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"REGULATEUR RAPIDE VIBRANT, POUR MACHINES ELECTRIQUES "
On connaît, pour le réglage des machines électriques, des régulateurs rapides vibrants comportant unerésistan- ce en pile de charbon intercalée dans le circuit d'exci- tation de la machine, gouvernée par un contact vibrent et réglée en grandeur par un électro-aimant, dans lesquels le réglage se fait indirectement, c'est-à-dire que le contact vibrant commande l'excitation de l'électro-aimant qui compri- me la pile de charbon. Dans ce cas, la tension de la machine n'est influencée que par la variation que l'on fait subir à la résistance de la pile de charbon. Les effets des deux électros étant montés en série, un tel réglage ne peut pas être rapide. De plus, lapile de charbon ne peut être mise complètement en court-circuit.
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Dans un autre système connu, la bobine de commande est montée en série avec le contact vibrant, l'ensemble ainsi formé est mis en parallèle avec la résistance variable, et le tout en série avec l'enroulement d'excitation de la machine.
Un tel système agit très rapidement, mais offre cet inconvé- nient que, du fait que la bobine de commande est en série avec le contact vibrant, on ne peut pas mettre complètement en court-circuit la pile de charbon et la résistance montée en série avec elle. Par suite du montage en série des bobines d'électros dans le circuit de contact vibrant, le travail à fournir par le contact vibrant devient plus important. Comme les ampères-tours de la bobine de l'électro qui comprime le charbon, et par suite la pression exercée sur la pile de charbon, varient entre zéro et un maximum chaque fois que le contact se produit, la pile de charbon est soumise à des con- traintes mécaniques défavorables.
En outre, dans les régula- teurs connus, les moyens employés pour accélérer le mouvement de vibration exercent sur la grandeur réglée une influence indésirable. Il faut que la résistance de la pile de charbon soit suffisamment grande pour que le courant d'excitation puis- se être réglé jusqu'à la valeur minimum.
La résistance maximum par plaie de contact entre disques ou galettes de charbon ne pouvant être utilisée pratiquement que jusqu'à une valeur maximum déterminée, cela implique un grand nombre de ces disques,
L'objet de la présente invention est un régulateur rapide vibrant pour machines électriques, avec résistance dans le circuit d'excitation commandée par un contact vibrant et réglée en grandeur par un électro..aimant dans lequel les défauts signalés sont éliminés du fait que, suivant l'inven tion, l'électro qui fait varier la grandeur de la résistance
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est excité par le courant d'excitation total de la machine, ou par une grandeur proportionnelle à ce courant.
Le dessin annexé montré schématiquement un mode de réalisation de l'objet de l'invention qui va être décrit à titre d'exemple. 1 désigne une génératrice électrique et 2 son enroulement d'excitation. 3 est un électro-aimant dont l'armature 16 fait varier la pression sur la pile de charbon 4 en fonction du courant d'excitation. L'électro-aimant 5 commande le trembleur ou contact vibrant 15 en fonction de la tension aux bornes de la bobine 7. Le contact vibrant 15 oscille entre les contacts 6 et 11.
La bobine 8 est une bobine de tension qui est en parallèle avec l'enroulement d'excita- tion 2 et branchée de manière à aider la bobine 7. La bobine 9 est parcourue par le courant d'excitation tout entier et elle agit à l'encontre des bobines 7 et 8. 10 est un ressort qui s'oppose à l'attraction magnétique de l'électro 5 qui comman- de le contact vibrant 15. Le deuxième contact 11 sur lequel vient battre le contact 15 sert à mettre la résistance 12 en parallèle avec l'enroulement d'excitation 2.
Le régulateur fonctionne de la manière suivante :
Au repos, la tension étant nulle, le contact mobile 15 touche le contact 6, et la résistance 4 se trouve ainsi court-circuitée. Le circuit d'excitation est établi par les contacts 6 et 15, les bobines 9 et 3 et l'enroulement d'exci- tation 2. Lorsque la génératrice démarre, sa tension monte à mesure que sa vitesse va en croissant. La bobine 7 se trouve excitée par la tension de la génératrice. La bobine 8 reçoit la même tension que l'enroulement d'excitation 2 et son ac- tion s'ajoute à celle de la bobine 7.
En même temps la bobine 9 est parcourue par le courant d'excitation en sens inverse de la bobine 8; par suite, si son nombre de spires est conve- nablement choisi, cette bobine 9 neutralise les ampères-tours
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de l'enroulement 8 du trembleur. En conséquence, l'électro- aimant 5 ne se trouve plus que sous l'influence de la bobine 7, et dèc que la tension normale est atteinte, l'attraction mar- gnétique de l'électro 5 fait équilibre à la force du ressort 10. A ce moment, le courant d'excitation et la pression sur la pile de charbon 4 atteingnent leur maximum et la résistance ohmique de la pile de charbon est minimum.
Si alors la tension de la génératrice monte d'une faible quantité, les contacts 6, 15 se séparent et la résistant- ce 4 se trouve intercalée dans le circuit d'excitation, ce qui fait baisser la tension de la génératrice. Au moment où la résistance 4 est mise en circuit, il se produit dans l'enrou- lament d'excitation 2 une tension de self induction qui en- gendre dans la bobine 8 un courant dirigé en sens inverse et qui affaiblit ainsi l'effet magnétique de la bobine 7. Les contacts 6 et 15 se ferment à nouveau l'un sur l'autre sous l'action de la bobine 10. La tension monte, le courant change à nouveau de sens dans la bobine 8 et les contacts 6 et 15 se séparent une fois de plus.
Ce processus se répète très rapidement, de sorte que malgré le caractère pulsatoire de la tension qui en résulte, ces oscillations ne sont pas obser- vables sur les appareils d'utilisation.
Si la vitesse de la génératrice continue à aug- menter, le courant d'excitation se réduit de plus en plus par la mise en circuit répétée de la résistance 4, la pression sur la pile de charbon se réduit en conséquence, et la résistance ohmique de cette pile de charbon augmente. Par ces alterna- tives d'augmentation et de diminution de la résistance en fonction de la grandeur du courant d'excitation, le travail de rupture à fournir par le contact vibrant 15 est réduit à un minimum.
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Si la vitesse augmente encore, le processus conti- nue jusqu'à ce que l'armature 16 qui règle la pression sur la pile de charbon 4 vienne reposer sur la butée 14 sous l'in- fluence du ressort 13. A partir de cet instant, la résistance de la pile de charbon 4 reste constante,, bien que le courant d'excitation continue à diminuer. Lorsque la grandeur de la résistance 4 ne suffit plus pour maintenir constante la tension bien 'que les contacts 6 et 15 restent séparés en permanence le contact 15 est attiré par l'électro-aimant 5 et vient toucher le contact 11: la résistance 12 est ainsi mise en parallèle avec l'enroulement d'excitation 2 et en série avec la pile de charbon 4. Alors le contact vibrant continue à vibrer sous l'influence de l'enroulement 8.
Si la vitesse continue encore à augmenter, la résistance
12 est mise en circuit pendant des périodes de durée crois- sante, de sorte que la tension résultante''dans l'enroule- ment d'excitation 2 continue à décroître. L'effet maximum de réglage est atteint lorsque les contacts 15 et 11 restent constamment au contact l'un de l'autre, à partir de ce moment le réglage cesse. De ce qui a été dit précédemment il ressort que la limite inférieure jusqu'à laquelle on peut régler le courant d'excitation est d'autant plus faible que la résistas , ce 12 est elle-même plus faible.
Si la résistance 12 est nulle, on pourra régler le courant d'excitation jusqu'à zéro,
En accordant convenablement les nombres de spires respectifs des bobines 8 et 9, on arrive à ce que les ampères- tours résultants, abstraction faite de ceux qui sont produits par la tension de self-induction,, soient constamment nuls.
La valeur effective de la tension réglée reste donc constante et indépentante de la vitesse de rotation de la génératrice.
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On obtient une autre possibilité d'accélérer la vitesse de la vibration en montant l'enroulement du trembleur en parallèle avec les contacts vibrants.
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"QUICK VIBRATING REGULATOR, FOR ELECTRIC MACHINES"
Fast vibrating regulators are known for adjusting electric machines comprising a carbon stack resistor interposed in the excitation circuit of the machine, governed by a vibrating contact and adjusted in magnitude by an electromagnet, in which the adjustment is made indirectly, ie the vibrating contact controls the excitation of the electromagnet which compresses the carbon stack. In this case, the voltage of the machine is only influenced by the variation which is subjected to the resistance of the coal pile. The effects of the two appliances being connected in series, such an adjustment cannot be rapid. In addition, the coal stack cannot be completely shorted.
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In another known system, the control coil is mounted in series with the vibrating contact, the assembly thus formed is placed in parallel with the variable resistor, and the whole in series with the excitation winding of the machine.
Such a system acts very quickly, but has the disadvantage that, because the control coil is in series with the vibrating contact, it is not possible to completely short-circuit the carbon stack and the resistor connected in series. with her. As a result of the series connection of the electro coils in the vibrating contact circuit, the work to be performed by the vibrating contact becomes more important. As the ampere-turns of the coil of the electro which compresses the coal, and consequently the pressure exerted on the coal stack, vary between zero and a maximum each time contact occurs, the coal stack is subjected to unfavorable mechanical stresses.
Further, in known regulators, the means employed to accelerate the vibrational movement exert an undesirable influence on the controlled quantity. The resistance of the charcoal stack must be large enough so that the excitation current can be adjusted to the minimum value.
As the maximum resistance per contact wound between discs or charcoal wafers can practically only be used up to a determined maximum value, this implies a large number of these discs,
The object of the present invention is a fast vibrating regulator for electric machines, with resistance in the excitation circuit controlled by a vibrating contact and adjusted in magnitude by an electromagnet in which the indicated faults are eliminated because, according to the invention, the electro which varies the size of the resistance
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is excited by the total excitation current of the machine, or by a quantity proportional to this current.
The attached drawing shows schematically an embodiment of the object of the invention which will be described by way of example. 1 designates an electric generator and 2 its excitation winding. 3 is an electromagnet whose armature 16 varies the pressure on the carbon stack 4 as a function of the excitation current. The electromagnet 5 controls the shaker or vibrating contact 15 as a function of the voltage across the terminals of the coil 7. The vibrating contact 15 oscillates between the contacts 6 and 11.
Coil 8 is a voltage coil which is in parallel with excitation winding 2 and connected in such a way as to assist coil 7. Coil 9 is traversed by the entire excitation current and acts at the same time. Against the coils 7 and 8. 10 is a spring which opposes the magnetic attraction of the electro 5 which controls the vibrating contact 15. The second contact 11 on which the contact 15 beats is used to put the contact. resistor 12 in parallel with the excitation winding 2.
The regulator works as follows:
At rest, the voltage being zero, the moving contact 15 touches the contact 6, and the resistor 4 is thus short-circuited. The excitation circuit is established by contacts 6 and 15, coils 9 and 3, and excitation winding 2. When the generator starts up, its voltage rises as its speed increases. The coil 7 is excited by the voltage of the generator. Coil 8 receives the same voltage as excitation winding 2 and its action is added to that of coil 7.
At the same time the coil 9 is traversed by the excitation current in the opposite direction of the coil 8; consequently, if its number of turns is suitably chosen, this coil 9 neutralizes the ampere-turns
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of winding 8 of the shaker. Consequently, the electromagnet 5 is only under the influence of the coil 7, and as soon as the normal voltage is reached, the magnetic attraction of the electromagnet 5 balances the force of the spring. 10. At this time, the excitation current and pressure on the charcoal stack 4 reach their maximum and the ohmic resistance of the charcoal stack is minimum.
If then the voltage of the generator rises by a small amount, the contacts 6, 15 separate and the resistor 4 is interposed in the excitation circuit, which lowers the voltage of the generator. When the resistor 4 is switched on, there is produced in the excitation winding 2 an induction choke voltage which generates in the coil 8 a current directed in the opposite direction and which thus weakens the effect. magnetic coil 7. Contacts 6 and 15 close again under the action of coil 10. The voltage rises, the current changes direction again in coil 8 and contacts 6 and 15 go their separate ways once more.
This process is repeated very quickly, so that despite the pulsating character of the resulting voltage, these oscillations are not observable on the devices of use.
If the speed of the generator continues to increase, the excitation current is reduced more and more by the repeated switching on of resistor 4, the pressure on the carbon stack is reduced accordingly, and the ohmic resistance of this coal pile increases. By these alternatives of increasing and decreasing the resistance according to the magnitude of the excitation current, the breaking work to be provided by the vibrating contact 15 is reduced to a minimum.
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If the speed increases further, the process continues until the armature 16 which regulates the pressure on the carbon stack 4 comes to rest on the stop 14 under the influence of the spring 13. From this point on At this time, the resistance of the carbon stack 4 remains constant, although the excitation current continues to decrease. When the magnitude of the resistor 4 is no longer sufficient to maintain the voltage constant although the contacts 6 and 15 remain permanently separated, the contact 15 is attracted by the electromagnet 5 and comes into contact with the contact 11: the resistor 12 is thus placed in parallel with the excitation winding 2 and in series with the carbon stack 4. Then the vibrating contact continues to vibrate under the influence of the winding 8.
If the speed continues to increase, the resistance
12 is switched on for periods of increasing duration, so that the resulting voltage in the excitation winding 2 continues to decrease. The maximum adjustment effect is reached when the contacts 15 and 11 remain in constant contact with each other, from this moment the adjustment ceases. From what has been said previously it emerges that the lower limit up to which the excitation current can be adjusted is all the lower as the resistas, which is itself lower.
If resistor 12 is zero, the excitation current can be adjusted to zero,
By suitably tuning the respective numbers of turns of coils 8 and 9, it is possible that the resulting ampere-turns, apart from those produced by the self-induction voltage, are constantly zero.
The effective value of the regulated voltage therefore remains constant and independent of the speed of rotation of the generator.
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Another possibility of accelerating the speed of the vibration is obtained by mounting the shaker winding in parallel with the vibrating contacts.