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Agencement pour le réglage rapide des grandeurs de fonctionne- ment de machines électriques.
Pour le réglage de grandeurs de fonctionnement de ma- chines électriques, par exemple pour maintenir constante la tension de machines à courant alternatif dont la charge et le nombre de tours sont soumis à de fortes variations, on utilise le plus souvent des régulateurs rapides mécaniques dans les- quels par l'ouverture et la fermeture de contacts ou la mise en circuit et hors circuit de résistances, on produit périodique- ment une influence sur le courant d'excitation. Pour obtenir
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par exemple un réglage de tension sans pièces mises en mouve- ment mécaniquement, on a également employé des montages de compoundage dans lesquels au moyen de transformateurs de courant et de tension, les machines s'excitent elles-mêmes par l'intermédiaire de redresseurs.
Ce réglage de la tension a toutefois l'inconvénient que le réglage se fait avec l'inertie propre à tout compoundage. Suivant la présente in- vention on emploie'par conséquent des récipients à décharge dans le gaz ou la vapeur, commandés, qui sont commandés de telle façon par la tension alternative que périodiquement sous la dépendance de la grandeur de la tension alternàtive, il se produit une excitation par impulsions.
On obtient de ce fait un réglage extrêmement rapide de la tension qui agit aussi bien en cas de charges fortement variables qu'en cas de nom- bres de tours fortement variables, conditions qui se pré- sentent par exemple régulièrement dans le cas de génératrices de courant de soudure. -
Le réglage rapide suivant la présente invention, se fait de préférence par l'intermédiaire d'intervalles de déchar- ge qui sont commandée au moyen de tubes à luminescence qui sont appliqués à la tension à maintenir constante. Un inter- valle de décharge dans la vapeur a , comme on le sait, la propriété de s'alterner brusquement pour une tension déterminée à la grille de commande et de s'éteindre pour une tension néga- tive.
Un tube à luminescence s'allume seulement pour une ten- sion déterminée ( tension d'allumage) mais s'éteint lorsqu'on passe en-dessous d'une tension située un peu plus bas ( ten- sion d'extinction}. Si on applique le tube à luminescence par l'intermédiaire d'un redresseur, directement ou au moyen d'un transformateur, à la tension alternative à surveiller et en même temps à la grille de commande d'un intervalle de décharge dans la vapeur ou le gaz, le tube à luminescence s'allumera pour une grandeur déterminée de la tension alternative. De ce fait il se produit à la grille du thyratron, en cas de montage
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approprié, une tension négative qui bloque la décharge exis- tant antérieurement.
Le courant s'écoulant par l'inter- valle de décharge vers l'enroulement d'excitation est ainsi interrompu et la tension alternative de la machine tombe en conséquence. Il en résulte que le tube à luminescence s'éteint, de.sorte que la tension de bloquage disparaît à l'intervalle de décharge et que celui-ci s'allume brusquement de nouveau. Il se produit ainsi une réexcitation par chocs de lamachine à courant alternatif et une élévation de sa tension. Ce jeu se répète périodiquement. La fréquence de ce processus périodique s'élève avec la charge et tombe avec le nombre de tours. Elle dépend en outre de la grandeur de l'excitation fondamentale, de l'élévation de la tension aux tubes et de la constante de temps du circuit d'excitation.
Par un réglage approprié de l'excitation étrangère ( excitation de base) on peut obtenir que par exemple en cas de marche à vide de la machine, l'exci=- tation se fait exclusivement par l'excitation étrangère. On peut toutefois aussi supprimer toute excitation étrangère et employer exclusivement l'excitation propre. On peut en outre exécuter la machine avec une rémanence d'intensité appropriée.
Quelques exemples de réalisation de l'idée de .'in- vention vont être discutés à l'aide des dessins. La fig. 1 montre -un schéma de principe avec redressement à un seul trajet. I est une machine à'courant alternatif dont la tension doit être surveillée. Elle possède une excitation fondamentale constante 9 qui est alimentée.par une source de courant quel- conque IO Elle présente en outre un enroulement d'excitation 8 qui peut être réuni éventuellement en un enroulement avec l'enroulement 9. A cet enroulement 8, du courant continu est amené au moyen d'un intervalle 2 de décharge dans la vapeur ou le gaz, intervalle dont la tension correspond à la tension de phase de la machine I à courant alternatif.
Le chauffage de l'intervalle de décharge se fait au moyen d'un transformateur 5 qui fournit en même temps la tension pour le tube à luminescen-
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ce 3. Pour que le tube à luminescence 3 soit parcouru seule- ment par du courant continu, on a monté avant lui un re- dresseur 4. En série avec le tube à luminescence 3 et en parallèle avec le circuit grille-cathode du thyratron on a monté un condensateur 6 et une résistance 7. Le condensateur 6 sert à obtenir à la résistance 7 et par conséquent à la grille, pendant toute une période , une tension qui suffit pour b loquer de façon sûre l'intervalle de décharge.
Le fonctionnement de cet agencement est le suivant : Après que la machine I à courant alternatif a pris la vites- se et est excitée par l'intermédiaire de l'enroulement de champ 9, il se produit dans le thyratron 2 une tension qui provoque une décharge, comme il n'y a d'abord aucune tension à la grille. Dès que toutefois la tension alternative et par conséquent la tension secondaire du transformateur 5 dépas- sent une élévation déterminée, le tube à luminescence 3 s'al- lume. Il s'écoule alors un courant par la résistance 7 et le condensateur 6 et , à cause du redresseur, avec une polarité telle que la grille devient négative. De ce fait leprocessus de décharge dans le tube 2 est interrompu. Par conséquent l'enroulement d'excitation 8 devient sans tension.
Il se pro- duit un affaiblissement du champ excitateur et par conséquent une chute de la tension aux bornes de la machine I. Ceci a pour conséquence que la décharge dans le tube à luminescence 3 cesse, de sorte que le potentiel négatif au tube 2 disparaît.
De ce fait le tube 2 peut de nouveau s'allumer et alimenter l'enroulement ci'excitation 8 au moyen de courant continu. Ce processus se répète périodiquement .
La fig. 2 montre un montage comportant un thyratron 2 dans chaque phase, de sorte que le courant continu amené à l'enroulement d'excitation 8 devient plus uniforme. On amène en outre au tube à luminescence 3 par l'intermédiaire d'un tube redresseur à double trajet ou d'un redresseur sec 4 et de l'agencement d'uniformisation 16, 17, 18, un courant continu
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aussi uniformisé que possible. On obtient ainsi une meilleure utilisation du tube à luminescence. La tension continue est approximativement proportionnelle à la tension alternative.
Pour charger les intervalles à décharge 2 seulement après chauffage correct, on a prévu un relais à temps II qui sous la dépendance de l'état de chauffage des tubes 2 ou de l'état d'allumage de l'électrode auxiliaire d'un redresseur à vapeur de mercure, raccorde ceux-ci à la tension alternative de la machine I.
Pour se tirer d'affaire avec de plus petites puis- sances à commander, les intervalles à décharge 2 alimentent suivant la réalisation de. la fig. 3, un enroulement de champ 12 de la machine excitatrice 10. Sur cet enroulement de champ est en outre montée en parallèle une résistance protectrice 13 qui se recommande dans 'tous les cas. Dans cette figure et dans la suivante, le dispositif de réglage suivant l'inven- tion n'est pas représenté dàns ses détails.
Le nombre des tubes employés ou des anodes dans le redresseur c'est-à-dire le nombre de phases du stator chargées du courant d'excitation ou de celles du transformateur inter- calé n'est pas sans importance pour la grandeur de la puis- sance de commande à employer. Comme les grilles sont reliées directement, le tube luminescent agit contre la somme des courants de grille. Ces courants de grille se produisent pour chaque tube individuel lorsqu'une décharge se présente.
Dans le cas de trois phases, décalées de 120 degrés électri- ques, de la machine, le courant de grille n'est donc jamais nul à l'état allumé. Si l'on choisit un nombre de phases et une position de phases des tensions alimentant le redresseur de telle manière que dans chaque période pour un court intervalle de temps, il ne se produit aucune décharge même en cas de grilles ouvertes, le courant de grille de somme est nul dans cet intervalle de temps et le tube à luminescence peut former aux grilles une tension de bloquage suffisamment élevée.
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Le commencement de l'allumage suivant est ainsi efficacement empêché. Par suite de l'inertie de champ de la machine à courant alternatif, le courant d'excitation de la machine à courant alternatif ne varie pas sensiblement dans ce court intervalle de temps.
Pour pouvoir de manière simple, en cas de dérangements éventuels ou pour d'autres raisons, renoncer à l'excitation par l'intermédiaire des intervalles de décharge, on a prévu dans la forme de réalisation suivant la fige 3a, un dispositif de changement de connexion 15. Si on établit dans celui-ci les liaisons en traits pleins, il se produit un simple réglage à la main. Si au contraire on effectue les liaisons dessinées en pointillé, le réglage rapide de la présente invention a lieu.
Lorsque les puissances à commander par le tube à lumines- cence 3 prennent une plus grande valeur, il est à recommander remployer une disposition telle que celle représentée à titre d'exemple à la fig. 4. A côté du dispositif déjà décrit suivant la présente invention, on a ici intercalé entre les tubes luminescence 3 et les intervalles de décharge 2 un tube ampli- ficateur 14 à vide élevé. Il amplifie la tension de commande provenant du tube à luminescence 3 pour les intervalles à dé- charge dans le gaz 2. On a désigné par 19 et 20 des résistances qui ont des dimensions telles que le tube amplificateur 14 fonctionna avec le meilleur rendement. a et b désignent les enroulements de chauffage du trans- formateur 5, conjugués au tube amplificateur 14 et au tube redresseur 4.
Il est encore à remarquer que l'on peut conjuguer à chaque intervalle de décharge dans le gaz son propre tube à lumines- cence qui est raccordé à la tension de phase correspondante de la machine à courant alternatif. On peut en outre, à la place ou à coté des réglages dépendant de la tension, prévoir un réglage dépendant du courant. Dans ce cas on doit, à la place ou à côté du transformateur de tension 5, intercaler un transfor-
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mateur de courant dans les lignes dlamenée vers la machine à courant alternatif I. On peut en outre, comme on l'a déjà mentionné, employer comme intervalles de décharge dans le gaz aussi bien des récipients de décharge à vapeur de mercure que des tubes à cathodes incandescentes.
Tandis que dans les exemples de réalisation décrits jusqu'à présent on emploie comme tension de comparaison une tension de combustion constante raccordée à un intervalle de luminescence dans le circuit des intervalles à décharge d'excitation, on peut suivant un développement de l'invention, réaliser une amélioration du dispositif de réglage qui rend d'une part le réglage plus sensible et permet d'autre part une utilisation meilleure des intervalles de décharge d'exci- tation et par conséquent un réglage plus rapide.
Ceci est obtenu, suivant la présente invention, par le fait que la tension de différence entre la tension alternative de réseau redressée-variable et la tension continue fixe de l'intervalle de luminescence n'est pas amenée directement aux circuits de grille du redresseur d'excitation, mais par une tension de différence équivalente dans laquelle la tension alternative de réseau variable n'est pas redressée mais est de préférence même transformée en une tension alternative à courbe pointue, et est amenée d'abord au circuit de grille d'un intervalle de décharge auxiliaire.
Sous la dépendance de la libération de la décharge dans cet intervalle de décharge auxiliaire, un con- densateur normalement chargé par l'intermédiaire d'un redres- seur auxiliaire est mis en court-circuit dans le circuit de grille des intervalles de décharge de redresseur d'excitation, de sorte que la tension de grille raccordée précédemment au condensateur, produisant une libération, devient inactive et que le redresseur d'excitation est bloqué. Suivant un nouveau développement de la présente invention on peut prévoir pour la mise en court-circuit du condensateur ùn intervalle de décharge
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auxiliaire particulier commandé sous la dépendance du flux de courant du premier intervalle de décharge auxiliaire.
On produit ainsi différents avantages, décrits plus loin en détail, au point de vue de la précision et de la sensibilité du dispositif de réglage.
L'idée fondamentale du dispositif de réglage amé- lioré va tre expliquée à l'aide des exemples de réalisation représentés aux dessins. La fig. 5 montre une représentation schématique du dispositif d'ensemble sous sa forme générale tandis que les fig. 6 à 8 se rapportent au fonctionnement ou à des variantes dans les détails du dispositif de commande. A la fig. 5 on a désigné par I le réseau à courant triphasé alimenté par la génératrice synchrone 2. La génératrice 2 possède un enroulement d'excitation 4 qui reçoit son excita- tion fondamentale d'une machine excitatrice 3, éventuellement par l'intermédiaire d'une résistance de protection 5, l'excita- tion fondamentale étant de préférence à peu près égale à l'excitation de marche à vide.
Pour l'excitation supplémen- taire nécessaire lors de la charge pour maintenir la tension, on a prévu un redresseur d'excitation. Dans l'exemple de réalisation, on a raccordé à cet effet par exemple les trois intervalles de décharge dans la vapeur ou le gaz 6, 7 et 8 , à commande par grilles, en. montage de redresseur à plein trajet, directement au réseau I. A la place de cette disposition, une alimentation par l'intermédiaire d'un transformateur séparé est également possible pour l'adaptation à des rapports de tension quelconques.
Si la décharge est libérée dans les intervalles de décharge 6 à 8 , la génératrice 2 reçoit, d'après ce qu'il a été dit plus haut, une excitation supplé- mentaire par choc qui dure jusqu'à ce que par suite de l'ex- citation augmentée, la tension de la génératrice ait augmenté au point que par le dispositif de réglage, les intervalles de décharge 6 à 8 sont bloqués de sorte que l'excitation
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descend à la valeur de l'excitation fondamentale. Les grilles de commande des intervalles de ëéeharge 6, 7 et 8 sont de préférence raccordées à la ligne de cathode commune par l'in- termédiaire des résistances de limitation de courant II, 12 et 13, moyennant le montage en série d'une aource de tension préalable négative 9 et d'un condensateur 10.
Le condensateur est chargé suivant la cadence, en fonctionnement, à partir du réseau 1 au moyen de l'enroulement secondaire 31 du transfor- mateur auxiliaire 17, d'un élément redresseur auxiliaire 32 et des résistances de limitation de courant 36 et 37, et cela avec une polarité opposée à la source de tension préalable 9 de sorte que lorsque le condensateur IO est chargé, le redres- seur d'excitation est libéré complètement par la commande de grille. Pour l'actionnement du réglage, on amène au circuit de commande de l'intervalle de décharge auxiliaire 20, qui est avantageusement un tube à commande par grille à remplis- sage de gaz rare, par l'intermédiaire d'un transformateur 14, une composante de tension alternative dépendant de la tension du réseau.
Le transformateur I4. est avantageusement un trans- formateur fortement saturé, en particulier un transformateur à noyau en métal Mu. Son enroulement primaire 16 qui, en vue d'un réglage approprié de phase de la tension alternative de commande, est avantageusement variable, est raccordé au réseau. Dans le circuit de grille de l'intervalle de décharge 20 se trouve, en dehors de l'enroulement secondaire du trans- formateur 14 et d'une résistance 24 de limitation de courant, un intervalle de décharge à luminescence 25 qui est alimenté par la source de tension préalable 28 au moyen de la résis- tance 29 et fournit une tension préalable constante négative pour le circuit de commande de l'intervalle de décharge 20.
Le circuit d'anode de 1(intervalle de décharge 20 est alimenté à partir de l'enroulement secondaire 21 du transformateur 17, au moyen d'un élément redresseur auxiliaire 22 et de la résis- tance 26, tandis qu'en parallèle sur l'enroulement 21 et le
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redresseur 22 on a prévu un condensateur 23. Une partie de la tension raccordée à l'intervalle à luminescence 25, ainsi que de la chute de tension se présentant dans la résistance 26, est amenée par l'intermédiaire d'une résistance 34 de limita- tion de courant au circuit d'un autre intervalle de décharge auxiliaire 30 à conmande par grille, qui est intercalé en parallèle sur le condensateur 10 et la résistance 37 en série avec celui-ci, dans le circuit du transformateur 31.
Le fonctionnement de cet agencement se fait comme suit ( voir aussi fig. 6) : Si l'on suppose que la tension du réseau I est plus petite que la tension de fonctionnement déterminée d'avance pour le dispositif de réglage, la pointe de tension eg20 induite dans le transformateur 14 ne suffit pas pour l'allumage de l'intervalle de décharge 20. Cet inter- valle 20 reste bloqué et au moyen de l'enroulement 21 du transformateur 17, le condensateur 23 est simplement chargé.
A la fig. 6 la courbe e 23 en partie en gros traits pleins et en partie en gros traits interrompus représente l'allure de la tension de condensateur qui est donc essentiellement une tension continue et est également raccordée aux électrodes de l'intervalle de décharge 20. Par la résistance 26 il ne s'écoule pas de courant, de sorte qu'à la grille de commande de l'intervalle de décharge 30, il y a seulement la tension négative suffisant pour le bloquage, qui est prise à l'inter- valle à luminescence 25. La tension e31 induite dans l'enrou- lement 31 du transformateur sert donc uniquement à la charge du condensateur 10, dont la courbe de tension est analogue à celle du condensateur 23 mais awec un décalage de phase de 180 .
Les résistances 36 et 37 ont seulement des dimensions telles qu'il ne puisse se présenter des impulsions de charge ou de décharge trops grandes mais que pour le reste, les constantes de temps de la charge et de la décharge soient
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aussi petites que possible. La décharge des condensateurs 23 et IO dans l'état de fonctionnement considéré, telle qu'elle apparat! par la forme de la courbe é à la fig.6
23 est conditionnée uniquement par le minime courant en retour passant par les valves 22 ou 32. Le condensateur IO est chargé positivement par rapport à la grille de commande des inter- va.lies de décharge 6 à 8 , libère par conséquent celle-ci, de sorte que l'excitation résultante de la machine 2 est plus élevée que ce qui correspond à la valeur de tension prescrite.
Dans la mesure des constantes de temps de l'enroulement d'excitation, la tension de la machine s'élève donc. Si elle atteint la valeur de fonctionnement prescrite, la pointe de tension induite dans le transformateur 14 devient tellement grande que malgré la tension continue opposée e25' elle suffit à l'intervalle de décharge à luminescence 25 pour le dépassement du potentiel d'allumage de grille critique. On a supposé à la fmg. 6 que ce potentiel critique coïncide avec la ligne de zéro, c'est-à-dire avec le potentiel de cathode.
L'intervalle de décharge 20 qui, à cause de son remplissage de gaz rares, fonctionne sous l'effet de varia- tions de tension de grille de quelques dixièmes de volt, libère la décharge de sorte que le condensateur 23 se décharge suivant la courbe en gros traits pleins. Il se produit alors dans la résistance 26 une impulsion brusque de sens tel que la chute de tension à la résistance 26 l'emporte sur la tension de bloquage prise à l'intervalle à luminescence 25 et produit le commencement de la décharge dans l'intervalle de décharge 30, Par l'intervalle de décharge 30, le condensateur IO d'une part et l'enroulement 31 avec la valve de redressement 32 d'autre part sont mis en court-circuit par l'intermédiaire des résistances 37 ou 36.
Aussi longtemps que la tension dans le réseau I reste au-dessus de la valeur de fonctionnement indi- quée, ce processus se répète dans chaque période, c'est-à-dire que le condensateur IO ne peut pas se recharger, de sorte que le redresseur auxiliaire 6, 7, 8 reste bloqué par la
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tension 9 jusqu'à ce que la tension du réseau s'abaisse en- dessous de la valeur de fonctionnement. Le condensateur 23 se charge alors de nouveau, et également le condensateur IO et le jeu commence de nouveau.
Comme on le voit à la fig. 6 la réalisation décrite du dispositif de réglage à deux intervalles de décharge présente différents avantages particuliers.'Comme à l'inter- valle de décharge 20, à cause du condensateur 23, il y a pra- tiquement une tension continue, la reprise d'allumage (eg20) est donnée pendant la demi-onde négative de la tension e 21 , et cela aussi près que possible après le passage par zéro de la tension ( to). Une décharge complète du condensateur 23 est ainsi assurée en tout cas. Le dispositif a encore l'avan- tage que le tube de relais 20, établi pour une commande très sensible ,est débarrassé de toute influence supplémentaire par le dispositif de réglage.
Par l'emploi d'une composante de tension alternative de commande à forme d'onde pointue, on obtient que la caractéristique de grille est coupée seulement en:cas de tension d'anode bien déteimihée, donnée par le décalage de phase réciproque. On travaille par conséquent sur un point unique bien déterminé de la caractéristique d'alluma- ge et l'on obtient ainsi une utilisation aussi grande que possible de la constante de la caractéristique de grille et par conséquent un degré d'insensibilité aussi petit que possible.
L'opération de libération et de bloquage du redresseur auxiliai- re est déterminée par les variations de la tension du réseau elle-même. Le rapport des temps de libération aux temps de bloquage se modifie suivant la charge de la génératrice. La précision de la tension de réseau à maintenir est déterminée seulement par l'organe de mesure de tension, c'est-à-dire le circuit de commande de l'intervalle de décharge 20. A cause des grandes constantes de temps des machines, il n'y a pratiquer ment aucun danger de scintillement par le mode de réglage par impulsions.
La constitution de l'organe de mesure de tension
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peut, suivant un développement de la présente invention,, encore se faire d'une autre manière que celle représentée à la fig. 5. On peut raccorder par exemple suivant la fig. 3 à la tension du réseau I une résistance 16' et en série sur celle-ci une self induction saturée 14', éventuellement avec un noyau en métal Mu. A la résistance 16' on prend une tension qui est proportionnelle au courant de magnétisation, présentant une forte troisième harmonique, de la selfinduc- tion 14' et s'élève et s'abaissé avec la tension dm réseau.
A cause de la corrélation connue de la caractéristique de magnétisation, la variation en pour cent de la chute de tension à. la résistance 16' est plusieurs fois plus grande que la variation de la tension d'alimentation du réseau I. En série avec la résistance 16' on a prévu de nouveau un inter- valle à luminescence alimenté par une source de tension préala- ble 28 par l'intermédiaire d'une résistance 29 et on l'a inter- calé dans le circuit de grille de l'intervalle à décharge. Pour le reste la disposition est exactement la même qu'à la fig.5.
Une autre possibilité de réalisation est représentée à la fig. 8. La composante de tension alternative de commande est appliquée comme à la fig. 5, par l'intermédiaire d'un transformateur 14, au circuit de commande de l'intervalle à décharge 20, qui contient outre l'intervalle à luminescence 25, une résistance ohmique 53. Cette résistance est alimentée en série avec un autre intervalle à luminescence 52 par l'in- termédiaire d'un transformateur 50 et d'un élément redresseur 51, par le réseau I. La résistance 53 et l'intervalle à luminescence 52 sont choisis de telle façon que la plus grande partie de la tension continue produite par le redresseur auxiliaire 50, 51 est appliquée à l'intervalle à luminescence.
En cas de variations de tension dans le réseaul', la tension continue se présentant à la résistance 53 et opposée à la tension e25 de l'intervalle à luminescence 25 varie en pour
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cent plus fortement et soutient la croissance de la compo- sante de tension alternative induite dans l'enroulement se- condaire du transformateur 14, de sorte que le réglage peut fonctionner déjà sous l'effet de plus petites variations de tension qu'un dispositif suivant la fig. 5. Le reste du mon- tage est de nouveau établi en concordance avec la disposition de la fig. 5.
Dans le cas de réglages de tension du genre décrit, il faut considérer spécialement dans certains cas le danger de scintillement lorsqu'il s'agit de l'alimentation d'instal- lations d'éclairage. Ceci se présente en particulier lorsque le réglage agit directement sur la tension d'excitation de la génératrice elle-même Car comme les intervalles de décharge d'excitation sont, suivant la réalisation actuelle, alternativementtout à fait ouverts ou complètement bloqués, il y a un degré de non-uniformité relativement grand.
Si l'on exige en outre une fréquence de réglage ou d'impulsion variable dans des limites relativement larges , on ne peut pas éviter un scintillement dans des installations d'éclaira- ge éventuellement raccordées même lorsque comme on l'a dit déjà, la constante de temps de l'enroulement d'excitation agit favorablement à ce point de vue. Ceci trouve sa raison dans d'allure de la courbe dite de scintillement F = f (f) qui dépend de la sensibilité différente de l'oeil humain aux variations de clarté de même amplitude pour différentes fré- quences de variation. L'intensité de scintillement F contenant cette sensibilité subjective a une a Hure suivant la fig.9.
Celle-ci montre que le danger de scintillement est le plus grand pour les fréquences de réglage d'environ 8 Hz. Pour éviter un scintillement désagréable, les régulateurs à tube fonctionneront, suivant un développement décrit ci-après de l'invention, avec une fréquence des impulsions de réglage qui est supérieure à environ 20 Hz et dans certaines cir- constances peut s'élever jusqu'à 50, 75 ou même 150 Hz.
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Suivant la présente invention l'organe de mesure de tension, c'est-à-dire le dispositif de commande des intervalles de décharge d'excitation est établi de telle manière qu'un essai de la tension produit par la machine peut se faire dans chaque demi-onde d'une phase, dans les demi-ondes positives de plusieurs ou de toutes les phases ( destrois phases dans une machine tri- phasée) ou des deux demi-ondes de plusieurs ou de toutes les phases. Suivant la possibilité choisie, la fréquence de réglage est alors, dans une machine triphasée pour 50 périodes de courant alternatif, au maximum de 50, 75 ou 150 Hz.
Comme exemple de réalisation on représentera le premier cas le plus simple dans lequel il y a une fréquence de travail de 50 H@. Le schéma est représenté à la fig. 10 qui correspond, pour les chiffres des éléments de commutation, à la fig. 5.
L'excitation dans l'enroulement 4 de la génératrice de courant triphasé 2 est modifiée par chocs par les récipients de redres- sement de courant 6, 7 et 8 disposés en montage de redresseur.
Les grilles sont ouvertes et fermées, comme on 1-la dit plus haut, sous la dépendance de la tension au condensateur 10.
L'organe de mesure de tension consiste en une selfinduc- tion 14' à fermeture par le fer comportant du métal Mu, dont le courant de magnétisation varie fortement sous la dépendance de la. tension nominale du réseau I et provoque à la résistance 16' une chute de tension qui est conduite par l'intermédiaire du transformateur de grille 60 à la grille de l'intervalle de décharge auxiliaire 20. La tension de grille totale de celui-ci se compose de cette participation de tension alternative et d'une tension initiale négative constante qui est prise à un stabilisateur 25 Pour pouvoir utiliser les deux demi-ondes de la tension alternative de grille, l'enroulement secondaire du trans- formateur 60 est pourvu d'une dérivation au milieu et relié au stabilisateur.
Les deux extrémités de l'enroulement sont raccor- dées à la grille par des résistances 61 et 62 et les redresseurs secs 63, 64 qui doivent être intercalés pour éviter un cout-
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circuit. De ce fait la tension du réseau est comparée dans chaque demi-onde à la tension de stabilisateur eg25 @ Le condensateur 23 est également chargé dans chaque demi-onde ( et non dans chaque demi-onde positive comme précédemment), par l'intermédiaire des redresseurs secs 22', 22" à partir des enroulements secondaires 21', 21" du transformateur 17.
Si la tension du réseau est trop grande, la grille du tube 20 est libérée et le condensateur 23 se décharge par la résis- tance 26. La position de phase de la tension de grille au transformateur 60 est en outre avantageusement réglée de telle façon que la libération de la grille de commande se fait pour un angle de 120 de la tension du transformateur de commande 17. La décharge du condensateur 23 doit alors être effectuéecomplètement dans lea 60 restants pour qu'une nouvelle charge puisse se produire dans la demi-onde suivante.
Ceci est réalisé par un dimensionnement approprié du conden- sateur 23 et de la résistance 26. La fig. II montre en détail l'allure de la tension. On supposera qu'à l'instant t1 la tension du réseau est trop petite, en conséquence la tension alternative de grille résultante eg20 ne suffit pas pour l'allumage de l'intervalle de décharge 20. Le condensa- teur 23 reste chargé ( tension e23). A l'instant t2 la tension du réseau est trop élevée, le tube 20 s'allum-e et le conden- sateur 23 se décharge complètement par le tube 20 et la résis- tance 26 jusqu'à l'instant t . A l'instant t ,le condensa- leur 23 est de nouveau chargé par un des deux redresseurs secs 22' ou 22".
La chute de tension provoquée à la résistance 26 par le courant de décharge sert comme précédemment à la com- mande de l'autre intervalle de décharge auxiliaire 30 qui sert à la décharge du condensateur 10 par la résistance 37 de li- mitation de courant et à la mise en court-circuit de la ten- sion de charge du transformateur de commande 17. Si l'inter- valle de décharge 30 est bloqué, le condensateur 10 est chargé par l'intermédiaire des redresseurs secs 32', 32" et de la
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résistance de limitation 36, et cela avec un signe tel que les grilles des récipients à décharge principaux 6, 7, 8 sont libérées.
Si la tension du réseau devient trop élevée, l'intervalle de décharge auxiliaire 30 s'allume comme on l'a dit antérieurement, le condensateur 10 se décharge et les intervalles de décharge principaux 6, 7, 8 sont bloqués par la source de tension préalable négative 9. A l'aide de ce montage on parvient à obtenir une fréquence de chocs de 50 Hz.
Si on établit le circuit de mesure de tension (14', 16', 60) de façon triphasée et si on alimente le transfor- mateur de commande 17 avec le triple de la fréquence du ré- seau, on obtient avec le même nombre d'intervalles de décharge auxiliaires une fréquence de chocs maxima de 150 Hz. Si l'on utilise alors seulement chaque fois une demi-onde de la tension de réseau dans chaque phase, on obtient une fréquence de choc maxima de 75 Hz. L'obtention d'une fréquence triple n'offre pour un réseau triphasé existant aucune difficulté, de sorte que la constitution d'un semblable dispositif de réglage est possible sans dispositifs auxiliaires spéciaux, suivant la même constitution fondamentale.
L'avantage des dispositions décrites réside entre autres dans le fait qu'il faut seulement un intervalle de décharge de relais, de sorte que les tensions de grille du transformateur polyphasé 60 doivent être réglées seulement une fois et qu'ensuite en cas de remplacement éventuel de l'intervalle de décharge 20, elles peuvent être . accordées en commun sur la caractéristique d'allumage éventuellement quel- que peu .différente.
Le régulateur esquissé permet de travailler au- dessus de la limite de scintillement critique de sorte qu'on peut travailler immédiatement sur le circuit d'excitation de la génératrice triphasée.
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Mais le danger de scintillement peut toutefois aussi être écarté d'une autre manière qui permet d'éviter avec sé- curité la fréquence de scintillement critique d'environ 8 Hz dans les processus de réglage et de fixer eu-delà de celle-ci la fréquence de choc du régulateur à une valeur aussi constante que possible, déterminée d'avance, en tenant compte en même temps automatiquement des conditions de puissance apparente influençant la fréquence de choc. La sensibilité au scintille- ment est en outre diminuée par l'abaissement du degré de non- uniformité.
Suivant la présente invention les intervalles de décharge d'excitation sont commandés non seulement par la tension de charge de condensateur variable et une tension de comparaison fixe, mais encore par une tension alternative de commande fixe décalée vers l'avant de 90 par rapport à la tension d'anode éventuelle, en outre par une composante de tension de même direction, dépendant du courant, qui s'élève avec. l'accroissement de charge. On obtient ainsi que les impulsions de réglage analogues au système Tirrill font varier dans une minime- mesure l'élévation du passage du courant des intervalles de décharge d'excitation, c'est-à-dire déplacent en avant ou en arrière simplement l'allumage d'un angle déterminé.
En même temps que la tension supplémentaire dé- pendait du courant, on obtient ainsi une égalisation de la tension à la Valeur nominale qui limite le degré de non- uniformité du réglage à choc et élève par conséquent d'abord la fréquence de réglage et l'uniformise en second lieu.
Dans le cas limite, la fréquence de réglage peut valoir dans cette disposition 50 Hz. Le danger de scintillement est ainsi complètement écarté et en outre la précision et la sensibilité du réglage sont augmentées.
L'idée de l'invention va être expliquée à l'aide des dessins. La fig. 12 montre un exemple de réalisation pour le
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montage d'ensemble. La génératrice 2 à courant triphasé alimen- te le réseau triphasé I dont la tension doit être maintenue constante. Dans ce but, la tension est essayée par un circuit de mesure de tension 39 qui est établi suivant ce qui a été dit plus haut et areçu les mêmes chiffres que plus haut. En cas de tension trop basse, le condensateur IO est chargé et libère les intervalles de décharge d'excitation 6 et 7, qui sont alimentés par l'intermédiaire du transformateur 40 et servent à l'élévation en chocs du courant d'excitation.
En série avec la tension u10 ' variable à la manière d'un choc
10 sous la dépendance de la tension du réseau, du condensateur 10, on a placé suivant la présente invention une tension continue u dépendant du courant de charge. Cette tension est obtenue
43 à partir d'un transformateur de courant 47 qui est intercalé dans une phase de la génératrice triphasée 2 et dont le cou- rant est redressé par l'intermédiaire d'éléments redresseurs, par exemple des redresseurs secs 45, également avec intercala- tion de résistances 46 et de condensateurs d'égalisation 447 En cas d'emploi d'un. transformateur faiblement saturé 47, la tension redressée u croit à la résistance 43 proportionnel-
43 lement au courant de charge.
En série avec les tensions variables u et u on a 43 10 placé dans le circuit de grille des intervalles de décharge d'excitation la tension préalable négative constante de la source de tension 9 et une tension alternative de grille qui est empruntée au transformateur de grille 4I et est déphasée avec une avance de 90 par rapport à la tension du transfor- mateur d'excitation 40, si l'on se réfère aux rapports de tension à l'un des deux intervalles de décharge.
La fig. 13 montre les rapports de tension en détail.
La courbe à représente la tension du transformateur d'excita- tion 40 qui est assignée par exemple au tube 6. La courbe b montre la composition des différentes tensions partielles de grille. La caractéristique d'allumage de l'intervalle de décharge 6 est supposée coïncider avec l'axe de zéro.
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Lors de la marche à vide de la machine, la tension alternative de grille u est transportée dans le négatif
41 par la tension initiale de grille négative u , au point que
9 les intervalles de décharge 6 et 7 restent bloqués.
Si la charge s'élève et également le courant de charge, la tension alternative u des deux intervalles de
41 décharge est élevée par la tension continue dépendant du courant u de sorte que les récipients redresseurs de 43 courant 6 et 7 sont ouverts chaque fois de l'angle # i. Cette ouverture ne doit toutefois pas suffire pour l'obtention de la tension nominale dans le réseau L. La génératrice triphasée 2 doit également être sous-compoundée. La tension nominale doit d'abord être obtenue sous l'action de la tension de choc u produite par le circuit de mesure de tension 39 et par
10 laquelle les grilles sont ouvertes plus ou moins, dans la cadence de la fréquence de choc, de l'angle # #alternativement, par exemple jusqu'à la valeur maxima de l'angle d'allumage.
Sous l'action de la tension u dépendant du courant,
43 la tension nominale n'est donc pas tout à fait atteinte mais seulement par la tension u dictée par le circuit de mesure 10 de tension. De ce fait le réglage de la tension u dépendant
43 du courant peut être assez imprécis, car tous les écarts sont éliminés par réglage. Il n'est pas absolument nécessaire que le facteur de puissance de la charge de la génératrice tripha- sée soit considéré par changement de la tension u ou de
10 l'angle de réglage, car les variations de courant d'excita- tion impliquées par celui-ci sont éliminées par différents réglages automatiques de la fréquence de réglage ou de choc.
Si en cas de charge ohmique la fréquence de choc vaut par exemple 50 Hz elle variera en cas de charge inductive environ entre 25 et 50 Hz. La tension de choc reste toutefois toujours au-dessus de la valeur critique de 8 Hz.
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Une amélioration de la constance de la fréquence de choc peut s'obtenir suivant la présente invention par le fait que la. tension alternative dépendant dù courant, du transforma- teur de courant 47 est composé avec une tension alternative de phase fixa de telle manière que les deux tensions alternatives partielles s'ajoutent algébriquement en cas de charge induc- tive et vectoriellement au contraire en cas de charge ohmique ou capacitive. Le montage est modifié suivant la fig. 3 qui correspond du reste à la disposition de la fig. 12. Devant les redresseurs secs 45 on a intercalé en série sur la résis- tance 46 à laquelle se présente la tension u du .transforma-
47 teur de courant 47, une résistanc.e 74 qui reçoit par l'inter- médiaire d'un transformateur 73 une tension alternative fixe de phase, empruntée au réseau I.
La phase est réglée au moyen d'un dispositif de division de tension de nature connue avec des résistances apparentes de différents genres 71, 72 et un diviseur de tension 70, de telle manière que les tensions al- ternatives partielles u et u sont de même phase en cas
47 74 de charge purement inductive.
On obtient alors les rapports de tension indiqués à la fig. 4. La courbe a montre la formation de la tension u
43 pour cos # = 0 ind., la courbe b, pour cos #=I et la courbe c pour cosy =0 capàcitivement. u43 s'élève depuis le cas d'un facteur de puissance capacitif au-dessus de cos #=I vers le cas du facteur de puissance inductif 43, de sorte que la deman- de du courant d'excitation s'égalise tout à fait d'elle-même aux différents cas de charge. Un compoundage précis n'est toute- fois pas nécessaire dans ce cas car tous les défauts de régula- rité qui résultent par exemple de la caractéristique (diffé- rentes tensions nominales, etc...), sont éliminés par réglage par le. circuit de mesure de tension 39.
La fréquence de choc sera dans ce montage approxima- tivement constante sur toute la portée de charge pour tous les
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modes de charge.
Comme on l'a déjà mentionné, l'emploi de régulateurs suivant la présente invention est particulièrement avantageux dans le cas de l'excitation immédiate de l'enroulement de c#amp de la machine même. Si alors par le réglage les inter- valles de décharge de redresseur sont bloqués au moyen de la commande de grille, le courant qui à cause de la grande inductivité de 1'enroulement d'excitation ne peut se détacher brusquement ne peut pas continuer à s'écouler, comme en cas de présence d'une machine excitatrice particulière, à travers celle-ci. Au contraire le passage du courant doit rester conservé par l'intervalle de décharge précisément allumé à l'instant du bloquage désiré par le réglage.
Dans le circuit d'excitation travaille toujours alors une moitié de l'enron lement du transformateur d'excitation. Ceci provoque une irrégularité relativement grande en fonctionnement du disp osi- tif de réglage. L'entrée en action de cette tension peut être empêchée sans qu'on nuise au courant de compensation lorsque, comme on l'a déjà proposé sous d'autres rapports, on introduit une anode dite de zéro ou un intervalle dedécharge à marche libre qui lors du bloquage des intervalles de décharge de redresseur par la tension de réglage fait passer le courant d'excitation entretenu par l'inductivité de l'enroulement d'excitation.
La présente invention montre un autre moyen pour éviter les inconvénients décrits et permettre en outre de réaliser cette amélioration sans emploi supplémentaire d'intervalles de décharge . Suivant la présente invention on a prévu pour les intervalles de décharge dans la vapeur ou le gaz du redresseur d'excitation, une commande double, c'est à dire qu'aux grilles de commande on amène, outre la tension de commande variable sous la dépendance des conditions de fonctionnement, qui est produite par exemple par l'intermédiaire d'un organe de mesure de tension, comme il a été proposé antérieurement déjà, une autre tension de commande de nature telle que,
lorsque
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la tension produite est trop élevée par conséquent la commande dépendante des grandeurs de fonctionnement bloque les inter- valles de décharge au cours du processus de réglage, la tension de commande supplémentaire libère le passage du courant dans chaque intervalle de décharge approximativement au sommet de sa tension alternative d'anode. On obtient de ce fait que le courant d'excitation continuant à s'écouler sous l'influence des inductivités peut s'écouler constamment mais se répartit toutefois symétriquement sur les différents inter- valles de décharge de telle manière que chaque intervalle de décharge est conducteur pour des temps de même longueur,
aussi bien de la tension alternative d'anode positive que de la tension alternative d'anode négative conjuguée et par consé- quent la valeur moyenne de la tension dans le circuit d'exci- tation disparait.
Si au contraire la tension produite par la machine est trop basse, les intervalles de décharge sont libéré-s par les impulsions de commande provenant de l'organe de mesure de tension et fournissent un courant continu pour l'enroulement d'excitation sous l'influence de la tension de poussée du transformateur d'excitation.
La séparation des deux tensions de grille est réali- sée suivant l'idée de la présente invention à l'aide d'éléments redresseurs , par exemple à l'aide d'éléments redresseurs secs.
L'idée de l'invention va être expliquée à l'aide des figures représentées au dessin. Le réseau triphasé I est alimenté par la machine 2 comportant l'enroulement de travail 3 et l'enroulement d'excitation 4. Pour la mise en marche de l'ensemble du dispositif, on peut par exemple prévoir une machine excitatrice particulière 20 qui est mise hors circuit au moyen du commutateur 21 après la marche jusqu'à une tension suffisant pour le fonctionnement du redresseur d'excitation.
Pour l'excitation en fonctionnement on utilise des intervalles de décharge dans le gaz ou la vapeur 5 et 6 à commande par
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grille qui sont disposés aved le transformateur 7, qui est représenté en montage d'épargne en montage redresseur à plein trajet. Pour la commande des intervalles de décharge de redresseur d'excitation suivant ce qui a été dit plus haut il est fait usage d'une tension de commande prise aux bornes II, 12 qui est obtenue de préférence au moyen d'un organe de mesure de tension particulier 13. L'organe de mesure de tension n'est pas représenté en-détail pour plus de simplicité. Il peut par exemple être établi comme on 1-la décrit précédemment.
La tension de réglage des bornes II, 12 est amenée aux grilles de commande des intervalles de décharge 5,6 par l'intermé- diaire de résistance limitant le courant et de redresseurs secs I42 15. En outre on a intercalé entre les grilles de commande ou aux bornes des résistances de limitation de coûtant inter- calées avant les grilles de commande, suivant la présente invention un transformateur de commande supplémentaire 16.
L'en- roulement primaire de ce transformateur de commande est alimenté au moyen d'une tension décalé d'environ 90 en phase par rapport à la tension alternative d'anode des intervalles de décharge.Il est dans ce but raccordé par exemple au point milieu de l'en- roulement primaire du transformateur principal, d'unepart, et à la phase non reliée aux bornes du transformateur principal, du réseau triphasé I, d'autre part. La prise de courant médiane de l'enroulement secondaire est reliée à la ligne de cathode commune des intervalles de décharge, de préférence par l'inter- médiaire d'une résistance 17 et d'une source de tension 18, fournissant une tension préalable.
A l'aide de cette source de tension préalable, le point d'intersection de la tension de commande auxiliaire résultante avec la caractéristique critique de tension d'allumage peut être réglé en concordance de phase avec le sommet de la demi-onde de tension d'anode des deux intervalles de décharge 5 et 6.
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Le dispositif décrit fonctionne de la manière sui- vante :Si la tension dans le réseau triphasé I est trop éle- vée, la tension de commande produite par l'organe de mesure de tension 13 est modifiée de telle façon qu'elle ne suffit plus pour la libération de la décharge dans les deux inter- valles de décharge 5 et 6. Sans la tension fournie par le trans- formateur 16, l'intervalle de décharge brûlant précisément conserverait l'amenée de courant sous l'influence d'inductivi- té de l'enroulement d'excitation.
Cette tension alternative auxiliaire, libère toutefois de nouveau l'intervalle de dé- charge précisément éteint dans la demi-période suivante et cela de telle fagon que les intervalles de décharge sont par- courus par le courant, aussi longtemps que la tension active de l'enroulement d'excitation maintient le courant chaque fois pendant une portion de même longueur de la demi-onde positive et de la demi-onde négative de tension d'anode. La valeur moyen- ne de la tension continue transmise dans le circuit d'excita- tion disparaît donc.. Ces conditions sont représentées à la fig. 17 à gauche, où 1' on a montré par la courbe la tension d'anode et par la courbe b la tension alternative de grille provenant du transformateur 16. On a supposé à la fig. 17 que la caractéristique de l'allumage critique coïncide avec la ligne de zéro.
La rentrée de la décharge est donc libérée à l'instant t1 et l'intervalle de décharge correspondant reste condueteur jusqu'à l'instant t où par la tension du trans-
2 formateur 16, l'autre intervalle de décharge est ouvert. On peut voir sans difficulté que la valeur moyenne de la tension retranchée par les intervalles de décharge de la tension du transformateur 7 est égale à zéro. Si au contraire la tension produite dans le réseau'1 est trop faible,, on amène aux grilles de commande par l'intermédiaire des redresseurs 14 et 15 l'orga- ne de mesure de tension 13, une tension qui libère le passage du courant déjà avant, par exemple à l'instant t 1'@ Cette tension peut être représentée par la courbe c.
Elle peut toutefois
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aussi comme on l'a déjà proposé pour d'autres dispositifs de ce genre, être une tension à forme de courbe pointue. L'in- tervalle de décharge correspondant est alors conducteur sur toute la demi-onde positive jusqu'à l'instant t à partir
2' duquel l'autre intervalle de décharge devient conducteur. Les intervalles de décharge fournissent alors une tension continue faisant passer un courant d'excitation dans l'enroulement 4.
(fig.17, partie de droite).
Par les éléments redresseurs 14 et 15, une influen- ce réciproque inadmissible de la tension de réglage et de la tension de commande auxiliaire est impossible et en particulier aussi on évite une mise en courtècircuit de l'enroulement secondaire du transformateur 16. En fonctionnement pratique, l'emploi de l'idée de l'invention a provoqué une uniformisa- tion extraordinaire des opérations de réglage dans les dis- positifs de réglage rapides du genre en question.
La commande suivant la présente invention peut également être reliée à d'autres dispositifs de commande supplémentaires dépendant de grandeurs de fonctionnement, par exemple dépendant du courant. L'exemple de réalisation est représenté à la fig. 18. Le montage représenté sur cette figure constitue un développement de l'idée de l'invention en ce sens que les conditions de charge sont remplies à l'aide d'une commande supplémentaire particulière dépendant de la charge, en particulier que les charges par choc sont éliminées rapidement.
L'invention est caractérisée par ce fait qu'on a prévu outre le groupe servant au réglage normal du choc, d'in- tervalles de décharge, un autre groupe d'intervalles de d échar- ge alimenté par des tensions alternatives d'anode plus élevées, qui sont montées en parallèle sur le circuit d'excitation à régler.
Les grilles de commande de ces intervalles de décharge sont commandées suivant la présente invention en commun par une tension continue variable qui se compose d'une tension
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préalable constante et d'une tension dépendant de la tension à régler, de telle manière qu'en cas de fonctionnement normal la tension constante prise de préférence au diviseur à luminescence est dépassée par la tension variable négative,, de sorte que les intervalles de décharge supplémentaires sont bloqués mais qu'au contraire en cas de fortes élévations de cnarge, la tension continue rencontrant la tension de géné- ratrice ne suffit plus dans le circuit de grille pour empêcher l'allumage sous l'influence de la position positive du divi- seur à luminescence.
La tension continue dépendante est empruntée avantageusement à un troisième enroulement du transformateur de mesure et est redressée à l'aide d'éléments redresseurs secs. La fig. 18 représente un exemple de réalisa- tion de l'invention qui montre l'emploi dans le cas d'un montage de réglage à influence supplémentaire de l'excita- tion sous la dépendance du courant, qui peut en outre être établi de telle façon que dans chaque demi-onde la valeur de tension peut être"essayée et éventuellement améliorée comme on l'a déjà proposé d'autre part.
Cela n'exclut pas toutefois que l'idée d'invention peut trouver également son application lorsque l'on ne prévoit pas de tels dispositifs supplémentaires pour supprimer complè- tement le danger de scintillement. Le réseau I est alimenté par la machine 2 dont l'enroulement d'excitation 4 est excité par l'intermédiaire du transformateur 30 et des secteurs de décharge 6-7,. Pour commander ces secteurs de décharge, on prévoit une source de tension continue négative et constante 9, un transformateur 41 pour la fourniture d'une tension alterna- tive de commande , constante décalée de 90 par rapport à
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Ia tension anodique, en outre une résistance 43 et une résis- tance 47 en série dans le cirait de grille.
A la résistance 77 se trouve la tension du condensateur IO qui est chargé par l'intermédiaire des résistances 36-37, de l'élément de redres- seur 32 et du transformateur 17" à l'aide de l'enroulement secondaire 31 en partant des phases S, T du réseau I et qui peut être mis en court circuit par les secteurs de décharge auxiliaires 30. A la résistance 43 existe une tension de réglage supplémentaire dépendant du courant qui est obtenue du trans- formateur 47 à l'aide de la résistance 46, qui est surchargée à l'aide d'une tension alternative auxiliaire du transforma- teur 73 dépendant de la tension et qui est redressée dans le redresseur auxiliaire 45, ainsi que celà est expliqué ci-dessus pour la diminution du danger de scintillement.
La commande du secteur de décharge auxiliaire 30 a lieu, tout comme dans les exemples de réalisation, à l'aide d'un tube spécial 20 formant relais très sensible, dans le circuit de grille duquel se trouve outre la tension de comparaison cons- tante de blocage d'un diviseur de luminescence, la tension de réglage prise au transformateur de mesure 60 à l'aide d'un diviseur de tension 73 ou 42 et redressée au moyen des éléments 63-64. Tandis que, normalement la mise en action du secteur de décharge 30 avait lieu à l'aide d'une résistance qui se trouvait en même temps dans son circuit de grille et dans le circuit anodique du secteur de décharge 20, dans le cas présent, on doit prévoir une séparation galvanique des circuits des deux secteurs de décharge auxiliaires .
Au lieu de la résistance mentionnée, il y a lieu par conséquent de mettre en circuit l'enroulement primaire d'un transformateur de commande 70 dans le circuit de décharge du condensateur qui est fermé en passant par le secteur de décharge 20, et qui est chargé en venant du circuit de courant alternatif en passant par le transforma- teur 17',par l'enroulement secondaire 21 et en passant par
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des éléments de redresseur 22. L'enroulement secondaire de l'élément de transmission 70 se trouve dans le circuit de grille du secteur de décharge 30, éventuellement en série avec une source spéciale de tension préalable 71 exerçant normalement un blocage.
Au lieu de ce couplage dans lequel, également lorsque l'on dépasse une tension de machine déterminée, le condensa- teur 23 est déchargé en rendant conducteur le tube 20, on peut également utiliser un couplage tel que représenté dans l'exemple de réalisation. L'enroulement primaire du transformateur 70, la disposition de redresseur auxiliaire 21-22 et les secteurs de décharge 20 sont couplés en série de telle manière que lorsque le secteur de décharge 20 devient donducteur, le choc de commutation est transmis par le transformateur 70 dans le circuit de grille du secteur de décharge 30. Un condensateur 23 est prévu dans le cas présent en parallèle avec.l'enroulement primaire du transmetteur et est calculé de telle manière que le courant s'écoulant par le secteur de décharge 20 ne possède autant que possible aucune composante réactive.
Pour améliorer cet effet,, on peut disposer encore une résistance 72-en série avec le transmetteur 70.'On obtient ainsi que le secteur de décharge 20 s'éteint à nouveau, au passage par la tension nulle de la tension anodique et est à nouveau en état d'exercer une commande. Afin d'assurer, sans tenir compte de cette extinction momentanée du secteur de décharge 20, l'allumage du secteur de décharge 30, les deux transformateurs 17'- 17" sont alimentés. avec des tensions décalées par phases de 120 de telle manière que la tension anodique du secteur de décharge 30 devient posi- tive , aussi longtemps qu'un courant circule encore dans le secteur de décharge 20 et , par conséquent, dans le transfor- mateur 70.
Suivant l'invention on prévoit dans le circuit de l'enroulement d'excitation 4, encore des secteurs supplémen- taires de décharge I06-I07. Ceux-ci sont alimentés par le même transformateur 30 que les secteurs de décharge 6-7 mais toute-
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fois avec des tensions anodiques plus élevées. Normalement les secteurs de décharge 106-107 sont bloqués à l'aide d'une tension continue négative relativement élevée qui est propor- tionnelle à la tension de la machine.
Cette tension est obtenue par l'intermédiaire deun troisième enroulement 65 du transformateur de mesure 60, d'éléments de redresseur'66- 67 et d'un condensateur 68 d'ondulations et qui exerce une action sur une résistance 69 qui est couplée en série avec le secteur 25 de luminescence ou un. élément de celui-ci. En cas de charges de choc élevé , la tension de la machine se rompt et par conséquent en même temps la tension continue à la résistance 69 de sorte que la tension positive du distribu- teur de luminescence peut libérer l'allumage des secteurs de décharge 106-107 dont les grilles sont reliées par des résistances 75-76 aux sources de tension de commande et par une autre résistance 74, le cas échéant, également au conduc- teur cathodique commun..
Par la réaction des secteurs de dé- charge 106-107 une excitation de choc excessivement élevée est fournie pour la durée du choc de charge. Les secteurs de décharge 6, 7 deviennent sans action pendant ce temps, mais reprennent le réglage à nouveau immédiatement au moment où la charge tombe en dessous d'une valeur déterminée.
En outre dans le cas d'un fonctionnement en pa- rallèle de plusieurs générateurs de courant rotatif il est désirable d'établir des lignes caractéristiqués de charge déterminées. Si l'on suppose que seulement une machine est réglée en tension, cette machine prendra seule toute la charge qui arrive. Ceci- donne lieu toutefois à un fonctionne- ment qui devient non compatible avec les exigences de la pra- tique. Pour le réglage d'une ligne caractéristique de charge déterminée, suivant une autre réalisation de l'invention, une tension est prise par le courant d'excitation à une résistance 80, tension qui se trouve en série avec le stabm-
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lisateur à. la résistance 81 dans le circuit de mesure de tension du régulateur.
De ce fait, au régulateur, il se mani- feste une tension théorique modifiée en fonction de la grandeur du courant d' excitation. Cette grandeur peut également être rendue dépendante de la tension d'excitation. De même, il est possible d'utiliser le courant de charge ou bien une grandeur combinée pour un réglage de ce genre, par exemple, en enlevant une tension partielle à la résistance 43 ou 46 de l'exemple de réalisation. Suivant la polarité de la tension à la résistance 81, une ligne caractéristique tombante ou ascen- dante peut s'établir et de ce fait une adaptation à tous les genres de fonctionnement peut être atteinte. Si plusieurs machines sont munies d'un réglage de la tension, il est possible de régler à volonté la fraction de charge de chacune des différentes machines, par exemple en maniant la résis- tance 81.
L'idée principale de l'invention, spécialement le couplage de réglage à peu près suivant la fig. 5 peut également servir au réglage d'autres grandeurs de fonctionne- ment de machines électriques que la tension alternative de générateurs de courant alternatif qui a servi de base au* exemples ci-dessus.
La figure 19 montre un exemple de réalisation pour un réglage du nombre de tours d'une machine à courant continu reposant sur les mêmes principes de réglage. En application de l'idée d'invention, on utilise une tension alternative comme tension de tachomètre et dans ce but avec la machine à courant continu est couplé comme machine à réglage de vitesses, un petit générateur de courant alternatif qui fournit une tension alternative croissant avec le nombre de tours.
La différence de cette tension alternative ou d'une tension alternative qui lui est proportionnelle et d'une tension continue de comparai- son constante produite à l'aide d'un secteur de luminescence est amenée d'une manière qui a déjà été proposée ailleurs au circuit de grille,d'un secteur de décharge auxiliaire, grâce
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auquel, un condensateur peut être libéré ou mis en court circuit pour la charge grâce à la coopération d'un deuxième secteur de décharge, condensateur qui se trouve dans le circuit de grille de secteurs de décharge alimentant un en- roulement d'excitation de machine. Ces secteurs de décharge d'excitation n'excitent toutefois pas suivant l'invention la machine produisant la tension alternative, mais bien la machine à courant continu couplée avec elle.
La puissance d'excitation est prise à un réseau de courant alternatif qui est là présent. Suivant la variété du problème, il se produit toutefois certaines différences essentielles par rap- portaux .couplages de réglage proposés ci-dessus sur la base desquelles on donnera des explications plus précises à l'aide de l'exemple de réalisation décrits ci-dessous. Avant tout, 1-'invention prévoit des moyens pour assurer un fonctionnement convenable du réglage dans chaque cas, bien que la fréquence variable avec le nombre de tours de la machine à régler, de la tension alternative de commande amenée à l'organe de réglage est différente normalement de la fréquence de la tension alternative alimentant le circuit anodique des secteurs de décharge.
Dans ce but, on se sert spécialement d'une réalisa- tionmodifiée du circuit anodique du premier secteur de décharge auxiliaire. Celui-ci contient, conformément à l'in- vention, un circuit de condensateur constant dans le temps avec une fixation des constantes de temps pour la charge ou la décharge en proportion de la durée des périodes de la tension alternative du tachomètre telle que d'une part la tension alternative de commande peut couper, avec ses demi-ondes négatives, le courant de charge du condensateur s'écoulant au delà des premiers secteurs de décharge auxiliaires et, d'antre part, la tension se trouvant à ce condensateur et amenée au circuit de grille du deuxième secteur de décharge auxiliaire est maintenu suffisamment longtemps pour assurer en cas
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d'augmentation, du nombre de tours au delà.
de la valeur théori- que indépendamment du rapport de fréquences de la tension alternative du tachomètre et du réseau, une libération certaine du passage du courant à travers le deuxième secteur de décharge auxiliaire mettant en court-circuit le condensateur de grille des sedteurs'de décharge d'excitation.
L'idée d'invention etle fonctionnement d'un disposi- tif comprenant cette idée sera décrit ci-après à l'aide de l'exemple de réalisation représenté aux dessins.
La machine à courant continu I raccordée au circuit de courant continu 30 et comprenant l'armature 2 et l'enroule- ment de champ 3 doit être réglée au point de vue du nombre de tours et doit être maintenue constante avantageusement à des nombres de tours d'une valeur pouvant être fixée d'une façon appropriée. Avec elle est disposée, sur le même arbre, une machine 4. à réglage de vitesse à courant alternatif dont la tension est amenée en passant par une résistance 24 de potentiomètre au circuit d'entrée du couplage de réglage.
Celui- ci se compose essentiellement des deux secteurs de décharge 5 et 6 à vapeur ou au gaz qui alimentent dans un couplage de redresseur outre le transformateur 7 ,l'enroulement de champ 3 de la machine à courant continu I en partant d'un réseau 8 auxiliaire de courant alternatif qui est présent. Dans le circuit commun de grille des deux secteurs de décharge 5 et 6 se trouvent une source de tension 12 et un condensateur II es éventuellement en outre des résistances limitant l'intensité.
Le condensateur peut être mis en court-circuit, tout comme celà a déjà été proposé pour les dispositifs de réglage de la tension cités ci-dessus et de ce fait la tension résultante de grille des secteurs de décharge-5-6 peut être modifiée brusquement.
Contrairement à la proposition précédente, le condensateur II et la source de tension préalable 12 sont disposés de telle manière que cette source fournit une tension de grille positive suffi- sante pour rendre libre le passage du courant, tandis que le
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condensateur est chargé négativement en ce qui concerne la grille de commande des secteurs de décharge 5-6 et cela par l'intermédiaire d'un élément de redresseur 17 et les résis- tances 19-20 en partant de l'enroulement secondaire 15 du transformateur 13 raccordé au réseau auxiliaire 8.
En paral- 1èle avec le condensateur II se trouve un secteur de décharge à la vapeur ou au gaz commandé par la grille; lors de la libération de ce secteur, la charge du condensateur peut être équilibrée par l'intermédiaire de la résistance 20 tandis que le courant de court-circuit fourni par le transformateur 13-15 est limité par la résistance 19.
Pour la commande du secteur de décharge 10, on se sert d'une tensionqui se compose d'une tension continue néga- tive constante et d'une tension pouvant 'être influencée par la commande d'un autre secteur de décharge auxiliaire 9. Le secteur de décharge 9 est actionné grâce à la coopération. Le secteur de décharge 9 est commandé grâce à la tension alterna- tive pouvant être prise au potentiomètre 24 et en proportion avec la tension de la dynamo, compte tours 4, et à l'inter- vention d'une tension préalable de comparaison constante ob- tenue par le secteur de luminescence 25 alimenté par la source de tension 26.
Dans le circuit anodique du tube 9 se trouve un condensateur 18 qui est chargé, en partant du réseau 8, par l'intermédiaire de l'enroulement secondaire 14 du transfor- mateur 13 et par l'intermédiaire d'éléments redresseurs 16', 16" avantageusement en couplage de redressement à plusieurs alter- nances.
En série avec. le condensateur 18 et le secteur de décharge 9 se trouve une résistance 2I et un autre condensateur 22 dont la aapacité est petite par rapport à celle du condensateur 18. Le condensateur 22 est ponté par une résistance 23 de préférence variable. Si le secteur de décharge 9 est libéré, le condensa- teur 22 est chargé par le condensateur 23. La tension qui se manifeste se surcharge dans le circuit de grille du secteur
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de décharge IO de la tension préalable constante prise au répartiteur de luminescence 25 et produit la libération du secteur de décharge 10.
La disposition fonctionne de la manière suivante. Si le nombre de tours de la machine I dépasse la valeur? théorique, l'amplitude de la tension alternative qui se manifeste au po- tentiomètre 24 ou dans le circuit de grille du secteur de décharge 9 croît également. Lorsqu'une valeur déterminée d'avance est dépassée, cette tension suffit pour l'allumage du secteur de décharge 9. Le condensateur 22 est chargé et libère le passage du courant du secteur de décharge 10. Celui-ci met en court-circuit le condensateur II qui maintenait auparavant une tension de blocage aux grilles de commande des secteurs de décharge 5-6. Ceux-ci sont libérés et fournissent une tension continue motrice pour l'enroulement de champ 3..
Grâce au courant d'excitation qui s'écoule à ce moment, où qui a été augmenté ( en cas d'existence d'une excitation de base qui n'a pas été représentée d'une manière détaillée) le nombre de tours de la machine est abaissé ,jusqu'à ce que. la tension alternati- ve amenée au distributeur de tension 24 devienne si minime qu' elle ne suffit plus pour libérer le secteur de décharge 9.
Le condensateur 22 se décharge par l'intermédiaire de la ré- sistance 23 de,sorte que le secteur de décharge IO reste bloqué sous l'influence de la tension continue de grille négative prise au distributeur de luminescence 25, le condensateur II se charge et bloque les secteurs de décharge 5, 6. L'excitation de la machine I est diminuée. ou bien d-isparait de sorte que le nombre de tours augmente à nouveau. Ce fonctionnement se répète dans des limites de réglage déterminées d'avance et réglables.
En particulier il y a lieu de tenir compte spécialement de ce que par suite de la diversité -des fréquences de la dynamo compte tours et du réseau 8, il peut se produire en ce qui concerne'la commande des secteurs de décharge 9 et 10, des difficultés qui sont toutefois surmontées complètement grâce
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à la disposition suivant l'invention. Ceci se produit suivant
1'invention grâce à une fixation correspondante de la valeur des constantes de temps, spécialement du circuit de décharge
22-23 du condensateur 22. Les proportions sont représentées d'une manière plus détaillée aux figures 20 a et 20b pour lesquelles la fig. 20 a se rapporte au cas où la fréquence de commande de la machine 4 est inférieure à celle du réseau 8 et la fig. 20b au cas inverse.
Les deux possibilités existent pratiquement, lorsque l'on tient compte de ce que par le réglage de la prise 24 au potentiomètre, chaque vitesse théo- rique appropriée peut être fixée dans des limites étendues pour le dispositif de réglage.
Sur ces figures, les courbes a ou b désignent chaque fois la demi-onde de tension du transformateur 13-14 redressée par l'élément de redresseur 16' ou 16" comptée par rapport au centre de l'enroulement de transformateur 14. La courbe c représente alors la tension au condensateur 18; en supposant que dans ce cas il n'existe qu'une faible dérivation.
La courbe représentée par d représente l'allure de la tension au condensateur 22 ,comptée par rapport au potentiel de la cathode du secteur de décharge 10. e'g désigne la tension al- ternative de commande prise au potentiomètre 24, e"g la ten- sion préalable négative du distributeur de luminescence 25 dans le circuit du secteur de décharge 9 et "k 1 a ligne caractéris- tique de tension d'allumage critique du secteur de décharge 9 qui pour la facilité a été représenté en ligne droite. A la figure 20a, là tension alternative doit se trouver tout d'abord en dessous de la limite de réaction, c'est à dire que le sec- teur de décharge 9 est bloqué et que le condensateur 22 est déchargé. A l'instant t', la tension critique ek doit être dé- passée'par ia tension de grille résultante étant donné qu'en- tretemps la vitesse a augmenté.
Sous l'influence de la tension régnant au condensateur 18 (courbe c) le secteur de décharge 9
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s'allume et la tension au condensateur 22 augmente suivant la courbe d.. La tension au condensateur 18 retombe d'une manière correspondant au rapport de grandeurs des deux condensateurs aussi longtemps que la valeur instantanée de la tension de phase de l'enroulement de transformateur 14 est inférieure à la tension du condensateur.
L'inversion du la recharge du condensateur 22 continue à se produire jusqu'à ce que le courant de charge du condensateur 22 commence à se décharger par l'intermédiaire de la résistance 23 aux moments où la tension de phase ( courbe a, b) est inférieure à la tension du condensateur. Etant donné que jusqu'au moment t2, la tension de grille est plus élevée que la tension critique, il ne peut pas produire de ce fait aucune diffé- rence sensible entre les tensions des condensateurs 18 et 22, étant donné qu'autrement le secteur de décharge 9 conduira immédiatement un courant d'inversion correspondant. A partir du moment t2, la tension de grille e'g est toutefois en dessous de la tension critique d'allumage e . Elle est par conséquent k en état de maintenir bloqué le secteur de décharge 9 ( voyez l'allure de la tension d).
La constante de temps du circuit de décharge 22, 23 est calculée suivant l'invention de telle manière que la tension au condensateur 22 reste suffisamment élevée pour maintenir conducteur le secteur de décharge 10, tout au moins jusqu'au moment t3 où la tension de commande augmente à nouveau au delà de la tension d'allumage critique.
Au moment t3,le secteur de décharge 9 devient à nouveau con- ducteur et le condensateur'22 est rechargé à nouveau. Ce fonctionnement se reproduit. Si alors, par suite de l'aug- menta.tion de l'excitation de l'enroulement de champ 3 qui s'est produite de ce fait, la vitesse et de ce fait également l'amplitude de la tension alternative e'g se sont suffisamment abaissées, à un moment d'une période ultérieure de la tension alternative e'g correspondant à peu.près au moment t3,le secteur de décharge 9 ne pourra plus être rendu conducteur, de sorte que,
alors la tension du condensateur 22 aura une
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allure suivant la courbe d représentée à droite et en poin- tillés à la figure 20a. La tension de grille du secteur de décharge 10 diminue alors dans la mesure où le court circuit du condensateur II est supprimé et que de ce fait un blocage des secteurs 5 et 6 de décharge du redresseur d'excitation est effectué.
Dans le cas d'un nombre de tours théorique relati- vement élevé, les proportions sont représentées à la fig. 20b.
Avec un nombre de tnurs croissant, la tension de grille pour-
1 rait' conduire également au. moment t pour la première fois à un allumage du secteur de décharge 9. Au moment t'2 par exemple la tension critique ek est déjà dépasséevers le bas et au moment t"2, la tension de grille négative pourrait déjà avoir une valeur telle qu'elle suffit pour produire l'extinction du courant de charge pour le condensateur 22 tombé à des valeurs faibles et déterminé par la différence des valeurs instantanées des courbes c et d. La tension au condensateur 22 ( courbe d) diminue par conséquent en mesure de la constante de temps qui est à présent plus petite'que dans le cas des figures 20a, a b
3 jusqu'à l'instant t .
A ce moment, le secteur de décharge 2 s'allume à nouveau par suite du dépassement de la tension cri- tique ek etle condensateur 22 est rechargé jusqu'au moment t4, et ainsi de suite. Ce fonctionnement se reproduit jusqu'à ce que la vitesse et par conséquent la tension alternative e'g sont suffisamment descendues. La fig. 20b représente ce cas et l'on suppose alors au-après le moment t'4,la tension de grille du secteur de décharge*9 ne dépasse plus la valeur criti- que, de sorte que le condensateur =se décharge complètement par l'intermédiaire de la résistance 23 en mesure de la constante de temps et de ce fait produit le blocage du secteur de décharge 10 et des secteurs de décharge de redresseur.
L'excitation de la machine I est de c.e fait diminuée dans une mesure telle que la. vitesse augmente à nouveau jusqu'à ce que le jeu de réglage décrit s'établit à nouveau...
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Ainsi que celà ressort de la description donnée ci- dessus des phases de fonctionnement, l'invention prévoit une adaptation de la constante de temps du circuit de déchar- ge du condensateur 22 à la fréquence de la tension alternati- ve de commande entrante. Ceci est effectué par exemple avan- tageusement à l'aide d'un accouplement des prises des distri- buteurs de tension 23 ou 24 représenté à la fig. I par la liaison en pointillés des deux résistances.
Cet accouplement doit être réalisé de telle manière que pour une tension crois- sante de prise amenée au circuit de commande du secteur de décharge 9, la résistance partielle 23, c'est-à-dire la cons- tante de temps de ce circuit de décharge, couplée en parallèle avec le condensateur 22, augmente également. On obtient alors que également pour une vitesse théorique peu élevée,, confor- mément à la fig. 20a, le secteur de décharge 10 est maintenu à ce moment conducteur grâce au condensateur 22 jusqu'à ce que dans le cours de la période suivante de la tension alter- native de commande, le secteur de décharge 9 peut décider si entretemps l'effet de réglage voulu a déjà été obtenu ou non.
D'un autre côté, la disposition comprenant l'idée d'invention permet d'effectuer le blocage des secteurs de décharge de redresseur dans le temps le-plus faible possible par suite de l'extinction qui se répète toujours du courant de charge du condensateur 23 au moyen. du secteur de décharge 9 après l'ob- tention de l'effet de réglage voulu.
Si l'on utilise le montage de réglage pour l'excitation de génératrice en couplage d'auto-excitation, il reste la difficulté que lors de la mise en marhe il n'existe encore aucune tension d'excitation . Précisément, dans le cas de machines auto-excitées par l'intermédiaire de secteurs de décharge, il peut facilement se produira que la tension conti-
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nue initiale pouvant être produite par la rémanence de la machine ne suffit pas pour couvrir la perte de tension du secteur de décharge. Pour la mise en marche on doit donc 'prévoir des moyens auxiliaires -spéciaux..
Dans ce but, on a- prévu, par exemple, des dispositions spéciales de redres- seurs auxiliaires calculées pour de faibles puissances et, par exemple, des redresseurs secs qui ne nécessitent en quelque sorte pas de perte de tension et qui permettent, par consé- quent, une augmentation de la tension à l'aide de la tension rémanente. A l'aide d'un commutateur spéciale l'excitation doit être dans ces dispositions déviée des redresseurs auxi- liaires sur le redresseur d'excitation principal ou bien le redresseur- auxiliaire doit être mis hors circuit.
L'invention prévoit une autre méthode pour la résolu- tion de ce problème. Elle part du fait que dans des installa- tions du type en question, il existe toujours un réseau de cou- rant alternatif à basse tension, ne fut-ce que simplement pour la fourniture de lumière. Suivant l'invention, l'enroulement d'excitation est raccordé au réseau à courant alternatif existait avec une direction de passage du courant, précise en parallèle avec le redresseur d'excitation- quil-alimente conformément au fonctionnement, encore par l'intermédiaire de secteurs de dé- charge au gaz ou à la vapeur commandés par grille et la grille de commande de chacun de ces secteurs de décharge est raccordée, par l'intermédiaire d'une résistance fournissant une tension préalable, à un dispositif de répartition de tension monté en parallèle avec le secteur de décharge.
La tension produite par la machine à exciter est amenée à la résistance du circuit de grille par l'intermédiaire d'éléments de redressement et celà avec une polarité telle qu'une tension de commande qui devient toujours négative est amenée à la grille de commande du secteur de décharge auxiliai- re pour une tension croissante de la machine, de sorte que pour une tension déterminée de la machine qui suffit pour laisser
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commencer le secteur de décharge du régulateur principal, la composante de tension alternative de grille de même phase qu la tension alternative anodique du secteur de décharge auxi- liaire ne suffit plus pour libérer la décharge du secteur de décharge auxiliaire.
Le dessin ( fig. 21) représente une forme d'exé- cution de l'invention. Le réseau à courant alternatif est alimenté par le générateur 2 au moyen du stator 3 et de l'en- roulement d'excitation 4.. L'enroulement d'excitation 4 est raccordé au réseau I en couplage d'auto excitation par l'inter- médiaire des secteurs de décharge 5, 6 et du transformateur 7.
Les secteurs de décharge peuvent être commandés par grille. Le dispositif de commande 8 n'est pas représenté avec plus de détails. Par exemple, on peut prévoir une commande qui dépend de la tension du réseau I. Suivant l'invention, on prévoit un autre secteur de décharge auxiliaire 9 par l'intermédiaire duquel le réseau à courant alternatif 12 peut alimenter l'enroulement d'excitation 4., par exemple à l'aide d'inter- rupteurs II et de transformateurs 10. En parallèle avec le secteur de décharge 9 se trouve un dispositif de répartition de tension qui se compose des résistances 13 et 14 et qui,peut être pris à une tension de commande pour la grille du secteur de décharge 9, toujours de même phase avec la tension alter- native anodique, c'est-à-dire une tension de commande libé- rant la décharge.
Dans le circuit de grille se trouve en outre la résistance 15 sur laquelle exerce, son action une tension continue dépendant de l'importance de la tension alternative produite dans le réseau 1, à l'aide des éléments de redresseur
17 et éventuellement d'un transformateur 16 ainsi que d'un condensateur d'ondulations 18.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante.
Si la machine 2. doit fonctionner à une marche in- tense, le rotor est mis en rotation et l'interrupteur II est :fermé,. La tension alternative du coté secondaire du trans-
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formateur 10 à l'aide de laquelle s'effectue une adaptation de la tension alternative du réseau 12 à l'enroulement d'"xcitateur 4, alimente alors tout d'abord seule l'enroule- ment d'excitation par l'intermédiaire du secteur de décharge 9 disposé en couplage de redressement à une alternance.
Celui-ci est parfaitement conducteur pendant chaque demi-ode positive, étant donné qu'à la grille de commande est amené tout d'abord, seulement une tension alternative de commande calculée à une grandeur suffisanment élevée par un choix correspondant des résistances 13, 14 et de même phase que la tension modique.
La machine 2 commence, sous l'action de l'excitation à pro- duire une tension qui suffit finalement pour permettre la mise en marche des redresseurs d'excitation 5, 6, 7, l' excitation auxiliaire qui n'est plus nécessaire et qui vient du réseau 12 est mise hors circuit automatiquement grâce au dispositif com- prenant l'idée d'invention, grâce au fait que la tension alternative croissante produite dans le réseau I, est re- dressée dans le redresseur sec 17 et est intercalée dans le circuit de commande du secteur de décharge 9 à l'aide de la . résistance 15 ide telle manière que la tension de commande qui en résulte devient progressivement toujours plus négative. De ce fait, la décharge est d'abord progressivement retardée en. 9 et ensuite complètement bloquée.
D'excitation est ainsi passée convenablement et sans aucune action extérieure sur le redresseur d'excitation convenant pour le fonctionnement et n'est plus soumis à dés sources de courant extérieures.
Comme le montre l'exemple, les cathodes de tous les secteurs de décharge doivent être reliées entre elles.
Avantageusement tous les secteurs de décharge aussi bien ceux du redresseur d'excitation que ceux du redresseur auxiliaire sont réunis dans un seul récipient de redresseur avec cathode commune. Dans certaines¯circonstances on peut ainsi calculer les secteurs de décharge auxiliaires pour une puissance relativement
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minime ou également comme secteur de décharge auxiliaire pour les secteurs de décharge 5, 6. Les tensions de commande doivent donc être calculées, de telle manière que le secteur de décharge auxiliaire n'est mis complètement hors circuit que lorsque l'amenée du courant des secteurs de décharge d'excita- tion principale est assurée même sans secteurs:de décharge d'excitation auxiliaire.
De plus, l'application de l'idée d'invention n'est plus limitée à la mise en circuit d'un secteur de décharge auxiliaire unique 9,, comme dans l'exemple de réalisation, mais l'on peut prévoir également, par exemple, plusieurs secteurs de décharge auxiliaire en montage de redresseurs à plusieurs alternances et avec commande correspondante.
EMI43.1
1: e v e n d i c a t i c n s .
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Arrangement for the rapid adjustment of the operating quantities of electric machines.
For the adjustment of operating variables of electric machines, for example to keep constant the voltage of AC machines whose load and number of revolutions are subject to large variations, mechanical fast regulators are usually used in which by opening and closing contacts or switching resistors on and off, periodically influences the excitation current. To get
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For example, voltage regulation without mechanically moving parts, compounding arrangements have also been used in which, by means of current and voltage transformers, the machines energize themselves by means of rectifiers.
However, this tension adjustment has the drawback that the adjustment is carried out with the inertia specific to any compounding. In accordance with the present invention, therefore, controlled gas or vapor discharge vessels are employed which are so controlled by the alternating voltage that periodically depending on the magnitude of the alternating voltage, there is produced an excitation by pulses.
As a result, an extremely rapid adjustment of the voltage is obtained which acts both in the event of highly variable loads and in the event of strongly variable numbers of revolutions, conditions which regularly occur, for example, in the case of high-voltage generators. welding current. -
The rapid adjustment according to the present invention is preferably effected by means of discharge intervals which are controlled by means of luminescent tubes which are applied at the voltage to be kept constant. A vapor discharge interval has, as is known, the property of alternating abruptly for a determined voltage at the control gate and extinguishing for a negative voltage.
A luminescence tube only lights up for a given voltage (ignition voltage) but goes out when it goes below a voltage located a little lower (extinction voltage}. the luminescence tube is applied by means of a rectifier, directly or by means of a transformer, to the alternating voltage to be monitored and at the same time to the control grid of a discharge interval in the vapor or the gas, the luminescence tube will ignite for a determined magnitude of the alternating voltage. Therefore it occurs at the thyratron grid, in case of mounting
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appropriate, a negative voltage that blocks the previously existing discharge.
The current flowing through the discharge gap to the excitation winding is thus interrupted and the AC voltage of the machine drops accordingly. As a result, the luminescence tube turns off, so that the blocking voltage disappears at the discharge interval and the latter suddenly turns on again. There is thus a re-excitation by shocks of the alternating current machine and an increase in its voltage. This game is repeated periodically. The frequency of this periodic process rises with the load and falls with the number of revolutions. It also depends on the magnitude of the fundamental excitation, the rise in voltage at the tubes and the time constant of the excitation circuit.
By appropriate adjustment of the foreign excitation (basic excitation) it is possible to obtain that, for example, in the event of idling of the machine, the excitation takes place exclusively by the foreign excitation. However, it is also possible to suppress all foreign excitation and use the own excitation exclusively. The machine can also be run with a remanence of appropriate intensity.
Some embodiments of the idea of the invention will be discussed with the aid of the drawings. Fig. 1 shows a block diagram with single path rectification. I is an alternating current machine whose voltage must be monitored. It has a constant fundamental excitation 9 which is supplied by any current source IO It also has an excitation winding 8 which can optionally be joined together in a winding with winding 9. At this winding 8, direct current is supplied by means of an interval 2 of discharge in the vapor or the gas, interval whose voltage corresponds to the phase voltage of the machine I with alternating current.
The heating of the discharge gap takes place by means of a transformer 5 which at the same time supplies the voltage for the luminescent tube.
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3. So that the luminescence tube 3 is traversed only by direct current, a rectifier 4 has been mounted before it. In series with the luminescence tube 3 and in parallel with the grid-cathode circuit of the thyratron a capacitor 6 and a resistor 7 have been mounted. The capacitor 6 serves to obtain at the resistor 7 and consequently at the gate, for a whole period, a voltage which is sufficient to reliably block the discharge interval.
The operation of this arrangement is as follows: After the AC machine I has picked up speed and is energized through the field winding 9, a voltage occurs in the thyratron 2 which causes a discharge, as there is initially no voltage at the gate. As soon as, however, the alternating voltage and therefore the secondary voltage of the transformer 5 exceeds a determined rise, the luminescence tube 3 is ignited. A current then flows through resistor 7 and capacitor 6 and, because of the rectifier, with a polarity such that the gate becomes negative. As a result, the discharge process in tube 2 is interrupted. Therefore, the excitation winding 8 becomes voltage free.
There is a weakening of the excitation field and consequently a drop in the voltage at the terminals of machine I. This causes the discharge in the luminescence tube 3 to cease, so that the negative potential at the tube 2 disappears. .
As a result, the tube 2 can light up again and supply the excitation winding 8 by means of direct current. This process is repeated periodically.
Fig. 2 shows an arrangement with a thyratron 2 in each phase, so that the direct current supplied to the excitation winding 8 becomes more uniform. A direct current is supplied to the luminescence tube 3 via a double-path rectifier tube or a dry rectifier 4 and the standardization arrangement 16, 17, 18.
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as uniform as possible. A better use of the luminescence tube is thus obtained. The DC voltage is approximately proportional to the AC voltage.
To charge the discharge intervals 2 only after correct heating, a time relay II is provided which depends on the heating state of the tubes 2 or on the ignition state of the auxiliary electrode of a rectifier. mercury vapor, connect them to the AC voltage of machine I.
To get by with smaller powers to be controlled, the discharge intervals 2 feed according to the realization of. fig. 3, a field winding 12 of the exciting machine 10. On this field winding is furthermore mounted in parallel a protective resistor 13 which is recommended in all cases. In this figure and in the following one, the adjustment device according to the invention is not shown in its details.
The number of tubes employed or of the anodes in the rectifier, that is to say the number of phases of the stator charged with the excitation current or of those of the intercalated transformer is not unimportant for the magnitude of the then - command session to be used. As the grids are connected directly, the luminescent tube acts against the sum of the grid currents. These grid currents occur for each individual tube when a discharge occurs.
In the case of three phases, offset by 120 electrical degrees, of the machine, the gate current is therefore never zero in the on state. If one chooses a number of phases and a phase position of the voltages supplying the rectifier in such a way that in each period for a short time interval, no discharge occurs even in the case of open gates, the gate current sum is zero in this time interval and the luminescence tube can form at the gates a sufficiently high blocking voltage.
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The start of the next ignition is thus effectively prevented. Due to the field inertia of the AC machine, the excitation current of the AC machine does not vary significantly in this short time interval.
In order to be able in a simple manner, in the event of possible faults or for other reasons, to dispense with the excitation by means of the discharge intervals, there is provided in the embodiment according to fig 3a, a device for changing the connection 15. If the connections are made in solid lines, a simple adjustment is made by hand. If, on the contrary, the connections drawn in dotted lines are made, the rapid adjustment of the present invention takes place.
When the powers to be controlled by the luminescent tube 3 take a greater value, it is recommended to use an arrangement such as that shown by way of example in FIG. 4. In addition to the device already described according to the present invention, a high vacuum amplifier tube 14 has been inserted here between the luminescence tubes 3 and the discharge intervals 2. It amplifies the control voltage from the luminescent tube 3 for the discharge intervals in gas 2. Resistors 19 and 20 have been designated which are of such dimensions that the amplifier tube 14 will operate with the best efficiency. a and b denote the heating windings of transformer 5, together with amplifier tube 14 and rectifier tube 4.
It should also be noted that it is possible to combine at each gas discharge interval its own luminescent tube which is connected to the corresponding phase voltage of the alternating current machine. It is also possible, instead of or alongside the voltage-dependent settings, to provide a current-dependent setting. In this case, instead of or next to voltage transformer 5, a transformer must be inserted.
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current matrix in the supply lines to the alternating current machine I. In addition, as already mentioned, both mercury vapor discharge vessels and gas tubes can be used as gas discharge intervals. incandescent cathodes.
While in the embodiments described so far a constant combustion voltage connected to a luminescence interval in the excitation discharge interval circuit is used as a comparison voltage, it is possible according to a development of the invention, to achieve an improvement of the adjustment device which on the one hand makes the adjustment more sensitive and on the other hand allows better use of the excitation discharge intervals and consequently a more rapid adjustment.
This is achieved, according to the present invention, by the fact that the difference voltage between the rectified-variable mains AC voltage and the fixed DC voltage of the luminescence interval is not fed directly to the gate circuits of the rectifier d. excitation, but by an equivalent difference voltage in which the variable network AC voltage is not rectified but is preferably even transformed into a sharp curve AC voltage, and is fed first to the gate circuit of a auxiliary discharge interval.
Depending on the release of the discharge in this auxiliary discharge gap, a capacitor normally charged through an auxiliary rectifier is shorted into the gate circuit of the rectifier discharge intervals. excitation, so that the gate voltage previously connected to the capacitor, producing a release, becomes inactive and the excitation rectifier is blocked. According to a new development of the present invention, provision can be made for the short-circuiting of the capacitor by a discharge interval
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particular auxiliary controlled under the dependence of the current flow of the first auxiliary discharge interval.
Various advantages are thus produced, described in detail below, from the point of view of the precision and the sensitivity of the adjustment device.
The fundamental idea of the improved adjustment device will be explained with the aid of the exemplary embodiments shown in the drawings. Fig. 5 shows a schematic representation of the overall device in its general form, while FIGS. 6 to 8 relate to the operation or to variations in the details of the control device. In fig. 5 is denoted by I the three-phase current network supplied by the synchronous generator 2. The generator 2 has an excitation winding 4 which receives its fundamental excitation from an excitation machine 3, possibly via a protective resistor 5, the fundamental excitation preferably being approximately equal to the no-load excitation.
For the additional excitation required during charging to maintain the voltage, an excitation rectifier is provided. In the exemplary embodiment, for example the three discharge intervals in steam or gas 6, 7 and 8, controlled by grids, have been connected for this purpose in. full path rectifier mounting, directly to network I. Instead of this arrangement, a power supply via a separate transformer is also possible for adaptation to any voltage ratios.
If the discharge is released in the discharge intervals 6 to 8, the generator 2 receives, from what has been said above, an additional shock excitation which lasts until as a result of l 'increased excitation, the voltage of the generator has increased to the point that by the regulator, the discharge intervals 6 to 8 are blocked so that the excitation
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goes down to the value of the fundamental excitation. The discharge interval control gates 6, 7 and 8 are preferably connected to the common cathode line through the current limiting resistors II, 12 and 13, by means of the series connection of an aource. negative preliminary voltage 9 and a capacitor 10.
The capacitor is charged according to the rate, in operation, from the network 1 by means of the secondary winding 31 of the auxiliary transformer 17, of an auxiliary rectifying element 32 and of the current limiting resistors 36 and 37, and this with a polarity opposite to the pre-voltage source 9 so that when the capacitor IO is charged, the excitation rectifier is completely released by the gate drive. For actuation of the control, the control circuit of the auxiliary discharge interval 20, which is advantageously a grid-controlled tube with rare gas filling, is supplied via a transformer 14, a. AC voltage component depending on the mains voltage.
The transformer I4. is advantageously a highly saturated transformer, in particular a Mu metal core transformer. Its primary winding 16 which, with a view to an appropriate phase adjustment of the AC control voltage, is advantageously variable, is connected to the network. In the gate circuit of the discharge gap 20 there is, besides the secondary winding of transformer 14 and a current limiting resistor 24, a glow discharge gap 25 which is fed by the voltage. pre-voltage source 28 by means of resistor 29 and provides a constant negative pre-voltage for the discharge interval control circuit 20.
The anode circuit of 1 (discharge gap 20 is fed from the secondary winding 21 of the transformer 17, by means of an auxiliary rectifier element 22 and the resistor 26, while in parallel on l winding 21 and the
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rectifier 22 a capacitor 23 is provided. Part of the voltage connected to the glow gap 25, as well as the voltage drop occurring in resistor 26, is fed through a resistor 34 of limita - Current flow to the circuit of another auxiliary discharge interval 30 controlled by gate, which is interposed in parallel with the capacitor 10 and the resistor 37 in series with the latter, in the circuit of the transformer 31.
The operation of this arrangement is as follows (see also fig. 6): If it is assumed that the network voltage I is smaller than the operating voltage determined in advance for the regulator, the voltage peak eg20 induced in the transformer 14 is not sufficient for the ignition of the discharge interval 20. This interval 20 remains blocked and by means of the winding 21 of the transformer 17, the capacitor 23 is simply charged.
In fig. 6 the curve e 23 partly in large solid lines and partly in large dashed lines represents the shape of the capacitor voltage which is therefore essentially a direct voltage and is also connected to the electrodes of the discharge interval 20. By the resistor 26 no current flows, so that at the discharge interval control gate 30, there is only sufficient negative voltage for blocking, which is taken at the interval at luminescence 25. The voltage e31 induced in the winding 31 of the transformer therefore serves only to charge the capacitor 10, the voltage curve of which is similar to that of the capacitor 23 but with a phase shift of 180.
The resistors 36 and 37 only have dimensions such that too large charge or discharge pulses cannot occur, but otherwise the time constants of the charge and discharge are
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as small as possible. The discharge of capacitors 23 and IO in the operating state considered, as it appears! by the shape of the curve é in fig. 6
23 is conditioned only by the minimal return current flowing through the valves 22 or 32. The capacitor IO is positively charged with respect to the control grid of the discharge inter- vals 6 to 8, consequently releases the latter, so that the resulting excitation of the machine 2 is higher than what corresponds to the prescribed voltage value.
As a result of the time constants of the excitation winding, the machine voltage therefore rises. If it reaches the prescribed operating value, the voltage peak induced in the transformer 14 becomes so great that despite the opposite DC voltage e25 'it is sufficient for the glow discharge interval 25 to exceed the gate ignition potential. critical. We assumed at the fmg. 6 that this critical potential coincides with the zero line, that is to say with the cathode potential.
The discharge interval 20 which, because of its rare gas filling, operates under the effect of variations in gate voltage of a few tenths of a volt, releases the discharge so that the capacitor 23 discharges along the curve. in large solid lines. There then occurs in resistor 26 a sudden pulse of direction such that the voltage drop at resistor 26 overrides the blocking voltage taken at glow gap 25 and causes the onset of discharge in the gap. 30, Through the discharge interval 30, the capacitor IO on the one hand and the winding 31 with the rectifier valve 32 on the other hand are short-circuited via the resistors 37 or 36.
As long as the voltage in the network I remains above the indicated operating value, this process is repeated in each period, that is, the capacitor IO cannot be recharged, so that the auxiliary rectifier 6, 7, 8 remains blocked by the
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voltage 9 until the grid voltage drops below the operating value. The capacitor 23 then charges again, and also the capacitor IO and the game begins again.
As seen in fig. 6 The described embodiment of the regulator with two discharge intervals has various particular advantages. As at the discharge interval 20, because of the capacitor 23, there is practically a DC voltage, the pick-up of. ignition (eg20) is given during the negative half-wave of the voltage e 21, and this as close as possible after the zero crossing of the voltage (to). A complete discharge of the capacitor 23 is thus ensured in any case. The device has the further advantage that the relay tube 20, established for very sensitive control, is freed from any further influence by the regulator.
By the use of a sharp waveform control AC voltage component, the gate characteristic is only cut off in the case of a well-defined anode voltage given by the reciprocal phase shift. We therefore work on a single, well-determined point of the ignition characteristic and thus obtain as great a use as possible of the constant of the gate characteristic and consequently as small a degree of insensitivity as possible. .
The operation of releasing and blocking the auxiliary rectifier is determined by the variations in the voltage of the network itself. The ratio of release times to blocking times changes depending on the load on the generator. The accuracy of the network voltage to be maintained is determined only by the voltage measuring device, that is to say the control circuit of the discharge interval 20. Due to the large time constants of the machines, there is practically no danger of flickering by the pulse control mode.
The constitution of the voltage measuring device
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can, according to a development of the present invention, still be done in a manner other than that shown in FIG. 5. One can connect for example according to fig. 3 to the voltage of the network I a resistor 16 'and in series thereon a saturated inductor 14', possibly with a metal core Mu. At resistor 16 'a voltage is taken which is proportional to the magnetizing current, exhibiting a strong third harmonic, of the selfinduction 14' and rises and falls with the network voltage.
Because of the known correlation of the magnetization characteristic, the percent change in voltage drop at. resistor 16 ′ is several times greater than the variation in the supply voltage of network I. In series with resistor 16 ′ there is again provided a luminescence interval supplied by a previous voltage source 28 via resistor 29 and interposed in the gate circuit of the discharge gap. For the rest the arrangement is exactly the same as in fig. 5.
Another possible embodiment is shown in FIG. 8. The control AC voltage component is applied as in fig. 5, through a transformer 14, to the control circuit of the discharge interval 20, which contains in addition to the luminescence interval 25, an ohmic resistor 53. This resistor is fed in series with another interval at luminescence 52 through a transformer 50 and a rectifier element 51, through network I. Resistor 53 and luminescence gap 52 are chosen such that most of the voltage dc produced by the auxiliary rectifier 50, 51 is applied to the luminescence gap.
In the event of voltage variations in the network, the direct voltage occurring at resistor 53 and opposite to the voltage e25 of the luminescence gap 25 varies in proportion.
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cent more strongly and supports the growth of the AC voltage component induced in the secondary winding of the transformer 14, so that the tuning can work already under the effect of smaller voltage variations than a subsequent device fig. 5. The rest of the assembly is again established in accordance with the arrangement of fig. 5.
In the case of voltage adjustments of the kind described, special consideration must be given in certain cases to the danger of flickering when it comes to the supply of lighting installations. This occurs in particular when the setting acts directly on the excitation voltage of the generator itself Because as the excitation discharge intervals are, depending on the current embodiment, alternately fully open or completely blocked, there is a relatively large degree of non-uniformity.
If in addition a variable control or pulse frequency is required within relatively wide limits, flickering cannot be avoided in possibly connected lighting systems even when, as already mentioned, the time constant of the excitation winding acts favorably from this point of view. This is due to the shape of the so-called scintillating curve F = f (f) which depends on the different sensitivity of the human eye to variations in clarity of the same amplitude for different variation frequencies. The flicker intensity F containing this subjective sensitivity has a Hure according to fig. 9.
This shows that the danger of flickering is greatest for the tuning frequencies of about 8 Hz. To avoid an unpleasant flicker, the tube regulators will operate, according to a development described below of the invention, with a frequency of the control pulses which is greater than about 20 Hz and in certain circumstances may rise up to 50, 75 or even 150 Hz.
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According to the present invention the voltage measuring device, that is to say the device for controlling the excitation discharge intervals is established in such a way that a test of the voltage produced by the machine can be carried out in each half wave of a phase, in the positive half waves of several or all phases (three phases in a three phase machine) or of the two half waves of several or all phases. Depending on the option chosen, the adjustment frequency is then, in a three-phase machine for 50 periods of alternating current, at most 50, 75 or 150 Hz.
As an exemplary embodiment, the first simplest case will be represented in which there is a working frequency of 50 H @. The diagram is shown in fig. 10 which corresponds, for the numbers of the switching elements, to FIG. 5.
The excitation in the winding 4 of the three-phase current generator 2 is modified by shocks by the current rectifying receptacles 6, 7 and 8 arranged in a rectifier assembly.
The gates are open and closed, as we said above, depending on the voltage at capacitor 10.
The voltage measuring device consists of an iron-closing selfinduction 14 'comprising metal Mu, the magnetization current of which varies greatly under the dependence of the. nominal voltage of the network I and causes at resistor 16 'a voltage drop which is conducted through the gate transformer 60 to the gate of the auxiliary discharge interval 20. The total gate voltage thereof is consists of this participation of alternating voltage and a constant negative initial voltage which is taken from a stabilizer 25 In order to be able to use the two half waves of the alternating gate voltage, the secondary winding of the transformer 60 is provided with a bypass in the middle and connected to the stabilizer.
The two ends of the winding are connected to the grid by resistors 61 and 62 and the dry rectifiers 63, 64 which must be interposed to avoid a cost.
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circuit. As a result, the network voltage is compared in each half wave to the stabilizer voltage eg25 @ The capacitor 23 is also charged in each half wave (and not in each positive half wave as previously), via the dry rectifiers 22 ', 22 "from secondary windings 21', 21" of transformer 17.
If the grid voltage is too large, the grid of the tube 20 is released and the capacitor 23 is discharged through the resistor 26. The phase position of the grid voltage at the transformer 60 is further advantageously adjusted such that the release of the control gate takes place at an angle of 120 of the voltage of the control transformer 17. The discharge of the capacitor 23 must then be carried out completely in the remaining 60 so that a new charge can occur in the half wave next.
This is achieved by proper sizing of capacitor 23 and resistor 26. FIG. It shows in detail the shape of the voltage. It will be assumed that at instant t1 the network voltage is too small, consequently the resulting AC grid voltage eg20 is not sufficient for the ignition of the discharge interval 20. The capacitor 23 remains charged (voltage e23). At the instant t2 the network voltage is too high, the tube 20 ignites and the capacitor 23 is completely discharged through the tube 20 and the resistor 26 until the instant t. At the instant t, the condenser 23 is again charged by one of the two dry rectifiers 22 'or 22 ".
The voltage drop caused at resistor 26 by the discharge current serves as before to control the other auxiliary discharge interval 30 which serves to discharge capacitor 10 through current limiting resistor 37 and when the load voltage of the control transformer 17 is short-circuited. If the discharge interval 30 is blocked, the capacitor 10 is charged via the dry rectifiers 32 ', 32 "and of the
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limiting resistor 36, and this with a sign such that the grids of the main discharge vessels 6, 7, 8 are released.
If the grid voltage becomes too high, the auxiliary discharge interval 30 turns on as previously said, the capacitor 10 discharges and the main discharge intervals 6, 7, 8 are blocked by the voltage source negative preliminary 9. With the help of this assembly, a shock frequency of 50 Hz is obtained.
If we set up the voltage measuring circuit (14 ', 16', 60) in a three-phase way and if we supply the control transformer 17 with three times the network frequency, we obtain with the same number d 'auxiliary discharge intervals a maximum shock frequency of 150 Hz. If then only one half-wave of the mains voltage is used each time in each phase, a maximum shock frequency of 75 Hz is obtained. of a triple frequency offers for an existing three-phase network no difficulty, so that the constitution of a similar adjustment device is possible without special auxiliary devices, according to the same fundamental constitution.
The advantage of the described arrangements lies, among other things, in the fact that only one relay discharge interval is required, so that the gate voltages of the polyphase transformer 60 have to be set only once and then in case of possible replacement. of the discharge interval 20, they can be. agreed on the ignition characteristic which may be somewhat different.
The outlined regulator allows working above the critical flicker limit so that one can work immediately on the three phase generator excitation circuit.
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However, the flicker danger can also be avoided in another way, which makes it possible to safely avoid the critical flicker frequency of around 8 Hz in the tuning processes and to fix the critical flicker frequency beyond this. shock frequency of the regulator at as constant a value as possible, determined in advance, at the same time automatically taking into account the apparent power conditions influencing the shock frequency. The flicker sensitivity is further reduced by lowering the degree of non-uniformity.
According to the present invention the excitation discharge intervals are controlled not only by the variable capacitor charging voltage and a fixed comparison voltage, but also by a fixed control AC voltage shifted forward by 90 from the current. possible anode voltage, furthermore by a voltage component in the same direction, depending on the current, which rises with it. increased load. It is thus obtained that the control pulses analogous to the Tirrill system vary to a minimum the increase of the current flow of the excitation discharge intervals, that is to say simply move forwards or backwards the lighting at a determined angle.
At the same time that the additional voltage depended on the current, there is thus obtained an equalization of the voltage to the nominal value which limits the degree of non-uniformity of the shock adjustment and therefore firstly increases the adjustment frequency and l 'standardizes second.
In the borderline case, the adjustment frequency can be in this arrangement 50 Hz. The danger of flickering is thus completely eliminated and in addition the precision and the sensitivity of the adjustment are increased.
The idea of the invention will be explained with the aid of the drawings. Fig. 12 shows an exemplary embodiment for the
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assembly assembly. The three-phase generator 2 supplies the three-phase network I, the voltage of which must be kept constant. For this purpose, the voltage is tested by a voltage measuring circuit 39 which is established according to what has been said above and received the same figures as above. If the voltage is too low, the capacitor IO is charged and releases the excitation discharge intervals 6 and 7, which are supplied through the transformer 40 and serve for the shock rise of the excitation current.
In series with the voltage u10 'variable like a shock
10 depending on the voltage of the network, the capacitor 10, according to the present invention, a direct voltage u depending on the load current has been placed. This tension is obtained
43 from a current transformer 47 which is interposed in a phase of the three-phase generator 2 and the current of which is rectified by means of rectifying elements, for example dry rectifiers 45, also with intercalation resistors 46 and equalization capacitors 447 If using a. weakly saturated transformer 47, the rectified voltage u increases to the resistance 43 proportional-
43 to the charging current.
In series with the variable voltages u and u we have 43 10 placed in the grid circuit of the excitation discharge intervals the constant negative preliminary voltage of the voltage source 9 and an alternating grid voltage which is taken from the gate transformer. 4I and is out of phase with an advance of 90 from the voltage of the excitation transformer 40, referring to the voltage ratios at one of the two discharge intervals.
Fig. 13 shows the voltage ratios in detail.
Curve α represents the voltage of excitation transformer 40 which is assigned, for example, to tube 6. Curve b shows the composition of the various partial grid voltages. The ignition characteristic of the discharge interval 6 is assumed to coincide with the zero axis.
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When the machine is idling, the grid AC voltage u is carried in the negative
41 by the initial negative gate voltage u, to the point that
9 the discharge intervals 6 and 7 remain blocked.
If the load rises and so does the load current, the alternating voltage u of the two intervals of
The discharge is increased by the DC voltage dependent on the current u so that the rectifier current 43 receptacles 6 and 7 are opened each time from the angle # i. However, this opening must not be sufficient to obtain the nominal voltage in the L network. The three-phase generator 2 must also be sub-compounded. The nominal voltage must first be obtained under the action of the impulse voltage u produced by the voltage measuring circuit 39 and by
10 which the gates are open more or less, in the rhythm of the shock frequency, from the angle # # alternately, for example up to the maximum value of the ignition angle.
Under the action of the voltage u depending on the current,
43 the nominal voltage is therefore not quite reached but only by the voltage u dictated by the voltage measuring circuit 10. Therefore the voltage setting u depending
43 of the current can be quite imprecise, as all deviations are eliminated by adjustment. It is not absolutely necessary that the power factor of the load of the three-phase generator be considered by changing the voltage u or
The angle of adjustment, since the variations in excitation current implied by it are eliminated by various automatic adjustments of the adjustment or shock frequency.
If in the event of an ohmic load, the shock frequency is for example 50 Hz, it will vary in the event of an inductive load approximately between 25 and 50 Hz. The shock voltage however always remains above the critical value of 8 Hz.
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An improvement in the constancy of the shock frequency can be obtained according to the present invention by the fact that the. AC voltage depending on the current, of the current transformer 47 is composed with an AC voltage of fixed phase in such a way that the two partial AC voltages are added algebraically in the event of inductive load and vectorially on the contrary in the event of load ohmic or capacitive. The assembly is modified according to fig. 3 which corresponds moreover to the arrangement of FIG. 12. In front of the dry rectifiers 45, there is interposed in series on the resistor 46 at which the voltage u of the .transforma- appears.
47 current transformer 47, a resistor 74 which receives, through a transformer 73, a fixed phase alternating voltage, taken from network I.
The phase is regulated by means of a voltage dividing device of known nature with apparent resistances of different kinds 71, 72 and a voltage divider 70, so that the partial alternating voltages u and u are likewise phase in case
47 74 purely inductive load.
The voltage ratios shown in FIG. 4. Curve a shows the formation of the voltage u
43 for cos # = 0 ind., Curve b, for cos # = I and curve c for cosy = 0 capacitively. u43 rises from the case of a capacitive power factor above cos # = I to the case of inductive power factor 43, so that the demand for the excitation current is completely equal of itself to the different load cases. Precise compounding is not necessary in this case, however, because all the regularity faults which result, for example, from the characteristic (different nominal voltages, etc.), are eliminated by adjustment by the. voltage measuring circuit 39.
The shock frequency will be in this arrangement approximately constant over the entire load range for all
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charging modes.
As already mentioned, the use of regulators according to the present invention is particularly advantageous in the case of the immediate energization of the c # amp winding of the machine itself. If then by the adjustment the rectifier discharge intervals are blocked by means of the gate control, the current which, due to the high inductivity of the field winding cannot be released suddenly, cannot continue to s 'flow, as in the case of the presence of a particular exciting machine, through this one. On the contrary, the flow of current must remain preserved by the discharge interval precisely switched on at the instant of blocking desired by the adjustment.
In the excitation circuit then always works half of the winding of the excitation transformer. This causes a relatively large irregularity in the operation of the adjustment device. The entry into action of this voltage can be prevented without affecting the compensation current when, as has already been proposed in other respects, a so-called zero anode or a free-running discharge interval is introduced which when blocking the rectifier discharge intervals by the setting voltage passes the excitation current maintained by the inductance of the excitation winding.
The present invention shows another means of avoiding the drawbacks described and further allowing this improvement to be achieved without the additional use of discharge intervals. According to the present invention, a double control is provided for the intervals of discharge in the steam or gas of the excitation rectifier, that is to say that the control gates are brought, in addition to the variable control voltage under the dependence on the operating conditions, which is produced for example by means of a voltage measuring device, as has already been proposed previously, another control voltage of such a nature that,
when
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the voltage produced is too high therefore the control dependent on the operating quantities blocks the discharge intervals during the adjustment process, the additional control voltage frees the current to flow in each discharge interval at approximately the top of its voltage anode alternative. This results in the fact that the excitation current which continues to flow under the influence of the inductivities can flow constantly but is nevertheless distributed symmetrically over the different discharge intervals in such a way that each discharge interval is conductive. for times of the same length,
both the positive anode AC voltage and the conjugate negative anode AC voltage and therefore the mean value of the voltage in the excitation circuit disappears.
If, on the contrary, the voltage produced by the machine is too low, the discharge intervals are released by the control pulses from the voltage measuring device and provide a direct current for the excitation winding under the influence of the thrust voltage of the excitation transformer.
The separation of the two gate voltages is carried out according to the idea of the present invention with the aid of rectifier elements, for example with the aid of dry rectifier elements.
The idea of the invention will be explained with the aid of the figures shown in the drawing. The three-phase network I is supplied by the machine 2 comprising the working winding 3 and the excitation winding 4. For starting up the whole of the device, it is possible for example to provide a particular excitation machine 20 which is switch-off by means of switch 21 after operation until a voltage sufficient for the operation of the excitation rectifier.
For the excitation during operation, discharge intervals in gas or steam 5 and 6 are used, controlled by
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grid which are arranged aved the transformer 7, which is shown in savings assembly in full path rectifier assembly. For the control of the excitation rectifier discharge intervals according to what has been said above, use is made of a control voltage taken at terminals II, 12 which is preferably obtained by means of a measuring device. particular voltage 13. The voltage measuring device is not shown in detail for simplicity. It can for example be established as 1-described above.
The setting voltage of terminals II, 12 is supplied to the control gates of the discharge intervals 5.6 by the intermediary of current limiting resistor and dry rectifiers I42 15. In addition, the control gates have been interposed or at the terminals of the cost limitation resistors inserted before the control gates, according to the present invention, an additional control transformer 16.
The primary winding of this control transformer is supplied by means of a voltage shifted by approximately 90 in phase with respect to the alternating anode voltage of the discharge intervals and is therefore connected, for example, to the point middle of the primary winding of the main transformer, on the one hand, and to the phase not connected to the terminals of the main transformer, of the three-phase network I, on the other hand. The middle outlet of the secondary winding is connected to the common cathode line of the discharge intervals, preferably through a resistor 17 and a voltage source 18, providing a pre-voltage.
Using this pre-voltage source, the point of intersection of the resulting auxiliary control voltage with the critical ignition voltage characteristic can be set in phase match with the top of the voltage half wave d. 'anode of the two discharge intervals 5 and 6.
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The device described operates as follows: If the voltage in the three-phase network I is too high, the control voltage produced by the voltage measuring device 13 is modified in such a way that it is no longer sufficient. for the discharge of the discharge in the two discharge intervals 5 and 6. Without the voltage supplied by the transformer 16, the precisely burning discharge interval would retain the current supply under the influence of inductors. tee of the excitation winding.
This auxiliary alternating voltage, however, releases again the precisely extinguished discharge interval in the following half-period and this in such a way that the discharge intervals are traversed by the current, as long as the active voltage of l. The excitation winding maintains current each time for an equal length portion of the positive half wave and negative half wave anode voltage. The average value of the direct voltage transmitted in the excitation circuit therefore disappears. These conditions are represented in fig. 17 on the left, where the curve shows the anode voltage and the curve b shows the AC grid voltage coming from the transformer 16. It has been assumed in FIG. 17 that the critical ignition characteristic coincides with the zero line.
The re-entry of the discharge is therefore released at the instant t1 and the corresponding discharge interval remains condueteur until the instant t where by the voltage of the trans-
2 trainer 16, the other discharge gap is open. It can be seen without difficulty that the average value of the voltage subtracted by the voltage discharge intervals of the transformer 7 is equal to zero. If, on the other hand, the voltage produced in the network '1 is too low, a voltage is fed to the control gates via the rectifiers 14 and 15 the voltage measuring unit 13, which frees the current to flow. already before, for example at time t 1 ′ @ This voltage can be represented by the curve c.
However, it can
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also as has already been proposed for other devices of this kind, be a voltage in the form of a sharp curve. The corresponding discharge interval is then conductive over the whole positive half-wave until the instant t from
2 'of which the other discharge interval becomes conductive. The discharge intervals then provide a DC voltage passing an excitation current through winding 4.
(fig. 17, right part).
By means of the rectifying elements 14 and 15, an inadmissible reciprocal influence of the regulating voltage and the auxiliary control voltage is impossible and in particular also a short-circuiting of the secondary winding of the transformer 16 is avoided. the use of the idea of the invention has brought about an extraordinary standardization of the adjustment operations in rapid adjustment devices of the kind in question.
The control according to the present invention can also be connected to other additional control devices depending on operating quantities, for example depending on the current. The exemplary embodiment is shown in FIG. 18. The assembly shown in this figure constitutes a development of the idea of the invention in that the load conditions are fulfilled by means of a particular additional control depending on the load, in particular that the loads by shock are eliminated quickly.
The invention is characterized by the fact that, in addition to the group serving for the normal adjustment of the shock, of discharge intervals, another group of discharge intervals supplied by alternating anode voltages is provided. higher, which are connected in parallel on the excitation circuit to be adjusted.
The control gates of these discharge intervals are controlled according to the present invention in common by a variable direct voltage which consists of a voltage
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constant prior and a voltage dependent on the voltage to be adjusted, so that in normal operation the constant voltage preferably taken from the luminescence divider is exceeded by the negative variable voltage ,, so that the discharge intervals additional voltage are blocked, but on the contrary, in the event of strong rises in cnarge, the direct voltage meeting the generator voltage is no longer sufficient in the gate circuit to prevent ignition under the influence of the positive position of the divider. luminescence sor.
The dependent direct voltage is advantageously taken from a third winding of the measuring transformer and is rectified using dry rectifier elements. Fig. 18 shows an exemplary embodiment of the invention which shows the use in the case of an adjustment circuit with additional influence of the excitation under the dependence of the current, which can moreover be established in such a way. that in each half-wave the voltage value can be "tested and possibly improved as has already been proposed elsewhere.
This does not exclude, however, that the idea of the invention may also find its application when no such additional devices are provided for completely eliminating the danger of flickering. The network I is supplied by the machine 2, the excitation winding 4 of which is excited via the transformer 30 and the discharge sectors 6-7 ,. To control these discharge sectors, a negative and constant direct voltage source 9 is provided, a transformer 41 for supplying an alternating control voltage, constant offset by 90 with respect to
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The anode voltage, furthermore a resistor 43 and a resistor 47 in series in the gate wax.
At resistor 77 is the voltage of the capacitor IO which is charged through resistors 36-37, rectifier element 32 and transformer 17 "by means of secondary winding 31 onwards. of phases S, T of network I and which can be short-circuited by the auxiliary discharge sectors 30. At resistor 43 there is an additional adjustment voltage depending on the current which is obtained from transformer 47 by means of resistor 46, which is overloaded with the aid of an auxiliary alternating voltage of the voltage-dependent transformer 73 and which is rectified in the auxiliary rectifier 45, as explained above for the reduction of the danger of flickering.
The control of the auxiliary discharge sector 30 takes place, as in the exemplary embodiments, by means of a special tube 20 forming a very sensitive relay, in the gate circuit of which the constant comparison voltage is located. blocking of a luminescence divider, the adjustment voltage taken at the measuring transformer 60 using a voltage divider 73 or 42 and rectified by means of the elements 63-64. While, normally the actuation of the discharge sector 30 took place by means of a resistor which was at the same time in its gate circuit and in the anode circuit of the discharge sector 20, in this case, galvanic separation of the circuits of the two auxiliary discharge sectors must be provided.
Instead of the mentioned resistance, it is therefore necessary to switch on the primary winding of a control transformer 70 in the discharge circuit of the capacitor which is closed passing through the discharge sector 20, and which is charged coming from the alternating current circuit passing through transformer 17 ', through secondary winding 21 and passing through
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rectifier elements 22. The secondary winding of the transmission element 70 is in the gate circuit of the discharge sector 30, possibly in series with a special pre-voltage source 71 normally exerting a blocking.
Instead of this coupling in which, also when a certain machine voltage is exceeded, the capacitor 23 is discharged making the tube 20 conductive, it is also possible to use a coupling as shown in the exemplary embodiment. The primary winding of the transformer 70, the auxiliary rectifier arrangement 21-22 and the discharge sectors 20 are coupled in series in such a way that when the discharge sector 20 becomes conductive, the switching shock is transmitted by the transformer 70 into the gate circuit of the discharge sector 30. A capacitor 23 is provided in this case in parallel with the primary winding of the transmitter and is calculated in such a way that the current flowing through the discharge sector 20 does not have as much as possible no reactive component.
To improve this effect, a resistor 72 can still be placed in series with the transmitter 70. In this way, the discharge sector 20 goes out again, when passing through the zero voltage of the anode voltage and is at new in order to exercise an order. In order to ensure, without taking into account this momentary extinction of the discharge sector 20, the ignition of the discharge sector 30, the two transformers 17'- 17 "are supplied with voltages phase-shifted by 120 so that the anode voltage of the discharge sector 30 becomes positive, as long as a current is still flowing in the discharge sector 20 and, therefore, in the transformer 70.
According to the invention, there are still additional discharge sectors I06-I07 in the circuit of the excitation winding 4. These are supplied by the same transformer 30 as the discharge sectors 6-7 but all-
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times with higher anode voltages. Normally the discharge sectors 106-107 are blocked using a relatively high negative DC voltage which is proportional to the machine voltage.
This voltage is obtained through a third winding 65 of measuring transformer 60, rectifier elements 66-67 and a ripple capacitor 68 and which exerts an action on a resistor 69 which is coupled in series. with luminescence sector 25 or a. element of it. In case of high shock loads, the voltage of the machine breaks and therefore at the same time the DC voltage at resistor 69 so that the positive voltage of the luminescence distributor can release the ignition of the discharge sectors 106 -107, the gates of which are connected by resistors 75-76 to the control voltage sources and by another resistor 74, where appropriate, also to the common cathode conductor.
By the reaction of the discharge sectors 106-107 an excessively high shock excitation is provided for the duration of the charge shock. The discharge sectors 6, 7 become inactive during this time, but resume adjustment again immediately when the charge falls below a determined value.
In addition, in the case of parallel operation of several rotary current generators it is desirable to establish specific load lines. If we assume that only one machine is set in tension, this machine alone will take all the load that arrives. This, however, gives rise to an operation which becomes incompatible with the requirements of practice. For the adjustment of a determined characteristic load line, according to another embodiment of the invention, a voltage is taken by the excitation current at a resistor 80, which voltage is in series with the stabm-
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liser to. resistor 81 in the regulator voltage measurement circuit.
As a result, the regulator manifests a theoretical voltage modified as a function of the magnitude of the excitation current. This magnitude can also be made dependent on the excitation voltage. Likewise, it is possible to use the load current or a combined quantity for such an adjustment, for example, by removing a partial voltage at resistor 43 or 46 of the exemplary embodiment. Depending on the polarity of the voltage at the resistor 81, a falling or rising characteristic line can be established and therefore an adaptation to all types of operation can be achieved. If several machines are fitted with a tension adjustment, it is possible to adjust the load fraction of each of the different machines as desired, for example by handling the resistor 81.
The main idea of the invention, especially the adjustment coupling roughly according to FIG. 5 can also be used for the adjustment of other operating variables of electric machines than the alternating voltage of alternating current generators which served as a basis for the above examples.
FIG. 19 shows an exemplary embodiment for an adjustment of the number of revolutions of a direct current machine based on the same adjustment principles. In application of the idea of the invention, an alternating voltage is used as the tachometer voltage and for this purpose with the direct current machine is coupled as a speed-regulating machine a small alternating current generator which supplies an increasing alternating voltage. with the number of turns.
The difference between this AC voltage or an AC voltage proportional to it and a constant comparison DC voltage produced with the aid of a luminescence sector is brought about in a manner which has already been proposed elsewhere to the grid circuit, an auxiliary discharge sector, thanks to
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whereby a capacitor can be released or short-circuited for charging by the cooperation of a second discharge sector, which capacitor is in the grid circuit of discharge sectors supplying a machine excitation winding . However, according to the invention, these excitation discharge sectors do not excite the machine producing the alternating voltage, but the direct current machine coupled with it.
The excitation power is taken from an AC network which is present there. Depending on the variety of the problem, however, certain essential differences arise from the adjustment couplings proposed above on the basis of which more precise explanations will be given with the aid of the exemplary embodiment described below. First of all, 1-'invention provides means for ensuring proper operation of the adjustment in each case, although the variable frequency with the number of revolutions of the machine to be adjusted, of the alternating control voltage supplied to the adjustment member is normally different from the frequency of the alternating voltage supplying the anode circuit of the discharge sectors.
For this purpose, a modified embodiment of the anode circuit of the first auxiliary discharge sector is specially used. This contains, according to the invention, a capacitor circuit constant in time with a setting of the time constants for the charge or the discharge in proportion to the duration of the periods of the alternating voltage of the tachometer such that d '' on the one hand the alternating control voltage can cut, with its negative half-waves, the charging current of the capacitor flowing beyond the first auxiliary discharge sectors and, on the other hand, the voltage located at this capacitor and supplied to the gate circuit of the second auxiliary discharge sector is maintained long enough to ensure in case
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increase, the number of turns beyond.
of the theoretical value independently of the frequency ratio of the alternating voltage of the tachometer and of the network, a certain release of the passage of current through the second auxiliary discharge sector, short-circuiting the gate capacitor of the discharge sensors of excitement.
The idea of the invention and the operation of a device comprising this idea will be described below with the aid of the exemplary embodiment shown in the drawings.
The direct current machine I connected to the direct current circuit 30 and comprising the armature 2 and the field winding 3 must be adjusted in terms of the number of turns and must be kept constant advantageously at the numbers of turns. of a value which can be set in an appropriate manner. With it is disposed, on the same shaft, an AC speed-regulating machine 4. the voltage of which is supplied through a potentiometer resistor 24 to the input circuit of the regulating coupling.
This essentially consists of the two steam or gas discharge sectors 5 and 6 which feed in a rectifier coupling in addition to the transformer 7, the field winding 3 of the direct current machine I from a network 8 alternating current auxiliary which is present. In the common gate circuit of the two discharge sectors 5 and 6, there are a voltage source 12 and a capacitor II are possibly also resistors limiting the intensity.
The capacitor can be short-circuited, just as has already been proposed for the above mentioned voltage regulators and therefore the resulting gate voltage of discharge sectors-5-6 can be changed abruptly. .
Contrary to the previous proposition, the capacitor II and the preliminary voltage source 12 are arranged in such a way that this source supplies a positive gate voltage sufficient to make free the flow of the current, while the
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capacitor is negatively charged with respect to the control gate of the discharge sectors 5-6 and this by means of a rectifier element 17 and the resistors 19-20 starting from the secondary winding 15 of the transformer 13 connected to the auxiliary network 8.
In parallel with the condenser II there is a steam or gas discharge sector controlled by the grid; when releasing this sector, the capacitor charge can be balanced through resistor 20 while the short-circuit current supplied by transformer 13-15 is limited by resistor 19.
For the control of the discharge sector 10, a voltage is used which consists of a constant negative direct voltage and a voltage which can be influenced by the control of another auxiliary discharge sector 9. discharge sector 9 is operated through cooperation. The discharge sector 9 is controlled by means of the alternating voltage which can be taken from potentiometer 24 and in proportion to the voltage of the dynamo, rev counter 4, and by the intervention of a prior constant comparison voltage ob - held by the luminescence sector 25 supplied by the voltage source 26.
In the anode circuit of the tube 9 there is a capacitor 18 which is charged, starting from the network 8, through the secondary winding 14 of the transformer 13 and through the rectifier elements 16 ', 16. "advantageously in a rectifying coupling with several alternations.
In series with. the capacitor 18 and the discharge sector 9 is a resistor 2I and another capacitor 22 whose aapacity is small compared to that of the capacitor 18. The capacitor 22 is bridged by a resistor 23 which is preferably variable. If the discharge sector 9 is released, the capacitor 22 is charged by the capacitor 23. The voltage which manifests itself overloads in the grid circuit of the sector.
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discharge IO of the constant preliminary voltage taken at the luminescence distributor 25 and produces the release of the discharge sector 10.
The layout works as follows. If the number of revolutions of machine I exceeds the value? Theoretically, the amplitude of the alternating voltage which manifests itself at the potentiometer 24 or in the gate circuit of the discharge sector 9 also increases. When a predetermined value is exceeded, this voltage is sufficient for the ignition of the discharge sector 9. The capacitor 22 is charged and releases the flow of current from the discharge sector 10. This short-circuits the capacitor II which previously maintained a blocking voltage at the control gates of the discharge sectors 5-6. These are released and provide a DC driving voltage for field winding 3.
Thanks to the excitation current which flows at this moment, or which has been increased (in case of existence of a basic excitation which has not been shown in detail) the number of turns of the machine is lowered, until. the alternating voltage supplied to the voltage distributor 24 becomes so minimal that it is no longer sufficient to free the discharge sector 9.
The capacitor 22 is discharged through the resistor 23 so that the discharge sector IO remains blocked under the influence of the negative gate DC voltage taken from the luminescence distributor 25, the capacitor II is charged and blocks discharge sectors 5, 6. The excitation of machine I is reduced. or else disappears so that the number of turns increases again. This operation is repeated within pre-determined and adjustable adjustment limits.
In particular it is necessary to take special account of the fact that, as a result of the diversity of the frequencies of the rev counter dynamo and of the network 8, it may occur with regard to the control of the discharge sectors 9 and 10, difficulties which are however overcome completely thanks to
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available according to the invention. This happens following
The invention by corresponding fixing of the value of the time constants, especially of the discharge circuit
22-23 of the capacitor 22. The proportions are shown in more detail in Figures 20a and 20b for which FIG. 20 a relates to the case where the control frequency of the machine 4 is lower than that of the network 8 and FIG. 20b in the opposite case.
Both possibilities exist in practice, when it is taken into account that by adjusting tap 24 on the potentiometer each suitable theoretical speed can be set within extended limits for the adjuster.
In these figures, the curves a or b each time denote the voltage half-wave of the transformer 13-14 rectified by the rectifier element 16 'or 16 "counted with respect to the center of the transformer winding 14. The curve c then represents the voltage at capacitor 18; assuming that in this case there is only a weak shunt.
The curve represented by d represents the shape of the voltage at the capacitor 22, counted with respect to the potential of the cathode of the discharge sector 10. e'g denotes the alternating control voltage taken at the potentiometer 24, e "g la negative pre-voltage of the luminescence distributor 25 in the circuit of the discharge sector 9 and k 1 has the characteristic critical ignition voltage line of the discharge sector 9 which for convenience has been shown in a straight line. In Fig. 20a, the AC voltage must first be below the reaction limit, ie the discharge sector 9 is blocked and the capacitor 22 is discharged. At time t, the critical voltage ek must be exceeded by the resulting gate voltage since in the meantime the speed has increased.
Under the influence of the voltage prevailing at the capacitor 18 (curve c) the discharge sector 9
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lights up and the voltage at the capacitor 22 increases along the curve d .. The voltage at the capacitor 18 drops down in a manner corresponding to the magnitude ratio of the two capacitors as long as the instantaneous value of the phase voltage of the winding of transformer 14 is lower than the voltage of the capacitor.
The reversal of the recharging of the capacitor 22 continues to occur until the charging current of the capacitor 22 begins to discharge through the resistor 23 at the times when the phase voltage (curve a, b) is lower than the capacitor voltage. Since until time t2 the gate voltage is higher than the critical voltage, it cannot therefore produce any appreciable difference between the voltages of capacitors 18 and 22, since otherwise the mains discharge 9 will immediately conduct a corresponding reversing current. From the moment t2, the gate voltage e'g is however below the critical ignition voltage e. It is consequently k in a state to keep the discharge sector 9 blocked (see the shape of the voltage d).
The time constant of the discharge circuit 22, 23 is calculated according to the invention in such a way that the voltage at the capacitor 22 remains sufficiently high to keep the discharge sector 10 conductive, at least until the moment t3 when the voltage of control increases again beyond the critical ignition voltage.
At time t3, the discharge sector 9 becomes conductive again and the capacitor 22 is recharged again. This operation is repeated. If then, as a result of the increase in the excitation of the field winding 3 which thus occurred, the speed and therefore also the amplitude of the alternating voltage e'g have fallen sufficiently, at a time of a subsequent period of the alternating voltage e'g corresponding to shortly after the time t3, the discharge sector 9 can no longer be made conductive, so that,
then the voltage of the capacitor 22 will have a
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pace along curve d shown on the right and in dotted lines in FIG. 20a. The gate voltage of the discharge sector 10 then decreases to the extent that the short circuit of the capacitor II is eliminated and as a result a blocking of the discharge sectors 5 and 6 of the excitation rectifier is effected.
In the case of a relatively high theoretical number of revolutions, the proportions are shown in fig. 20b.
With an increasing number of tnurs, the gate voltage for-
1 would also lead to. moment t for the first time when the discharge sector 9 is switched on. At moment t'2 for example the critical voltage ek is already exceeded downwards and at moment t "2, the negative gate voltage could already have a value such that 'it is sufficient to produce the extinction of the charging current for the capacitor 22 which has fallen to low values and determined by the difference of the instantaneous values of the curves c and d. The voltage at the capacitor 22 (curve d) therefore decreases as the time constant which is now smaller than in the case of figures 20a, ab
3 until time t.
At this time, the discharge sector 2 turns on again as a result of exceeding the critical voltage ek and the capacitor 22 is recharged up to the time t4, and so on. This operation is repeated until the speed and consequently the alternating voltage e'g have fallen sufficiently. Fig. 20b represents this case and it is then assumed that after time t'4, the gate voltage of the discharge sector * 9 no longer exceeds the critical value, so that the capacitor = discharges completely through the intermediary of the resistor 23 in the measure of the time constant and thus produces the blocking of the discharge sector 10 and the rectifier discharge sectors.
The excitation of the machine I is therefore reduced to such an extent that the. speed increases again until the described adjustment clearance is established again ...
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As emerges from the description given above of the operating phases, the invention provides for an adaptation of the time constant of the discharge circuit of the capacitor 22 to the frequency of the incoming control AC voltage. This is advantageously carried out, for example, by means of a coupling of the taps of the voltage distributors 23 or 24 shown in FIG. I by the dotted connection of the two resistors.
This coupling must be carried out in such a way that for an increasing tap voltage supplied to the control circuit of the discharge sector 9, the partial resistance 23, that is to say the time constant of this circuit of discharge, coupled in parallel with capacitor 22, also increases. It is then obtained that also for a low theoretical speed, in accordance with FIG. 20a, the discharge sector 10 is kept conducting at this time by the capacitor 22 until in the course of the next period of the control AC voltage, the discharge sector 9 can decide whether in the meantime the effect desired setting has already been obtained or not.
On the other hand, the arrangement comprising the idea of the invention enables the blocking of the rectifier discharge sectors to be effected in the shortest possible time as a result of the always-repeated extinction of the charging current of the rectifier. capacitor 23 by means. of the discharge sector 9 after obtaining the desired control effect.
If one uses the adjustment assembly for the excitation of generator in self-excitation coupling, there remains the difficulty that when starting up there is still no excitation voltage. Precisely, in the case of machines self-excited through discharge sectors, it can easily occur that the DC voltage.
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The initial exposure that can be produced by the remanence of the machine is not sufficient to cover the loss of voltage in the discharge sector. For start-up, therefore, special auxiliary means must be provided.
For this purpose, for example, special arrangements of auxiliary rectifiers calculated for low powers have been provided for and, for example, dry rectifiers which in some way do not require a loss of voltage and which consequently allow - quent, an increase in voltage using remanent voltage. By means of a special switch, the excitation must be diverted from the auxiliary rectifiers to the main excitation rectifier in these arrangements, or the auxiliary rectifier must be switched off.
The invention provides another method for solving this problem. It is based on the fact that in installations of the type in question there is always a low-voltage alternating current network, if only simply for the supply of light. According to the invention, the excitation winding is connected to the alternating current network existed with a direction of current flow, precise in parallel with the excitation rectifier - which it supplies in accordance with the operation, again through grid-controlled gas or steam discharge sectors and the control grid of each of these discharge sectors is connected, via a resistor providing a prior voltage, to a voltage distribution device mounted in parallel with the discharge sector.
The voltage produced by the exciter machine is brought to the resistance of the gate circuit via rectifier elements and this with a polarity such that a control voltage which always becomes negative is brought to the control gate of the auxiliary discharge sector for an increasing voltage of the machine, so that for a given voltage of the machine which is sufficient to leave
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start the discharge sector of the main regulator, the gate AC voltage component of the same phase as the anode AC voltage of the auxiliary discharge sector is no longer sufficient to release the discharge of the auxiliary discharge sector.
The drawing (Fig. 21) shows one embodiment of the invention. The alternating current network is supplied by the generator 2 by means of the stator 3 and the excitation winding 4. The excitation winding 4 is connected to the network I in self-excitation coupling by the. intermediary of the discharge sectors 5, 6 and of the transformer 7.
The discharge sectors can be controlled by grid. The control device 8 is not shown in more detail. For example, it is possible to provide a control which depends on the voltage of the network I. According to the invention, another auxiliary discharge sector 9 is provided, through which the alternating current network 12 can supply the excitation winding. 4., for example by means of switches II and transformers 10. In parallel with the discharge sector 9 is a voltage distribution device which consists of resistors 13 and 14 and which can be taken to a control voltage for the gate of the discharge sector 9, always of the same phase with the anode alternating voltage, that is to say a control voltage releasing the discharge.
In the grid circuit is also the resistor 15 on which exerts, its action a direct voltage depending on the magnitude of the alternating voltage produced in the network 1, with the aid of the rectifier elements
17 and possibly a transformer 16 as well as a ripple capacitor 18.
The device operates as follows.
If the machine 2. is to run at intense speed, the rotor is set in rotation and switch II is: closed ,. The alternating voltage on the secondary side of the trans-
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trainer 10 with the aid of which an adaptation of the alternating voltage of the network 12 to the winding of the exciter 4 is carried out, then first of all only supplies the excitation winding via the discharge sector 9 arranged in half-wave rectification coupling.
This is perfectly conductive during each positive half-ode, given that at the control gate is brought first, only an alternating control voltage calculated to a sufficiently high magnitude by a corresponding choice of resistors 13, 14 and of the same phase as the moderate voltage.
The machine 2 begins, under the action of the excitation, to produce a voltage which is finally sufficient to allow the activation of the excitation rectifiers 5, 6, 7, the auxiliary excitation which is no longer necessary and which comes from network 12 is switched off automatically thanks to the device comprising the idea of the invention, thanks to the fact that the increasing alternating voltage produced in network I, is rectified in dry rectifier 17 and is interposed in the control circuit of the discharge sector 9 using the. resistance 15 ide such that the resulting control voltage gradually becomes more and more negative. Because of this, the discharge is first gradually delayed by. 9 and then completely blocked.
Excitation is thus passed suitably and without any external action on the excitation rectifier suitable for operation and is no longer subjected to external current sources.
As shown in the example, the cathodes of all discharge sectors must be interconnected.
Advantageously, all of the discharge sectors, both those of the excitation rectifier and those of the auxiliary rectifier, are combined in a single rectifier container with a common cathode. In certain circumstances, it is thus possible to calculate the auxiliary discharge sectors for a power relatively
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minimum or also as an auxiliary discharge sector for the discharge sectors 5, 6. The control voltages must therefore be calculated in such a way that the auxiliary discharge sector is not completely switched off until the current supply of the main excitation discharge sectors is ensured even without auxiliary excitation discharge sectors.
In addition, the application of the idea of the invention is no longer limited to the switching on of a single auxiliary discharge sector 9 ,, as in the exemplary embodiment, but it is also possible to provide, for example, several sectors of auxiliary discharge in assembly of rectifiers with several half-waves and with corresponding control.
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