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Générateur de courant alternatif, à tension constant..
La cause principale de la forte chute de tension dans les générateurs de courant alternatif et triphasé est le champ de dispersion et la réaction d'induit. Si l'on veut que la tension reste constante il faut avoir un courant d'excitation tout à fait déterminé pour chaque courant en charge. On peut se passer d'un régulateur de tension distinct seulement dans le cas où l'on par- vient à réaliser par l'action magnétique du courant en charge un renforcement du courant d'excitation.
Suivant ce principe deux solutions sont connues. On a proposé des machines excita trie.. distincte. possédant, outre l'en- roulement à courant continu, encore un enroulement à courant tri- phasé. L'enroulement à courant triphasé est traversé par le cou- rant en charge du générateur principal et engendre un flux addition- nel de lignes de force qui renforce la tension @
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pendance du courant en charge et du facteur de puissance.
Cependant, la réalisation de ces idées s'est heurtée à différentes difficultés d'ordre technique. Lorsqu'on utilise une machine excitatrice très faiblement saturée avec une caractéris- tique rectiligne de marche à vide, l'auto- excitation est extrême- ment incertaine à cause de l'intersection traînante de la ligne droite de résistance avec la caractéristique de marche à vide. Lors- qu'on utilise une machine excitatrice d'une saturation plus élevée, le fer du circuit magnétique n'admet plus une aimantation addi- tionnelle essentielle par l'enroulement à courant triphasé.
Com- me on travaille en outre dans la partie fortement courbée de la li- gne caractéristique de marche à vide, on obtient dans le cas de charges partielles ou de surcharges des déviations ou écarts consi- dérables de l'excitation théorique ou normale, en n'obtenant donc ainsi seulement qu'une faible constance de tension. On a essayé d'écarter ces inconvénients en soumettant la machine excitatrice à une excitation indépendante au moyen d'une batterie ou d'une au- tre source de courant constante. Dans le cas d'une faible satura- tion du fer la tension d'excitation montera proportionnellement au courant en charge. Mais cette disposition présente le désavan- tage d'exiger encore une troisième source de courant d'une grande constance de tension.
De plus, on connaît les montages dans les- quels l'excitation indépendante ou séparée ou l'excitation addi- tionnelle en charge est obtenue au moyen de transformations d'inten- sité et de redresseurs à sec. Tous ces montages exigent une dépense ou un emploi plus ou moins important d'appareils auxiliaires. Il faut y ajouter que dans beaucoup de cas non seulement le courant de service mais aussi le facteur de puissance fluctuent dans des lar- ges limites.
Pour obtenir une constance de tension aussi grande que possible il faut remplir les conditions suivantes: 1) L'auto-excitation ne doit pas être située dans la zone
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intérieure de la boucle d'hystérésis (partie rectiligne de la ca- ractéristique de marche à vide).
2) Le champ produit ou engendré additionnellement dans la machine excitatrice par l'enroulement à courant triphasé doit être proportionnel au courant en charge.
Ces deux exigences sont évidemment en contradiction l'une avec l'autre. Pour pouvoir les remplir quand mente, la présente invention propose d'employer dans un générateur de courant alter- natif avec machine excitatrice distincte, dont l'induit porte ou- tre l'enroulement à courant continu encore des enroulements traver- sés par le courant en charge, des passages en fer séparés de dif- férente saturation pour les champs engendrés, d'une part, par le courant en charge et, d'autre part, par l'auto-excitation respec- tivement par l'excitation de marche à vide, comme décrit ci-des- sous plus en détail avec référence au dessin annexé.
La fig. 1 est une représentation schématique servant à expliquer le fonctionnement, alors que
La fig. 2 fait voir en coupes longitudinales et transver- sales la disposition de la machine excitatrice.
La fig. 3 représente la caractéristique de la machine ex- citatrice, et
La fig. 4 son schéma de connexion.
On courant efficace ou réel qui traverse l'enroulement à courant triphasé engendre dans le générateur principal un champ #w (fig.1) et dans la machine excitatrice un champ #werr décalé par rapport à la zone neutre d'un angle [alpha]. Ainsi le champ cons- tant #o est agrandi de la valeur #werr-sin [alpha]. Dans le cas d'une charge déwattée ou réactive il se formerait dans le générateur principal un contre-champ #B et dans la machine excitatrice le champ correspondant #Berr qui coïncide avec la direction de #o.
Lorsqu'on prend au générateur principal un courant d'un facteur de puissance voulu quelconque, le champ #o de la machine excitatrice
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est agrandi de la valeur #k. sin ([alpha]+ #), #k étant le champ en- gendré par le courant en charge. Le champ total de la machine exci- tatrice est donc toujours #o + #k. sin ([alpha]+#). Cette excitation correspond assez exactement à l'excitation dont a besoin le géné- rateur principal pour engendrer à ses bornes une tension constante.
Pour remplir cette condition la machine excitatrice suivant l'in- vention comporte dans le stator deux passages en fer différents,dont l'un qui sert à engendrer le champ de marche à vide #o est très fortement saturé, alors que l'autre qui sert à engendrer le champ proportionnel au courant en charge et non saturé. De plus, il est possible, dans le but d'une amélioration ultérieure de la cons- tance de tension, de décaler ou de déplacer les balais de la machi- ne excitatrice hors de la zone neutre dans le sens de rotation.
Dans l'exemple d'exécution d'une machine excitatrice de ce genre, suivant la figure 2, le champ est engendré dans un anneau lisse non rainuré R. Puisque cet anneau ne nécessite pas d'enroulement d'excitation il peut tourner avec l'induit en devant, dans ce cas, être constitué naturellement par un paquet de tôles. '
Ceci présente vis-à-vis d'un champ stationnaire en outre l'avanta- ge que par exemple dans le cas d'un court -circuit il ne peut pas s'établir une rémanence magnétique. Le champ #o hautement satu- ré est engendré par un enroulement d'excitation à auto-alimentation sur les p8les estampés P à sections transversales fortement rétré- cies.
Dans la caractéristique suivant la figure 3 on a porté en ordonnée les f. é. m. Eo engendrées par #o ainsi que des lignes de courant constant d'induit Jo, J1 et en abscisse les ampère-tours AWo de l'enroulement de champ. En dessous de l'abscisse on a porté la f. é. m. Ek engendrée par #k en fonction des ampère-tours AWk. sin # engendrés par l'enroulement pour courant triphasé, qui agis- sent dans la direction des p8les. En outre on a trac' la droite d. résistance de la dérivation (U=Ierr.Rerr). En marche à vide AWk = O.
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La machine excitatrice s'excite à la tension Uo, ce qui correspond au point A, donc à un oourant déterminé dans l'induit, sur la cour- be caractéristique Jo. S'il s'y ajoute alors, dans le cas de char-
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ge, le nombre d'ampere-tours 1.,..11& , la tension monte de la valeur 1 Or, puisque ces ampère-tours additionnels agissent sur le champ #o, comme ceci ressort directement de la figure 2, la droite de résistance doit alora passer par le point K.
La machine excitatrice est alors portée à la tension UB, tendant que mainte- nant l'induit est traversé par un courant J1 correspondamment au point C. Puisque la caractéristique est d'une allure pratiquement rectiligne entre les points A et C à cause de la haute saturation, la tension de la machine synchrone reste constante, pour autant que les résistances W1 et W2 (voir fig. 4) sont exactement réglées.
L'invention est applicable aussi bien aux générateurs à p8les intérieurs qu'aux générateurs à p8les extérieurs.
REVENDICATIONS.
1.- Générateur de courant alternatif à tension constante avec machine excitatrice distincte, dont l'induit porte outre l'en- roulement à courant continu encore des enroulements qui sont tra- versés par le courant en charge, caractérisé en ce que les champs engendrés par le courant en charge et par l'auto-excitation sui- vent des passages en fer séparés de saturation différente.
2.- Générateur de courant alternatif suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le champ de marche à vide de la machine excitatrice est engendré dans des pôle. particuliers, alors que le champ provenant du courant en charge entre en action ou agit dans un anneau en fer tournant avec l'induit.