaire et secondaire circulant
EMI2.7
dans le rotor,
régularisant ainsi le fonctionnement eleotrontêcanique de la ma- chine* Ces enroulements de stator peuvent comprendre un enroulement appelé "va- riateur" qui est disposé pour produire un flux coaxial avec le flux résultant
EMI2.8
des courants du roter circulant entre les balais secondaires 811 les salais poi- maires* Dans le premier cas, par ajustement du champ d4 au variateur, on peut modifier la courant secondaire s'écoulant de la métadyne transfonnatrice au circuit au aux circuits d'utilisation* La métadyne transformatrice élémentaire ci-dessus décrite peut 6tre modifiée dans de nombreux sens tout en répendJ#t à. la même théorie générale.
Dans le cas d'une génératrice, le stator porte de* enroulements variateurs dans le circuit primaire ou alimentés par une source sé-
EMI2.9
parée, qui créant un flux dans la mêEas direction que celui créé par le courent primaire circulant dans le rotor- Il est clair que dans une telle machine, l'é-
<Desc/Clms Page number 3>
nergie électrique fournie par le circuit secondaire est fournie, partie par la
EMI3.1
source de o anrant alimentant le circuit primaire et partie par la rotation me- canique du rotor* Dans une métadvue transformatrice l'énergie du circuit secon- daire est toujours obtenue de la source alimentant les balais primaires,
la puissance mécanique fournie à l'arbre de la métadyne étant seulement suffisante pour maintenir sa rotation à vitesse constante et vaincre les pertes dues aux frottements, à l'action de l'air et autres pertes mécaniques.
Suivant l'invention, dans un système de distribution d'énergie dans lequel plusieurs génératrices électriques fournissant un courent constant sont connectées en série entre elles et avec des réceptrices, des connexions électriques additionnelles sont prévues entre paires de points dans le circuit série, de façon à former des circuits fermée comprenant chacun partie des ma- chines réceptrices et parties des machines génératrices capables d'alimenter les premières-
Comme modification, une partie importante de l'excitation de cha- que génératrice est assurée par un courant proportionnel à la part de la charge qui doit être fournie par cette génératrice.
EMI3.2
Nous référant aux dessins, nous voyons, fig. l,un circuit série comprenant deux m6tadmoB 3 et 2, dont le courant primaire est fournie par les génératrices ?i, P2, les appareils récepteurs étant par exemple des moteurs Di, D2, Do, D4, D5, D6, 1à1 et D8* Les points 1 et 2 du circuit sont connectés ensemble par le conducteur 3 de telle sorte que deux circuits fermés sont cons- titués, chacun comprenant une des métadynes transformatrices et le nombre de moteurs que cette métadyne est capable d'alimenter* Les métadyn es dans cette figure sant supposées être de même capacité et chacune alimente quatre moteurs-
EMI3.3
Dans la Fig'2 un arrangement similaire est montré dans lequel trois métadynes transformatrices 1[1,1.12, 6 sont connectées en série avec dix moteurs désignée D:
1. à D1Cf Les moteurs sont supposés atre tous de même type et les métadynes Bil et li capables d'alimenter chacune quatre moteurs et la méta- dyne M2 capable d'alimenter seulement deux moteurs.. Les points 4, 5 et 6, 7 sont reliés ensemble respectivement, par les conducteurs 8 et 9, de sorte que des circuits fermés sont constitués dans lesquels chaque métadyne est incluse avec son nombre approprié de moteurs*
EMI3.4
Dans la Figure 3, trois métadynes Ml, ma, mye sont représentées
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
avec trois moteurs Dl, Da et D3, chaque métadyne étant supposée* capable de sa- tisfaire aux besoins du moteur adjacent! les points 10,
11 et 12 qui sont re- liés par les conducteurs additionnels 13 et 14 sont disposés entre un moteur et la métadyne adjacente* La disposition particulière ainsi montrée réduit la pain- te de voltage le long du circuit principal secondaire, le voltage augmentant à travers une des machines et diminuant à travers la machine suivante. Dans cer- tains cas, un des points 10,11 ou 12 peut être connecté à la terre -ce qui fixe le point de plus bas voltage du système.
EMI4.2
Il est quelquefois possible de fixer pour chaque ensemble d' a&- pareils d'utilisation un point dont le potentiel a la valeur moyenne des potsa- tials extrêmes de cet ensemble, ou du moins une valeur approchant de cette va- leur moyenne* La Fig-4, par exemple, montre un circuit dans lequel trois métaetjr- non 1., Ma et v3 sont connectées avec des appareils d' utilisation qui sont dee moteurs jumeaux Dl et Dla, Xyz et D, D3 et D3a Les points qui peuvent être considérés comme des points neutres sont situés aux bornes sanmunes 15, 16 et 17 des moteurs jumeaux qui peuvent être reliées entre elles par les conducteurs 18 et 19- Dans l'exemple de la figure 5 les trois métad3ne. )[1' %il z tant aâjasaa' tes dans le circuit série et les quatree motourolp 37, g3 et D4 sont également adjacents.
Les métadynes lil, 1i2 sont supposées capables de foumir respective- ment l'énergie nécessai-re aux moteurs D1 et D2 et la métadyne M3 de satisfaire ..
EMI4.3
l'alimentation des moteurs Dg et D4' Les conducteurs additionnels 13a et 14a sont connectés aux points entre les métadynes mil, Ka et Ne, Y3 et entre les mo- teurs Dl, D2 et D2, 1>3 respectivement.
Quand un nombre impair de génératrices est disposé de façon quel- conque avec des appareils d'utilisation, l'ensemble étant connecté en série, les points neutres dans les enroulements du rotor des génératrices, d'un voltage in- termédiaire entre ceux des balais secondaires, ou les points dont le voltage dit- fère d'une quantité constante de ces points, peuvent être connectés ensemble* P@
EMI4.4
exemple, un des balais primaires de chaque génératrice li, 112, I, peut être c. necté aux balais primaires correspondants des autres génératrices* Ceci est min-
EMI4.5
tré dans la gravure 6 où les balais primaires 20, 21 et 22 des métad3n8IU1' Ne et M3 sont reliés ensanble par la conducteur 23 et où.
les autres balais prisai-
EMI4.6
res ?., 25 et 26 sont reliés ensemble par le conducteur 27* Dans ce cas, lee génératrices Tl, Pp. et F3 des métadynes li, Me et M3 qui fournissant les cou.. ranta primaires aux métadynes peuvent être remplacées par une seule génératrice @
<Desc/Clms Page number 5>
Coma montré Fig.7.
Dans les gravures et cas précédents, les métadynes considérera sont des métadynes transfcrmatrices dans lesquelles l'énergie qu'elles fournis- sent à leurs balais secondaires provient de la transformation de l'énergie four- nie à leurs balais primaires par les génératrices Pl, P2, été*. Les dispositifs peuvent être employée avec des métadynes génératrices, les stators de celles-ci ayant alors des enroulements créant des flux an ligne avec les balais primaires et les génératrices P1 P2, etc-* pouvant dans certaine cas fournir seulement une partie de l'énergie absorbée par les appareils d'utilisation ou, même, pouf vant ne fournir aucune énergie,
leur but étant alors seulement d'assurer une tension constante aux balais primaires*
Dans le schéma Fig*8, trois métadynes génératrices Mli, MG2, MG3 sont en série avec des appareils d'utilisation D1, D2, D3. Les enroulements de champ des génératrices qui créent un flux en ligne avec les balais primaires sont indiqués en F1, F2, F3. Ces enroulements de champ sont connectés en série et l'ensemble est en dérivation aux bornes du circuit secondaire ou d'utilisa- time Came le Murant dans les enroulements Fl, F2, F3 contrôle presque oom- plètement le voltage secondaire induit dans chaque métadyne, pratiquement le même voltage secondaire ou des voltages secondaires de rapport constant seront obtenus des métadynes MG1, MG2 et MG3.
Une autre disposition dans laquelle les métadynes génératrices )SI, MG2, MG3 sont disposées alternativement dans un circuit avec des appareils d'utilisation D1, D2, Da est représentée en Fige 9* L'enroulement d'excitation F1 de la métadyne MG1 est excité par la tension aux bornes de l'appareil d'uti- lisation D1 et les enroulements F2 et F3 des métadynes MG2 et MG3 sont respecti- vement connectés aux bornes des appareils d'utilisation D2 et D3.
Par ce moyen, l'énergie produite par chaque métadyne, au le voltage produit aux balais secon- daires, sera proportionnel à la charge à laquelle il est associé*
Il n'est pas utile que l'appareil d'utilisation que l'on veut faire alimenter par une métadyne donnée soit adjacent à celle-ci car une part quelconque de la charge totale peut titre associée avec n'importe quelle métady- ne, quelle que soit la succession des connexions et les bornes de l'enroulement de champ, et l'enroulement de champ de la métadyne peut être connecté aux bor- nes de la charge associée avec cette métadyne, quelle que soit la position de
<Desc/Clms Page number 6>
cette fraction de charge dans le circuit total.
L'invention est applicable également à des machines génératri@es à courant constant autres que des métadynes génératrices ou transformatrices.
Par exemple, comme montre à la figure 10, un circuit similaire à celui représeu- té Fig.1 est indiqué dans lequel sont insérées des dynamos électriques du type KRAeMER au. lieu de métadynes transformatrices. Le* rotors de ces dynéanc@ figu- rent en K1, K2, leurs enroulements de champ série en opposition figurent en S1, S2, leurs enroulements de champ shunt figurent en Shl, Sh2 et leurs enroulements excités séparément et de façon constante figurent en Sel et S@2. Les appareils d'utilisation sont représentés en Dl, Da, D3, etc.- et le conducteur addition- nel en 3'.
Les dispositions des Fige 11 et 12 relatives aussi à des dynames Kraemer rapellent respectivement les dispositions des Fige 3 et 8.
La Fig. 13 montre une portion d'un circuit dans lequel une dyna- mo Kraemer est employée d'une manière similaire à celle de la métadyne de la Fig.9. Dans cette disposition l'enroulement de champ en opposition S est en série avec le rotor et l'enroulement de ohamp Se est excité séparément par une source convenable- L'enroulement de champ shunt Sh est, lui, connecté aux bernes des appareils d'utilisation D1 D2 que la dynamo doit particulièrement alimenter
Les arrangements montrés gig.
6 et 7 et relatifs à des métadynes génératrices ou transformatrices peuvent être employés seulement lorsque l'en peut aisément faire une connexion à un point neutre ou à un point ayant un pe- tentiel intermédiaire entre ceux des balais des machines:
ce qui ne peut être obtenu avec des génératrices à courant constant du type Kraemer par exemple*
Dans un circuit à distribution série alimenté en courant continu constant, une dynamo ordinaire peut être insérée à condition que le voltage se- condaire maximum de la métadyne génératrice ou transformatrice ajouté au voltage de la dynamo ou retranché de ce voltage donne un voltage résultant égal à la somme des forces contre électromotrices du circuit secondaire sans excéder le voltage maximum que peut fournir la métadyne.
<Desc / Clms Page number 1>
IMPROVEMENTS TO CONTINUOUS CURRENT GENERATORS AND TRANSFORMERS AND THEIR USE CIRCUITS.
The present invention relates to direct current generators, such as dyname, generator motor units, direct current transformers intended to produce a constant current under a variable voltage and to the circuits for using these machines *
In a constant current series circuit, the voltage at the tomes of any portion of the circuit is a measure of the power produced or absorbed in that portion under consideration and the aim of the present invention is to achieve distribution systems or arrangements of. circuits in which,
when a number of generators of the types defined above are connected in series with each other and with a number of receivers constituting the chargey each
<Desc / Clms Page number 2>
that generator will provide a proportion of the total voltage absorbed by the total load, corresponding to the power for which this generator has been calculated *
EMI2.1
The invention will be described with reference to a generating metadyne or to a transforming generator,
but it is understood that it is also applicable to generators or current transformers
EMI2.2
continuous ematant of all other types * A transformer metadyne is a rotating machine designed to transform a power supplied at constant voltage and varying intensity.
EMI2.3
ble has power at constant intensity and variable voltage.
The half-machine generally takes a rotor with windings connected to a collector on which usually support four brushes, two of which usually diametrically opposed relate to the primary circuit, and the other two, arranged similarly.
EMI2.4
blemait in another radial plane, are relative to the circuit sec.dairs ::
7s rotor is driven at constant speed * The primary current flowing in they rotor collapses creates a fixed primary flow in direction which is cut off by
EMI2.5
the windings of the rotor in which an electric force is induced and a constant secondary current is collected at the terminals of the secondary brushes
EMI2.6
at a variable voltage - A stator can be used which allows a low reluctance return path to the fluxes created by the currents of the rotor * The stator can also carry windings which will create varied magnetic fluxes which will combine with the fluxes due with primary and secondary current circulating
EMI2.7
in the rotor,
thus regulating the eleotrontechanical operation of the machine * These stator windings may include a winding called a "variator" which is arranged to produce a flow coaxial with the resulting flow
EMI2.8
of the roter currents flowing between the secondary brushes 811 the salt po- maries * In the first case, by adjusting the field d4 on the variator, the secondary current flowing from the transforming metadyne to the circuit to the user circuits can be modified * The elemental transforming metadyne described above can be altered in many ways while still spreading. the same general theory.
In the case of a generator, the stator carries * variator windings in the primary circuit or supplied by a separate source.
EMI2.9
trimmed, which creating a flow in the same direction as that created by the primary current flowing in the rotor- It is clear that in such a machine, the e-
<Desc / Clms Page number 3>
electrical energy supplied by the secondary circuit is supplied, partly by the
EMI3.1
source of o anrant supplying the primary circuit and part by the mechanical rotation of the rotor * In a transformer metadview, the energy of the secondary circuit is always obtained from the source supplying the primary brushes,
the mechanical power supplied to the metadyne shaft being only sufficient to maintain its rotation at constant speed and to overcome the losses due to friction, the action of air and other mechanical losses.
According to the invention, in an energy distribution system in which several electric generators providing a constant current are connected in series with each other and with receivers, additional electric connections are provided between pairs of points in the series circuit, so to form closed circuits each comprising part of the receiving machines and parts of the generating machines capable of supplying the first
As a modification, an important part of the excitation of each generator is provided by a current proportional to the part of the load which must be supplied by this generator.
EMI3.2
Referring to the drawings, we see, fig. l, a series circuit comprising two metadmoB 3 and 2, the primary current of which is supplied by the generators? i, P2, the receiving devices being for example motors Di, D2, Do, D4, D5, D6, 1 to 1 and D8 * Points 1 and 2 of the circuit are connected together by conductor 3 so that two closed circuits are formed, each comprising one of the transforming metadynes and the number of motors that this metadyne is capable of supplying * The metadynes in this figure is supposed to be of the same capacity and each feeds four motors-
EMI3.3
In Fig'2 a similar arrangement is shown in which three transforming metadynes 1 [1,1.12, 6 are connected in series with ten motors designated D:
1. to D1Cf The motors are assumed to be all of the same type and the Bil and Li metadynes each capable of supplying four motors and the M2 metadyne capable of supplying only two motors. Points 4, 5 and 6, 7 are connected together respectively, by conductors 8 and 9, so that closed circuits are formed in which each metadyne is included with its appropriate number of motors *
EMI3.4
In Figure 3, three metadynes Ml, ma, clam are shown
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
with three engines D1, Da and D3, each metadyne being supposed * capable of meeting the needs of the adjacent engine! points 10,
11 and 12 which are connected by additional conductors 13 and 14 are disposed between a motor and the adjacent metadyne * The particular arrangement thus shown reduces the voltage breadth along the secondary main circuit, with the voltage increasing across a machines and decreasing through the next machine. In some cases, one of points 10, 11 or 12 can be connected to earth - which fixes the lowest voltage point of the system.
EMI4.2
It is sometimes possible to fix for each set of a & - similar use a point whose potential has the mean value of the extreme pota- tials of this set, or at least a value approaching this mean value. -4, for example, shows a circuit in which three metaetjr- not 1., Ma and v3 are connected with using devices which are twin motors Dl and Dla, Xyz and D, D3 and D3a The points which can be considered as neutral points are located at the sanmunes terminals 15, 16 and 17 of the twin motors which can be interconnected by the conductors 18 and 19. In the example of FIG. 5 the three metad3ne. ) [1 '% il z so aâjasaa' tes in the series circuit and the four motourolp 37, g3 and D4 are also adjacent.
The metadynes lil, 1i2 are assumed to be able to supply the energy required for the motors D1 and D2, respectively, and the metadyne M3 to satisfy.
EMI4.3
the supply of the motors Dg and D4 'The additional conductors 13a and 14a are connected to the points between the metadynes mil, Ka and Ne, Y3 and between the motors D1, D2 and D2, 1> 3 respectively.
When an odd number of generators are arranged in any way with user devices, the whole being connected in series, the neutral points in the rotor windings of the generators, of a voltage intermediate between those of the brushes secondary, or points whose voltage says a constant amount of these points, can be connected together * P @
EMI4.4
example, one of the primary brushes of each generator li, 112, I, can be c. nected to the corresponding primary brushes of the other generators * This is min-
EMI4.5
tré in the engraving 6 where the primary brushes 20, 21 and 22 of the metad3n8IU1 'Ne and M3 are connected together by the conductor 23 and where.
the other prison brooms
EMI4.6
res?., 25 and 26 are linked together by the conductor 27 * In this case, the generators Tl, Pp. and F3 of the metadynes Li, Me and M3 which supply the primary colors to the metadynes can be replaced by a single generator @
<Desc / Clms Page number 5>
Coma shown in Fig. 7.
In the engravings and previous cases, the metadynes will be considered as transforming metadynes in which the energy which they supply to their secondary brushes comes from the transformation of the energy supplied to their primary brushes by the generators P1, P2 , summer*. The devices can be used with metadynes generators, the stators of these then having windings creating flows in line with the primary brushes and the generators P1 P2, etc- * being able in certain cases to provide only part of the energy absorbed by the devices of use or, even, pouf that does not provide any energy,
their goal then being only to ensure a constant tension to the primary brushes *
In the diagram Fig * 8, three generating metadynes Mli, MG2, MG3 are in series with use devices D1, D2, D3. The field windings of the generators which create a flux in line with the primary brushes are indicated in F1, F2, F3. These field windings are connected in series and the whole is bypassed at the terminals of the secondary or user circuit Came le Murant in the windings Fl, F2, F3 almost completely controls the secondary voltage induced in each metadyne, substantially the same secondary voltage or constant ratio secondary voltages will be obtained from the metadynes MG1, MG2 and MG3.
Another arrangement in which the generating metadynes) SI, MG2, MG3 are arranged alternately in a circuit with use devices D1, D2, Da is represented in Fig 9 * The excitation winding F1 of the metadyne MG1 is excited by the voltage across the terminals of the user device D1 and the windings F2 and F3 of the metadynes MG2 and MG3 are respectively connected to the terminals of the user devices D2 and D3.
By this means, the energy produced by each metadyne, to the voltage produced at the secondary brushes, will be proportional to the load with which it is associated *
It is not useful that the device of use which one wants to make supplied by a given metadyne be adjacent to this one because any part of the total charge can be associated with any metadyne, whatever the succession of connections and the terminals of the field winding, and the field winding of the metadyne can be connected to the terminals of the charge associated with this metadyne, whatever the position of
<Desc / Clms Page number 6>
this fraction of load in the total circuit.
The invention is also applicable to constant current generator machines other than generator or transformer metadynes.
For example, as shown in Figure 10, a circuit similar to that shown in Fig.1 is shown in which are inserted electric dynamos of the KRAeMER type au. place of transformative metadynes. The * rotors of these dyneanc @ are shown in K1, K2, their opposing series field windings are shown in S1, S2, their shunt field windings are shown in Shl, Sh2 and their separately and constantly excited windings are shown in Sel and S @ 2. The devices for use are represented in Dl, Da, D3, etc. - and the additional conductor in 3 '.
The provisions of Figs 11 and 12 also relating to Kraemer dynames recall the provisions of Figs 3 and 8 respectively.
Fig. 13 shows a portion of a circuit in which a Kraemer dyno is employed in a manner similar to that of the metadyne of Fig. 9. In this arrangement, the field winding in opposition S is in series with the rotor and the field winding Se is separately excited by a suitable source. The shunt field winding Sh is, for its part, connected to the terminals of the devices. use D1 D2 that the dynamo must particularly supply
The arrangements shown gig.
6 and 7 and relating to generating or transforming metadynes can be used only when the connection can easily be made to a neutral point or to a point having a potential intermediate between those of the brushes of the machines:
which cannot be obtained with constant current generators of the Kraemer type for example *
In a series distribution circuit supplied with constant direct current, an ordinary dynamo may be inserted provided that the maximum secondary voltage of the generator or transformer metadyne added to the voltage of the dynamo or subtracted from this voltage gives a resulting voltage equal to the sum of the back-electromotive forces of the secondary circuit without exceeding the maximum voltage that the metadyne can provide.