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TRANSFORMATEUR A CHAMP DOUBLE COURANT TRIPHASE-COURANT CONTINU, EN
COMBINAISON AVEC DES REDRESSEURS.
Pour l'alimentation de moteurs d'entraînement à courant continu de machines de transporta de moteurs de laminoir, réversibles et de moteurs de laminoirs continus on a employé depuis longtemps des redresseurs à com- mande par grille. La puissance réactive produite en cas de diminution de la vitesse par la commande partielle dés redresseurs peut gêner fortement le fonctionnement du réseau triphasé à cause des variations de tension qui se produisent, lorsque le réseau triphasé n'a pas une capacité suffisante. En outre l'amortissement dès variations de puissance active, comme le permet le système Ilgner employant des transformateurs Léonard,, avec volant, est également impossible.
Ces difficultés peuvent être supprimées lorsque le redresseur est raccordé au réseau triphasé non par l'intermédiaire d'un transformateur, mais par l'intermédiaire d'un groupe de transformateurs.
Suivant l'invention dans une telle disposition pour l'alimenta- tion de moteurs à courant continu à partir d9un réseau alternatif, par 1' intermédiaire d'un redresseur à commande par grille raccordé à l'aide d'un transformateur au réseau triphasé, ce transformateur a la forme d'une unité comportant deux systèmes d'enroulement séparés, les.nombres de paires po- laires des deux systèmes étant entre eux dans le rapport 1 : 2n, où n dési- gne un nombre entier. L'invention présente, par rapport aux transformateurs habituels de ce type composés d'un moteur de commande et d'un générateur de commande séparés, l'avantage d'une économie plus grande et de pertes plus faibles.
Si dans une telle disposition on désire prévoir le fonctionnement Ilgner avec volant, le stator de la machine est équipé d'un enroulement tri- phasé raccordé au réseau triphasé et d'un enroulement de rotor triphasé correspondant, qui par l'intermédiaire de balais est relié à la résistance de glissement, influencée de manière connue par le courant watté par l'in- termédiaire d'un régulateur. Ce système d9enroulement de la machine corres-
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pond au moteur de commande du groupe transformateur habituel. En outre sui- vant l'invention la machine est équipée d'un deuxième système d'enroulement séparé, qui correspond au générateur de commande.
Ce système d'enroulement est constitué par un enroulement de stator multiphasé auquel est raccordé de manière connue un redresseur à plusieurs anodes ou un nombre de redres- seurs à une anode correspondant au nombre de phases, ces redresseurs trans- formant le courant multiphasé produit en courant continu pour l'alimenta- tion des moteurs d'entraînement raccordés, et d'un enroulement d'excitation correspondant dans le rotor. Les nombres de paires polaires des deux systèmes d'enroulement pour la partie moteur et pour la partie générateur doivent alors être dans le rapport de 1 :2n, pour empêcher une influence mutuelle, n, désignant un nombre entier.
Le réglage de la tension alternative produite et ainsi de la tension continue émise par l'intermédiaire des redresseurs a lieu par le courant continu d'excitation dans l'enroulement rotorique de la partie générateur. Le redresseur est pour cette raison toujours complètement com- mandé. Seul au cours du freinage lorsque le fonctionnement du redresseur en sens contraire est donc nécessaire, il faut avoir soin, par application d'une tension préalable de grille appropriée, que le redresseur, en tenant compte d'une distance appropriée pendant les demi-ondes négatives, libère le flux de courant. En outre il faut procéder, lorsque le courant passe par zéro à une commutation de manière connue, de la polarité du redresseur.
Mais même en cas de fonctionnement en onduleur le réglage de la tension op- posée au redresseur et ainsi du courant n'a pas lieu par déplacement du mo- ment' d'allumage, mais par l'intermédiaire de l'excitation courant continu de la partie transformateur,qui fournit la tension alternative au redres- seur. La commande de grille doit donc toujours être prévue comme commande totale en fonctionnement redresseur ou en commande totale (en tenant compte de la distance à respecter) en fonctionnement onduleur.
Le fonctionnement du redresseur de courant est ainsi considé- rablement simplifié étant donné que ni en fonctionnement redresseur,ni en fonctionnement onduleurun réglage du moment d'allumage n'est nécessaire mais qu'il faut uniquement des impulsions d'allumage positives, qui en cas de fonctionnement en redresseur restent fixe sur les demi-ondes positives de la tension anodique et qui en cas de fonctionnement en onduleur restent fixes sur les demi-ondes négatives de la tension anodique.
Le dessin, représentant un schéma pour le fonctionnement Ilgner du transformateur suivant l'invention sert à illustrer celle-ci.
Dans l'exemple de réalisation représenté le transformateur se compose d'une machine qui comporte un enroulement statorique triphasé 1 par exemple quadripolaire, raccordé au réseau triphasé.. et un enroulement rotorique triphasé, et un enroulement rotorique triphasé 2 également qua- dripolaire. L'enroulement rotorique 2 est relié par l'intermédiaire de la bague collectrice 3 à la résistance de glissement 4. La machine comporte en outre dans lestator un deuxième enroulement statorique multiphasé par exemple octopolaire 5 qui de manière connue est couplé de façon telle que le courant multiphasé qui y est produit est redressé par l'intermédiaire du redresseur à six anodes 6 et de la réactance d'aspiration 7.
Le rotor com- porte également un deuxième enroulement octopolaire rotorique 8 à trois fils, qui sert d'enroulement d'excitation.. deux fils étant montés en paral- lèle, et en série avec le troisième fil et étant alimentés de manière connue en courant continu par l'intermédiaire des bagues collectrices 9. Le courant continu fourni par le redresseur 6 sert par l'intermédiaire d'un commutateur bipolaire 10 à l'alimentation de la machine de travail 11.
Les grilles du redresseur 6 sont commandées en fonctionnement redresseur pen- dant les demi-ondes positives et en fonctionnement onduleur pendant les de- mi-ondes négatives par des points d'allumage fixes. Le passage du fonction- nement redresseur en fonctionnement onduleur et la manoeuvre du commutateur 10 a lieu selon l'un des procédés connus conjointement avec l'instrument de commande pour l'excitation de l'enroulement 8 lorsque le courant est nul dans
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le circuit de redressement.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation repré- senté et décrit. C'est ainsi par exemple qu'à la place de la résistance de glissement 4 on peut raccorder de manière connue en soi une .combinaison de réactance et de résistance ohmique, du?un groupe de'réglage'.courant fabriqué.
Dans des réseaux triphasés puissants on peut supprimer la com- pensation des variations de charge à l'aide d'un volant et l'on peut égale- ment choisir un type de construction synchrone du transformateur à champ double courant triphasé-courant continuo Les enroulements rotoriques n'ont alors pas la forme d'enroulements tripha- sés répartis, mais on prévoit des pôles déterminés et le nombre polaire plus réduit est obtenu par montage magnétique en parallèle de chaque pai- re de pôles successifs. Le courant d'excitation peut être réglé séparément dans chaque enroulement d'excitation ce qui permet de régler à volonté le facteur de puissance de la partie moteur. Pour le démarrage du transfor- mateur synchrone on prévoira de préférence un enroulement amortisseur sur les cosses polaires.
Une autre amélioration du rendement d'un transformateur sui- vant l'invention peut être obtenue par emploi d'un refroidissement à hydro- gène. En cas de fonctionnement Ilgner on logera de préférence le volant dans le carter du transformateur, pour éviter des pertes par ventilation du volant et de supprimer le passage de l'arbre. Par suite de la suppres- sion de tels passages d'arbre hermétiques on peut également travailler avec une plus grande suppression d'hydrogène.. de plus de 1 atm, de sorte que 1' on peut réaliser un rendement particulièrement élevé.
REVENDICATIONS..
1.- Dispositif pour l'alimentation de moteurs courant continu, en particulier pour l'entraînement de machines de transport de moteurs ré- versibles de laminoir, de moteurs de laminoirs continus et analogues à par- tir d'un réseau alternatif à l'aide d'un redresseur à commande par grille raccordé par l'intermédiaire d'un transformateur au réseau, caractérisée en ce que le transformateur se compose d'une seule machine avec deux sys- tèmes d'enroulement séparés, les nombres de paires polaires des systèmes d'enroulement étant entre eux dans le rapport 1 : 2n, n désignant un nombre entier.
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THREE-PHASE-DIRECT CURRENT DOUBLE CURRENT FIELD TRANSFORMER,
COMBINATION WITH RECTIFIERS.
For the supply of direct current drive motors of rolling mill motor transport machines, reversible and continuous rolling mill motors, grid-controlled rectifiers have long been employed. The reactive power produced in the event of a reduction in speed by the partial control of the rectifiers can seriously hamper the operation of the three-phase network because of the voltage variations which occur when the three-phase network does not have sufficient capacity. In addition, damping from variations in active power, as permitted by the Ilgner system using Leonardo transformers, with flywheel, is also impossible.
These difficulties can be eliminated when the rectifier is connected to the three-phase network not through a transformer, but through a group of transformers.
According to the invention in such an arrangement for supplying DC motors from an AC network, via a grid-controlled rectifier connected by means of a transformer to the three-phase network, this transformer is in the form of a unit comprising two separate winding systems, the number of polar pairs of the two systems being in the ratio 1: 2n to each other, where n denotes an integer. The invention has, over conventional transformers of this type composed of a separate drive motor and drive generator, the advantage of greater economy and lower losses.
If in such an arrangement it is desired to provide Ilgner operation with a flywheel, the stator of the machine is equipped with a three-phase winding connected to the three-phase network and a corresponding three-phase rotor winding, which by means of brushes is connected to the sliding resistance, influenced in a known manner by the watted current via a regulator. This winding system of the machine corresponds to
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pond to the control motor of the usual transformer group. Further according to the invention the machine is equipped with a second separate winding system, which corresponds to the control generator.
This winding system consists of a multiphase stator winding to which is connected in a known manner a rectifier with several anodes or a number of rectifiers with one anode corresponding to the number of phases, these rectifiers transforming the multiphase current produced into direct current for supplying the connected drive motors and a corresponding excitation winding in the rotor. The numbers of pole pairs of the two winding systems for the motor part and for the generator part must then be in the ratio of 1: 2n, to prevent mutual influence, n denoting an integer.
The regulation of the alternating voltage produced and thus of the direct voltage emitted through the rectifiers takes place by the direct current of excitation in the rotor winding of the generator part. The rectifier is therefore always fully controlled. Only during braking when the operation of the rectifier in the opposite direction is therefore necessary, care must be taken, by applying an appropriate prior grid voltage, that the rectifier, taking into account an appropriate distance during the half waves negative, releases the current flow. In addition, when the current passes through zero, it is necessary to switch in a known manner, the polarity of the rectifier.
But even in the event of operation as an inverter, the adjustment of the voltage opposite to the rectifier and thus of the current does not take place by displacement of the ignition moment, but by the intermediary of the direct current excitation of the transformer part, which supplies the alternating voltage to the rectifier. The gate control must therefore always be provided as a total control in rectifier operation or in total control (taking into account the distance to be respected) in inverter operation.
The operation of the current rectifier is thus considerably simplified, since neither in rectifier operation nor in inverter operation an adjustment of the ignition moment is necessary but only positive ignition pulses are required, which in case of of operation as a rectifier remain fixed on the positive half-waves of the anode voltage and which, in the event of operation as an inverter, remain fixed on the negative half-waves of the anode voltage.
The drawing, showing a diagram for the Ilgner operation of the transformer according to the invention, serves to illustrate the latter.
In the exemplary embodiment shown, the transformer consists of a machine which comprises a three-phase stator winding 1, for example quadrupole, connected to the three-phase network .. and a three-phase rotor winding, and a three-phase rotor winding 2, also quadrupolar. The rotor winding 2 is connected via the slip ring 3 to the sliding resistor 4. The machine further comprises in the estator a second multiphase stator winding, for example octopolar, 5 which in a known manner is coupled in such a way that the Multiphase current produced there is rectified through the six-anode rectifier 6 and the suction reactor 7.
The rotor also comprises a second octopolar rotor winding 8 with three wires, which serves as an excitation winding. Two wires being mounted in parallel, and in series with the third wire and being supplied with current in known manner. DC via the slip rings 9. The DC current supplied by the rectifier 6 is used via a bipolar switch 10 to supply the working machine 11.
The gates of the rectifier 6 are controlled in rectifier operation during positive half-waves and in inverter operation during negative half-waves by fixed ignition points. The change from rectifier operation to inverter operation and the operation of switch 10 takes place according to one of the known methods together with the control instrument for energizing winding 8 when the current is zero in
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the rectifier circuit.
The invention is not limited to the exemplary embodiment shown and described. Thus, for example, instead of the sliding resistor 4, a combination of reactance and ohmic resistance can be connected in a manner known per se, from a manufactured current control group.
In powerful three-phase networks it is possible to eliminate the compensation of load variations using a flywheel and it is also possible to choose a type of synchronous construction of the three-phase-direct current dual field transformer o Windings Rotors do not then have the form of distributed three-phase windings, but predetermined poles are provided and the smaller pole number is obtained by magnetic mounting in parallel with each pair of successive poles. The excitation current can be adjusted separately in each excitation winding, which allows the power factor of the motor part to be adjusted as desired. For starting the synchronous transformer, a damping winding will preferably be provided on the pole lugs.
A further improvement in the efficiency of a transformer according to the invention can be obtained by employing hydrogen cooling. In case of Ilgner operation, the flywheel will preferably be housed in the transformer casing, to avoid losses by ventilation of the flywheel and to eliminate the passage of the shaft. By eliminating such hermetic shaft passages, it is also possible to work with a greater removal of hydrogen, above 1 atm, so that a particularly high efficiency can be achieved.
CLAIMS ..
1.- Device for supplying direct current motors, in particular for driving machines for transporting reversible rolling mill motors, continuous rolling mill motors and the like from an AC network to the machine. using a grid-controlled rectifier connected via a transformer to the grid, characterized in that the transformer consists of a single machine with two separate winding systems, the numbers of pole pairs of the winding systems being between them in the ratio 1: 2n, n denoting an integer.