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p:caoz;4wus Aux .ezaarrs:Ax:cs ROTATIVES A COUBANT 001iTIlIU ET A LEUR ArFAHEIHA6E'-
Cette invention est relative aux transformatrices rotatives à courant continu et à leur appareillage et plus spécialement aux machines appe-
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lées communément "mëtadynes transformatrices"-
Une métadyne transformatrice est une machine rotative destinée à transformer le courant continu qui lui est fourni à tension constante et in- tensité variable en un courant d'intensité substantiellement constante et de tension variable ou en un courant qui est en relation avec le voltage suivant' une loi désirée- Dans sa forme la plus simple, une métadyne transformatrice comprend un rotor portant des enroulements et un collecteur analogue à celui de l'induit d'une dynamo' Ordinairement,
deux paires de balais sont disposés sur @
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le collecteur, le courant primaire entrant et sortant par'une paire et le courant secondaire étant disponible à l'autre paire- Le rotor est entraîne à vitesse constante par un moteur ou des moyens sont prévus par lesquels la puissance totale fournie à la transformatrice est automatiquement adaptée à la puissance qu'elle débite augmentée des pertes de puissance dans la machine à une vitesse donnée, de sorte que le rotor conserve cette vitesse. Le courant primaire circulant dans les enroulements du rotor crée un flux primaire fixe an position qui, coupé par ces enroulements y induit une force contre électromotrice qui à son tour, crée un courant secondaire qui peut âtre utilisé dans un circuit secondaire à voltage variable.
Un stator est prévu qui offre un chemin de retour de faible réluctance aux flux qui sont crées par les courants du rotor-
Le stator de la transformatrice porte lui-même des enroulements qui créant des flux magnétiques variés qui, en se combinant avec les flux dus aux courants primaire et secondaire, régularisent le fonctionnement électromécanique de la machine- Un de ces enroulements de stator est appelé Il enroulement régulateur' et est employé pour régler la puissance totale absorbée de telle sorté que la vitesse demeure constante comme dit plus haut- Le flux produit par cet enroulement est coaxial à celui du flux primaire dans le rotor! si ce dernier ralentit sa vitesse par exemple sous l'effet d'un accroissement de la puissance absorbée par le circuit secondaire,
l'enroulement régulateur intervient pour accroître le courant primaire et créer un couple moteur additionnel ramenant le rotor à la vitesse normale désirée: Si la puissance absorbée par le secondaire décroît, l'action de l'enroulement régulateur sera inverse de celle qui vient d'être décrite et un couple retardateur sera créé à la place du oouple accélérateur*
Il a déjà été proposé d'alimenter l'enroulement régulateur par une source de courant à voltage constant produit par une dynamo shunt montée sur le même arbre que la métadyne et dénommée dynamo régulatrice- Il est désirable qu'un échange assez large de courant s'établisse entre la régulatrice et l'enroulement régulateur afin de permettre un règlage rapide de la vitesse de la métadyne dès qu'une variation assez faible de cette vitesse intervient;
pour cela, la résistance du circuit comprenant la régulatrice et l'enroulement régulateur doit être faible ou bien la régulatrice peut possèder un enroulement de
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champ différentiel série qui crée dans son induit une force électromotrice de même sans que celui dans lequel circule le courant, contribuant ainsi à réduire la résistance affective du circuit. Comme l'enroulement régulateur est de gran- de inductance, il assurera une substantielle stabilité contre les changements soudains de courant même si la résistance effective du circuit est faible.
Quand cependant le circuit primaire de la métadyne transfonnatrice est ouvert et l'en- roulement régulateur est hors circuit, la dynamo régulatrice sera sujette à de larges surcharges de courant même avec de faibles variations du voltage d'ali- mentation.
Catto possibilité est augmentée sila régulatrice est munie d'un enroulement de champ différentiel série-
Suivant l'invention, eu vue de supprimer ces difficultés, la dynamo régulatrice est munie d'un enroulement de champ série, stabilisateur, enplus de l'enroulement principal shunt, autrement dit, elle est disposée en @ dynamo compound mais l'enroulement série peut être coupe quand l'enreulement régulateur de la métadyne est mis en circuit* De cette façon,
la résistance du circuit de l'induit de la régulatrice peut 'être abaissé et en même temps tout échange excessif de courant quand 1'enroulement régulateur est coupé peut être évité-
La dynamo régulatrice peut aussi être munie de l'enroulement série différentiel défini ci-dessus mais cet enroulement est disposé pour être opérant seulement quand l'enroulement régulateur de la métadyne est mis en air- cuit, par exemple,
il peut être mis en série avec cet enroulement'
L'enroulement de champ principal shunt peut être muni d'une résistance qui est mise en circuit pour affaiblir le champ shunt quand l'enrou- lement régulateur de la métadyne transformatrice est déconnecté de .façon à com- penser l'augmentation de champ qui surviendrait autrement par suite de la cou- pure de l'enroulement série stabilisateur, la vitesse de la régulatrice est ainsi maintenue substantiellement constante'
La régulatrice peut être connectée aux marnes bornes d'alimen- tation quo la métadyne at son enroulement da champ série stabilisateur peut être disposé en parallèle avec l'enroulement régulateur de la métadyne et l'en- roulement différentiel série quand celui-ci est prévu,
des interrupteurs appro- priés permettant d'insérer ou de couper l'un ou l'autre de ces circuits*
Se référant aux figures jointes, on voit figure 1 un diagramme
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donnant l'arrangement ordinaire, afin de mieux comprendre les modifications qui ont été apportées aux autres figures 2,3 et 4 se rapportant à 1'invention.
Dans toutes les figures, 1 représente la rotor de la métadyne, les balais primaires étant a, c et les balais secondaires b, d; 2 est l'induit de la dynamo régulatrice dont l'enroulement de champ shunt est 3; l'enroulement régulateur du stator de la métadyne est 4; 5 et 6 sont les bornes dtali- mentation à tension constante auxquelles les machines sont reliées .par les interrupteurs 7 et 8.
L'interrupteur 8 !Le la figura 1 peut être manoeuvré, soit sur le contact 9 connecté à l'induit 2 de la régulatrice et alors l'enroulement régulateur de la métadyne est hors circuit, soit-sur le contact 10 auquel cas 1'enroulement régulateur de la métadyne est relié à la dynamo régulatrice.
Il ast à remarquer que si la résistance de l'induit 2 de celle-ci est très faible, la coupure de l'enroulement régulateur 4 peut causer un large appel de courant si le voltage aux bornes d'alimentation 5 et 6 subit une modification m'ème légère*
A la figure 2 qui illustre une disposition suivant 1'invention, figure en Il un enroulement de champ stabilisateur série interposé entre la contact fixe 9 de l'interrupteur 8 et l'induit 2 de la régulatrice, de sorte que, lorsque l'enroulement régulateur est coupé, l'enroulement de champ série est inséré dans le circuit et évite une variation excessive (le courant à travers la dynamo régulatrice*, quand l'enroulement régulateur 4 est mis en circuit en manoeuvrant l'interrupteur 8 sur le plot fixe 10, l'enroulement de champ série 11 est coupé*
Figure 3,
la dynamo régulatrice 2 est représentée avec un enroulement différentiel séria 12 qui est mis seulement en-circuit lorsque l'en- roulement régulateur 1,, en série avec lui, est- relié avec l'interrupteur 8.
Les dispositions de la figure 4 sont similaires à celles de la figure 2 mais une résistance 13 est connectée en série avec l'enroulement de champ shunt 5 de la régulatrice et peut être mise en/ou hors circuit par la manoeuvre de l'interrupteur 14. Quand ltinterrupteur 8 est manoeuvré dans la position figurée qui met en circuit l'enroulement régulateur 4, l'interrup- teur 14 est abaissé pour courtcircuiter la résistance 13;
si l'interrupteur 8 est au contraire abaissé sur le plot fixe 9, mettant hors circuit 1'enroulement
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régulateur, l'interrupteur 14 est ouvert et la résistance 13 est insérée dans le circuit de l'enroulement de champ sunt 3 de la régulatrice, affaiblissant ce champ pour la raison indiquée plus haute Les interrupteurs 8 et 14 peuvent âtre accouplés comme indiqué par la ligne pointillée 15 pour rendra leur manoeuvre simultanée* . *.,
Bien entendu, il peut être fait emploi d'une résistance 13 dans des conditions similaires à celles de la figure 4 si un enroulement différentiel série 12 est utilisé comme montré. à la figure 3.
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p: caoz; 4wus Aux .ezaarrs: Ax: cs ROTATING AT COUBANT 001iTIlIU AND AT THEIR ArFAHEIHA6E'-
This invention relates to direct current rotary transformers and their equipment, and more especially to machinery.
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Commonly "transformative metadynes" -
A transformer metadyne is a rotating machine intended to transform the direct current supplied to it at constant voltage and variable intensity into a current of substantially constant intensity and variable voltage or into a current which is related to the following voltage. a desired law - In its simplest form, a transforming metadyne consists of a rotor carrying windings and a collector similar to that of the armature of a dynamo 'Ordinarily,
two pairs of brushes are placed on @
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the collector, the primary current entering and leaving by one pair and the secondary current being available at the other pair - The rotor is driven at constant speed by a motor or means are provided by which the total power supplied to the transformer is automatically adapted to the power it delivers, plus power losses in the machine at a given speed, so that the rotor maintains this speed. The primary current flowing in the rotor windings creates a fixed primary flux in position which, cut by these windings induces a counter electromotive force therein which in turn creates a secondary current which can be used in a variable voltage secondary circuit.
A stator is provided which provides a low reluctance return path to the fluxes which are created by the rotor currents.
The stator of the transformer itself carries windings which create various magnetic fluxes which, by combining with the fluxes due to the primary and secondary currents, regulate the electromechanical operation of the machine- One of these stator windings is called the winding regulator 'and is used to adjust the total power absorbed from such output that the speed remains constant as said above - The flux produced by this winding is coaxial with that of the primary flux in the rotor! if the latter slows down its speed for example under the effect of an increase in the power absorbed by the secondary circuit,
the regulator winding intervenes to increase the primary current and create an additional motor torque bringing the rotor back to the desired normal speed: If the power absorbed by the secondary decreases, the action of the regulator winding will be the opposite of that which comes from be described and a retarding torque will be created in place of the accelerator torque *
It has already been proposed to supply the regulating winding with a constant voltage current source produced by a shunt dynamo mounted on the same shaft as the metadyne and called the regulating dynamo. It is desirable that a fairly large exchange of current s 'establish between the regulator and the regulator winding in order to allow rapid adjustment of the speed of the metadyne as soon as a fairly small variation in this speed occurs;
for this, the resistance of the circuit comprising the regulator and the regulator winding must be low or the regulator can have a winding of
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series differential field which creates in its induced an electromotive force of the same without that in which the current flows, thus contributing to reduce the affective resistance of the circuit. Since the regulator winding is of large inductance, it will provide substantial stability against sudden changes in current even if the effective resistance of the circuit is low.
When, however, the primary circuit of the transforming metadyne is open and the regulating coil is switched off, the regulating dynamo will be subject to large current overloads even with small variations in the supply voltage.
Catto possibility is increased if the regulator is provided with a series differential field winding
According to the invention, in view of eliminating these difficulties, the regulating dynamo is provided with a series field winding, stabilizer, in addition to the main shunt winding, in other words, it is arranged in @ dynamo compound but the series winding can be switched off when the metadyne regulator winding is switched on * In this way,
The resistance of the regulator armature circuit can be lowered and at the same time any excessive exchange of current when the regulator winding is cut off can be avoided.
The regulating dynamo can also be provided with the differential series winding defined above but this winding is arranged to be operative only when the regulating winding of the metadyne is put in air-cured, for example,
it can be put in series with this winding '
The shunt main field winding may be provided with a resistor which is switched on to weaken the shunt field when the regulating winding of the transforming metadyne is disconnected to compensate for the increase in field which. would otherwise occur as a result of the shutdown of the series stabilizer winding, the speed of the regulator is thus kept substantially constant '
The regulator can be connected to the supply terminals where the metadyne and its stabilizer series field winding can be arranged in parallel with the metadyne regulator winding and the series differential winding when the latter is provided. ,
appropriate switches allowing one or other of these circuits to be inserted or cut *
Referring to the attached figures, we see in figure 1 a diagram
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giving the ordinary arrangement, in order to better understand the modifications which have been made to the other Figures 2, 3 and 4 relating to the invention.
In all the figures, 1 represents the rotor of the metadyne, the primary brushes being a, c and the secondary brushes b, d; 2 is the armature of the regulating dynamo whose shunt field winding is 3; the regulator winding of the metadyne stator is 4; 5 and 6 are the constant voltage power supply terminals to which the machines are connected by switches 7 and 8.
Switch 8! Figure 1 can be operated either on contact 9 connected to armature 2 of the regulator and then the regulating winding of the metadyne is off, or on contact 10 in which case 1 ' Regulator winding of the metadyne is connected to the regulator dynamo.
It should be noted that if the resistance of armature 2 thereof is very low, cutting regulator winding 4 can cause a large inrush of current if the voltage at supply terminals 5 and 6 changes. light meme *
In FIG. 2 which illustrates an arrangement according to the invention, there is shown at II a series stabilizing field winding interposed between the fixed contact 9 of the switch 8 and the armature 2 of the regulator, so that, when the winding regulator is cut, the series field winding is inserted in the circuit and avoids excessive variation (the current through the regulating dynamo *, when regulator winding 4 is switched on by operating switch 8 on the fixed pad 10, the 11 series field winding is cut *
Figure 3,
the regulating dynamo 2 is shown with a serial differential winding 12 which is only switched on when the regulating winding 1 ,, in series with it, is connected with the switch 8.
The arrangements of figure 4 are similar to those of figure 2 but a resistor 13 is connected in series with the shunt field winding 5 of the regulator and can be switched on / or off by the operation of the switch 14 When switch 8 is operated in the illustrated position which turns on regulator winding 4, switch 14 is lowered to bypass resistor 13;
if the switch 8 is on the contrary lowered on the fixed pad 9, switching off the winding
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regulator, switch 14 is open and resistor 13 is inserted in the circuit of the field winding sunt 3 of the regulator, weakening this field for the reason indicated above. Switches 8 and 14 can be coupled as indicated by the dotted line 15 to make their maneuver simultaneous *. *.,
Of course, a resistor 13 can be used under conditions similar to those of Fig. 4 if a series 12 differential winding is used as shown. in figure 3.