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BREVET D'INVENTION Régulateur automatique de tension pour alternateurs
La présente invention a trait à un régulateur automatique de tension pour alternateurs.
Le régulateur préconisé par cette invention comporte un circuit auxiliaire alimenté par un transformateur branohé sur le courant à régulariser, dont l'enroulement secondaire
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passe par un convertisseur-redresseur et un élément de couplage en liaison avec les inducteurs de l'alternateur de sorte que le courant d'excitation se trouve renforcé dès qu'il se produit une chute de tension dans l'alternateur, et par contre diminue lorsqu'il se produit une augmentation de la tension alternative.
Les dessins annexés indiquent schématiquement, à titre d'exemple,nullement limitatif, quelques formes dtexécution du régulateur conforme à L'invention et dans ceux-ci: la fige 1 représente le régulateur en couplage magnétique aveo l'excitation d'un alternateur monophasé. la fige 2 représente le même régulateur en couplage statique avec l'excitation. la fig. 3 représente un régulateur identique à celui de la fige 1 pour alternateurs triphasés et, la fige 4 est une vue partielle d'une variante du régulateur représenté à la fige 3.
Dans ces dessins, les mêmes chiffres de références désignent les marnes éléments du régulateur.
En ce qui concenne le régulateur de la fige 1, l'enroulement primaire 10 d'un transformateur V est monté en parallèle sur les feeders A, B de l'alternateur G, et l'enroulement secondaire 11, de ce même transformateur est en série avec un dispositif à conductibilité asymétrique ou convertisseur R, et avec un enroulement auxiliaire 13. Cet enroulement auxiliaire est bobiné par-dessus l'enroulement shunt 14 de l'excitation E de l'alternateur G, de manière que les ampère-tours de ce dernier agissent en sens contraire des ampères-tours de l'enroulement shunt 14. Le nombre des spires de l'enroulement auxiliaire 14 a été choisi de manière que ses ampère-tours soient plus
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faibles que les ampère-tours de l'enroulement shunt 14 pour chaque suroharge qui se produit dans la ligne.
Il s'ensuit que l'enroulement auxiliaire 13 engendre dans les pôles de l'excitation E un champ magnétique qui se superpose au champ produit par l'enroulement shunt 14 et affaiblit ce dernier.
Le convertisseur R du circuit auxiliaire est un ré.. oipient à cathode incandescente avec anode 16 et cathode 17, qui est branché dans l'enroulement secondaire 11 du transformateur V et dont l'lénent ohauffant est alimenté par une prise 18 sur l'enroulement 11.
Lorsque la tension entre feeders de l'alternateur G décroît, les tensions des enroulements 10, 11 du transformateur V s'abaissent également ainsi que le courant qui traverse l'enroulement auxiliaire 13, ce qui a pour effet d'affaiblir le champ de l'enroulement auxiliaire 15 qui agit en sens contraire du champ de l'enroulement shunt 14 de l'excitation E. Il s'ensuit que le champ polaire résultant, et par conséquent la valeur de l'excitation E, ainsi que le courant parcourant les enroulements polaires 15 de l'excitation de l'alternateur G augmentent et que la tension de l'alternateur croït à son tour.
Un réglage approprié de la résistance variable 12 permet de compenser la chute de tension par un accroissement correspondant de la valeur de l'excitation et, dans certai- nes limites, cette compensation peut être absolue pour une chute de tension déterminée se manifestant à l'alternateur.
Dansle cas où les variations de l'intensité de cet alternateur devraient également dépendre de ce régulateur on a prévu dans le circuit auxiliaire un transformateur T
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dont l'enroulement primaire 19 est constitué par un des feeders de l'alternateur G et dont l'enroulement secondaire 20 est en série avec l'enroulement secondaire 11 du trans- formateur V mais dans lequel le courant circule en sens contraire du premier. Un inverseur 21 qui se trouve branohé sur l'enroulement 20 sert à modifier éventuellement le sens du courant arrivant du transformateur T.
On obtient par ce montage un abaissement de tension dans l'enroulement auxiliaire 13 lorsque le débit de l'alternateur augmente et cet abaissement a pour conséquence une augmentation du circuit d'excitation correspondant à la majoration de débit de l'alternateur.
La fig. 2 représente une variante d'exécution du dispositif de cette invention dans laquelle l'un des conducteurs de l'excitation E constitue une résistance 22, et le circuit auxiliaire - comportant en série l'enroulement secondaire 11 du transformateur V, le convertisseur R et une résistance variable 12 - est branché aux bornes de la résistamce 22 de manière qu'au courant d'excitation traversant la résistance 22 se super- pose un courant de réglage de sens contraire. Le couplage magnétique entre le oirouit auxiliaire et l'excitation E se trouve ainsi remplacé par un couplage statique.
Comme précédemment, une chute de tension se produisant à l'alternateur G provoque un abaissement du courant dans le circuit auxiliaire et par suite un renforcement du circuit d'excitation,
On peut aussi mettre un transformateur dans le circuit auxiliaire du régulateur de tension de la fig. 2 pour qutil puisse aussi répondre aux variations de charges se produisant dans l'alternateur.
Toutes les formes d'exécution de ce régulateur-peuvent comporter un transformateur sur l'une des lignes et sur le neutre 0 de l'alternateur lorsqu'il y en a un.
Le régulateur qui vient d'être décrit peut également s'appliquer à la régulation d'alternateurs à courants triphasés.
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De préférence, on utilisera dans ce cas un transformateur à trois phases (fig. 3) pour obtenir une régulation correspondant à la variation moyenne des trois phases.
Les enroulements primaires 10 ( fig. 3 ) du transformateur triphasé V sont alimentés par les trois feeders A, B,C de l'alternateur et sont montés en étoile (ou en triangle) tandis que les enroulements secondaires 11, 111, 11 du transformateur V sont en série, l'un des enroulements de phase 111 étant branché en sens contraire des deux autres. Les enroulements montés en série 11, 111, 11 constituent une source bipolaire d'énergie dans le circuit auxiliaire qui, comme précédemment, est relié à l'enroulement auxiliaire 13 par le convertisseur R à cathode incandescente et une résistance variable 12.
Comme pour le régulateur de la fig. 1, cet enroulement auxiliaireest bobiné en sens contraire sur l'enroulement shunt 14 de l'excitation et engendre aux pôles de l'excitation E un champ superposé de polarité contraire qui a pour effet d'abaisser le ohamp de l'enroulement shunt 14 de l'excitation d'une valeur correspondante à la chute de tension dans l'une ou l'autre des phases de l'alternateur triphasé.
Pour obtenir une régulation constante qui soit indépendante, quelle que soit la phase de l'alternateur où la variation de tension s'est manifestée, l'enroulement de phase en sens contraire 111 du transformateur V ne comporte que la moitié des spires qu'ont les autres enroulements 11, 11.
Le courant de chauffage du filament chauffant 17 de la oathode incandescente du convertisseur R est fourni par des enroulements séparés 23, 231, 23, du transformateur V qui sont branchés oomme les enroulements secondaires 11, 111, 11 et décalés en phase de 180 , les enroulements 11, 111, 11 et les enroulements 23, 231, 23 étant également branohés comme s'il s'agissait d'un transformateur monophasé.
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Dans un montage triphasé de ce genre, une variation de tension se produisant dans chacune des phases de l'alternateur a pour conséquence une régulation correspondante dans toutes les phases.
Pour le cas où le régulateur de la fig. 3 devrait également répondre aux variations d'intensité se manifestant dans l'alternateur, on a prévu le 'branchement d'un transformateur T sur les trois phases de l'alternateur dont les enroulements secondaires 20, 201, 20 sont en série mais dont l'un, par exemple 201, n'a que la moitié des spires des autres, et est branché en sens contraire, comme pour le transformateur V.
Les enroulements secondaires 20,201, 20 sont en série dans le circuit auxiliaire et branchés en sens contraire des enroulements secondaires 11, 111, 11 du transformateur V.
Un inverseur 21 placé avant les enroulements 20, 201, 20 permet éventuellement de changer le sens du courant venant du transformateur T. Ce montage permet d'obtenir un abaissement de tension dans le circuit auxiliaire pour toute augmentation de débit d'une quelconque des phases de l'alternateur, et par voie de conséquence, une augmentation de la valeur de l'excitation de l'alternateur G.
Comme l'indique la fig. 4, on peut monter un transformateur auxiliaire S monophasé dont l'enroulement primaire 24 est sur le circuit desenroulements secondaires 20 , 201, 20 du transformateur T et dont le secondaire 25 est dans le circuit auxiliaire. Un interrupteur 26 placé devant le primaire 24 permet de brancher le transformateur à volonté dans le circuit auxiliaire ou de l'en séparer,
De même, lorsqu'il s'agit d'un régulateur de tension pour courant triphasé, le circuit auxiliaire au lieu
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d'être en couplage magnétique avec les enroulements de champ de l'excitation, peut être relié à une résistance située sur l'un des conducteurs de l'excitation de manière qu'un cour.
rant de réglage de sens contraire se superpose dans la ré- sistance., au courant d'excitation,, Le bobinage est le même que pour le régulateur de la fig. 2,
On peut évidemment choisir de nombreuses formes d'exécution du régulateur préconisé par cette invention.
L'enroulement auxiliaire 13 du circuit auxiliaire général peut être, par exemple, une partie de l'enroulement d'excitation ou encore il peut être bobiné comme enroulement supplémentaire sur le s pales d'une machine déjà existante.
Dans un but de simplicité on a représenté le convertisseur du circuit auxiliaire comme ne redressant qu'une seule alternance, bien qu'en pratique le redressement s'effectue de préférence sur les deux alternances* Lorsqu'on utilise un convertisseur à cathode incandescente, le chauffage peut se faire d'une source de courant quelconque, par exemple par l'excitation elle-même. D'autres types de redresseurs peuvent évidemment être utilisés oomme les soupapes à vapeur de mercure pu les redresseurs à éléments secs.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PATENT OF INVENTION Automatic voltage regulator for alternators
The present invention relates to an automatic voltage regulator for alternators.
The regulator recommended by this invention comprises an auxiliary circuit supplied by a transformer branohé on the current to be regulated, of which the secondary winding
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passes through a converter-rectifier and a coupling element in connection with the inductors of the alternator so that the excitation current is reinforced as soon as a voltage drop occurs in the alternator, and on the other hand decreases when there is an increase in the alternating voltage.
The accompanying drawings show schematically, by way of example, in no way limiting, some embodiments of the regulator according to the invention and in these: Fig. 1 represents the regulator in magnetic coupling with the excitation of a single-phase alternator. Fig. 2 represents the same regulator in static coupling with the excitation. fig. 3 shows a regulator identical to that of fig 1 for three-phase alternators and, fig 4 is a partial view of a variant of the regulator shown in fig 3.
In these drawings, the same reference numerals designate the elements of the regulator.
With regard to the regulator of the pin 1, the primary winding 10 of a transformer V is connected in parallel on the feeders A, B of the alternator G, and the secondary winding 11, of this same transformer is in parallel. series with an asymmetrically conductive device or converter R, and with an auxiliary winding 13. This auxiliary winding is wound over the shunt winding 14 of the excitation E of the alternator G, so that the ampere-turns of the latter act in the opposite direction of the ampere-turns of the shunt winding 14. The number of turns of the auxiliary winding 14 has been chosen so that its ampere-turns are greater
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lower than the ampere-turns of shunt winding 14 for each overload that occurs in the line.
It follows that the auxiliary winding 13 generates in the poles of the excitation E a magnetic field which is superimposed on the field produced by the shunt winding 14 and weakens the latter.
The converter R of the auxiliary circuit is an incandescent cathode receptacle with anode 16 and cathode 17, which is plugged into the secondary winding 11 of the transformer V and whose heating element is supplied by a plug 18 on the winding 11.
When the voltage between feeders of the alternator G decreases, the voltages of the windings 10, 11 of the transformer V also decrease as well as the current which crosses the auxiliary winding 13, which has the effect of weakening the field of l 'auxiliary winding 15 which acts in the opposite direction to the field of the shunt winding 14 of the excitation E. It follows that the resulting polar field, and consequently the value of the excitation E, as well as the current flowing through the Pole windings 15 of the excitation of the alternator G increase and the voltage of the alternator increases in turn.
Appropriate adjustment of the variable resistor 12 makes it possible to compensate for the voltage drop by a corresponding increase in the value of the excitation and, within certain limits, this compensation may be absolute for a determined voltage drop occurring at alternator.
If the variations in the intensity of this alternator should also depend on this regulator, a transformer T has been provided in the auxiliary circuit.
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the primary winding 19 of which is formed by one of the feeders of the alternator G and the secondary winding 20 of which is in series with the secondary winding 11 of the transformer V but in which the current flows in the opposite direction to the first. An inverter 21 which is branohé on the winding 20 is used to possibly modify the direction of the current arriving from the transformer T.
This assembly results in a lowering of voltage in the auxiliary winding 13 when the output of the alternator increases and this lowering results in an increase in the excitation circuit corresponding to the increase in output of the alternator.
Fig. 2 shows an alternative embodiment of the device of this invention in which one of the conductors of the excitation E constitutes a resistor 22, and the auxiliary circuit - comprising in series the secondary winding 11 of the transformer V, the converter R and a variable resistor 12 - is connected to the terminals of the resistor 22 so that the excitation current flowing through the resistor 22 is superimposed on an adjustment current in the opposite direction. The magnetic coupling between the auxiliary oirouit and the excitation E is thus replaced by a static coupling.
As before, a voltage drop occurring at the alternator G causes a drop in the current in the auxiliary circuit and consequently a strengthening of the excitation circuit,
It is also possible to put a transformer in the auxiliary circuit of the voltage regulator of fig. 2 so that it can also respond to load variations occurring in the alternator.
All the embodiments of this regulator can include a transformer on one of the lines and on the neutral 0 of the alternator when there is one.
The regulator which has just been described can also be applied to the regulation of three-phase current alternators.
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Preferably, a three-phase transformer will be used in this case (FIG. 3) to obtain regulation corresponding to the average variation of the three phases.
The primary windings 10 (fig. 3) of the three-phase transformer V are supplied by the three feeders A, B, C of the alternator and are connected in star (or delta) while the secondary windings 11, 111, 11 of the transformer V are in series, one of the phase windings 111 being connected in the opposite direction of the other two. The windings connected in series 11, 111, 11 constitute a bipolar source of energy in the auxiliary circuit which, as before, is connected to the auxiliary winding 13 by the converter R with incandescent cathode and a variable resistor 12.
As for the regulator of fig. 1, this auxiliary winding is wound in the opposite direction on the shunt winding 14 of the excitation and generates at the poles of the excitation E a superimposed field of opposite polarity which has the effect of lowering the field of the shunt winding 14 of excitation of a value corresponding to the voltage drop in one or other of the phases of the three-phase alternator.
To obtain a constant regulation which is independent, whatever the phase of the alternator where the variation in voltage is manifested, the phase winding in the opposite direction 111 of the transformer V comprises only half of the turns that have the other windings 11, 11.
The heating current of the heating filament 17 of the incandescent cathode of the converter R is supplied by separate windings 23, 231, 23, of the transformer V which are connected as the secondary windings 11, 111, 11 and phase shifted by 180, the windings 11, 111, 11 and windings 23, 231, 23 being also branohes as if it were a single-phase transformer.
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In a three-phase circuit of this kind, a voltage variation occurring in each of the phases of the alternator results in a corresponding regulation in all the phases.
For the case where the regulator of fig. 3 should also respond to the variations of intensity appearing in the alternator, provision has been made for the connection of a transformer T on the three phases of the alternator, the secondary windings 20, 201, 20 of which are in series but of which the 'one, for example 201, has only half the turns of the others, and is connected in the opposite direction, as for the transformer V.
The secondary windings 20,201, 20 are in series in the auxiliary circuit and connected in the opposite direction to the secondary windings 11, 111, 11 of the transformer V.
An inverter 21 placed before the windings 20, 201, 20 optionally allows the direction of the current coming from the transformer T. of the alternator, and consequently, an increase in the value of the excitation of the alternator G.
As shown in fig. 4, a single-phase auxiliary transformer S can be mounted, the primary winding 24 of which is on the circuit of the secondary windings 20, 201, 20 of the transformer T and the secondary 25 of which is in the auxiliary circuit. A switch 26 placed in front of the primary 24 allows the transformer to be connected as desired in the auxiliary circuit or to be separated from it,
Likewise, in the case of a voltage regulator for three-phase current, the auxiliary circuit instead
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to be in magnetic coupling with the field windings of the excitation, can be connected to a resistor located on one of the conductors of the excitation so that a court.
The setting rant in the opposite direction is superimposed in the resistor., on the excitation current, The winding is the same as for the regulator in fig. 2,
One can obviously choose from many embodiments of the regulator recommended by this invention.
The auxiliary winding 13 of the general auxiliary circuit can be, for example, part of the excitation winding or it can be wound as an additional winding on the blades of an already existing machine.
For the sake of simplicity, the converter of the auxiliary circuit has been represented as rectifying only one half-wave, although in practice the rectification is preferably carried out on the two half-waves * When using an incandescent cathode converter, the heating can be done from any current source, for example by the excitation itself. Other types of rectifiers can obviously be used, such as mercury vapor valves or dry element rectifiers.
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