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"Groupe d'excitation pour générateurs synchromes"
La présente invention est relative à un dispositif pour l'excitation d'un générateur synchrone à champ tournant, à l'aide d'une excitatrice à redresseur comportant des redres- saurs à semi-conducteur commandés avec une caractéristique de redresseur ionique.
Dans certains domaines d'utilisation des .générateurs .synchrones, il est désirable que la tension d'excitation du gé- nérature principal suive le courant d'excitation de l'excita- trice même lorsque celle-ci change de sens, Dans d'autres de-
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naines d'utilisation, il estnécessaire de régler le courant d'excitation de la machine principale arbitrairement en ce lui concerne la polarité et l'amplitude.
Pour les générateurs synchrones, il est connu de fournir le courant d'excitation à l'enroulement de champ du générateur par l'intermédiaire de redresseurs. Il est égale- ment connu avec de tels dispositifs, de régler l'amplitude du courant d'excitation en alimentant, par exemple, les redres- seurs précités par l'intermédiaire .l'un transformateur mélan- geur recevant: un courant fonction de la charge et un courant indépendant de la charge.
Ce dernier courent est convenable- ment dérévé à l'aide d'inductances connectées au générateur ce qui permet de régler l'amplitude du courant d'excitation au moyen, par exempled'inductanées réglables et d'une excitation par courant continu du noyau du transformateur.
Les possibilités de commande avec les dispositifs précités, toutefois, sont extrêmement limitées et, dans cer- tains cas, non satisfaisantes. La présente invention, d'un autre côté, en permettant une très large gamme de commande est réali9- sée sur le principe que des redresseurs à semi-conducteur com- mandes possédant une caractéristique de redresseur ionique sont appliqués sur l'arbre du curateur principal et alimentés à partir d'un générateur à armature tournante, tandis que la tan- sion de commande pour les redresseurs est obtenue à partir d'un ou plusieurs générateurs avec des armatures tournantes connec- tées sur le même arbre que le générateur principal et l'excita- trice.
L'invention se caractérise en ce que l'enroulement de champ du générateur synchrone est connecté à l'excitatrice au moyen de deux groupes de redresseur formés par les redresseur@ à semi-conducteur connectés mutuellement en parallèle et à 1' opposé, un groupe de redresseurs fonctionnant comme convertis- seur, tandis que l'autre fonctionne comme redresseur.
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D lucres dat3,"L ; â,s, d,f,iân.ve .c.a: . , -: - -''- '##; :":-"'; *#### v"'";.. rassortiront de :a ds paz i..r2x'; .ax.ià titr d 1 -gx=.
3 p.e non limitatif et'Un Beerau'e!9Sin$''exé'daM' lesquels': "\-: /.îi '##,'*#.' Vp'/? ####' \.- La Figure est vn,,,,çh44 jpprfêatftni1 a grotis? c. ^. iexcitation suivant 1 .zuazC's avec , g4 |î Ç* R de tension de !.".ail1li.c.i-.. ,! .1. ' " t P^}z7'r-'xt.'.'w,rP-.'."- J'-i" comende.
L-a Figure est' ':''."''/.' ' v 1,e.. . . i L Figure s u r&r ai;'la;na,s d- '- f0! de réalisation dé :,n'vz,i ,de;.,iqu.,':,ac'yxau.; p9 de redresseur est- excité p', ;'ci>,y'iitld,., d..di '61r commande," 7 édra' '^',v':f'(,7fTy:tls'y15". e, '4,ai';¯, te sénérjk4eur, est connecte sur te mdoie iNeAGit,,M n7Vlµ, 4i,11'^Y,(tTiIM.IwV 1K 1 ''"^",',^W' .'-.).t! g(' nérateur de tension de V.F1.Y'Rt T ,k,k?RY.'W lrlriii4M'vf""11 3 'et: .in3, T.èlp'r' rateur de tension de commande 4 eontt,@,da4o,, la forme du rîali. sation représentée, réalisés ?n tant 4%it'itichine armature 1 tournante.
La champ d'excitation 5 du gMiefaCeur synchrone 64't., connecte entre le point sséro de 1xr'Inî de- -rotor' conntate en étoile de l' excitatrice ; t lot 061 6 1> ipu4r* ton a connecté à l enroulement de Tot9 de l,fa3,àiaa deux gros- pes de redresseu co=eçt4ie en pair4tlle.é ,t'er, opposition chacun de ces groupée comportant tniis red'e<taau< *a semi-con¯: ducteur 7 et 8, les groupes deedMS #a6"R&.6m<; reliés mutuel lement en un point de conneitjLowfecttf lli-.itetmédiaî4 te des selfs 6, Le rotor du c'c tfrnalon de coaMKMtde 4 est placé sur le même arbre 2 41x 1 Ë;oy de iie=itacric, 3 et, grâce à un ccgiage approprié du stator et rtr-r dans les deux machines l'un par rapport la déphasage angulaire désiré '.se obtenu entre i-eu *1.
La tension produite par le générateur de tension de commande $ est: envoyée direc-teaent au groupe de redresseuta commandé 7, tandis que le groupe de . redresseurs obtient sa tension de commande par l'interaédlai-
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ee d'un fcfc Miòts a*éw'p d*'t ' A*nt! -9* point zéro de Itenrou. lementl de" rotor o'#1.é.té et:\' 'é-totl. du générateur de tension de commande ."$I::"e1'1 Ottjtwe i1ne<t lIiu' pot ',de connexion commun- du groupe de redresseurs 7.
Etant donné que la rotor du générateur de tension de
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commande et , ,rotor de l'excitatrice ont un certain décalage angulaire ; la' tension -*'de commande reçoit: également une certain - ne.o'sK:ia a,nitr$: d 6.'t'eminée .;a )e; 4t13les; encre J. rotor '- et: le'stai:or"de 1*ôX6 wÏ<i#.- <Sï *t ;idfe **t .le jtator.du¯:i;é - nérateur i(;J'ftj.t.,:,:ir:1f'.!!o.n r&.$,:ts dê, . ', cejLlsor'Cae. là marge de'c|bteu##4f:--fe"*e4y t* fonctionne avec \U'1 anl.de;e<?fa!;te 'correspondant, S - modifiant l'exeitatîoïr'par-# courait eonlsinu de l excitatrice, la tension alternative de 18 excitatrice peut être modifiée et ainsi également le courant traversant:
l'enroulement de champ 5. lorsque la polarité de 1' enroulement de champ de 1.'excitatrice est modifiée, la position de phase de la tension alternative de l'excitatrice est dépla.
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cée de 180- ,et le groupe de redresseurs qui agissait precedefement en tant que redresseur agira 4 présent comme convertisseur et vice-,vers , le courant dans l'enrouleatent de champ 5 changeant par conséquent; d# sens. Ainsi; en modifiant la tension d'exci- tation de 1'excitatrice, la tension et le courant d'excitation
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de la machine principale pèsent être -comandéi3 peur la valeur et'.,l SJ1 d6:tés';' .
L'agencement représenta à la Figure 2 a été doté des mêmes références que la figure 1. Le générateur de tension
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-de eotnmnde.eet divise, dans la forme de réalisation de la Fie gure 2, en deux blocs 4a et 4b dotés chacun de doubies enrou.-
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lcments de champ écartés de $0* électriques l'un de l'autre.
Les générateurs de tension de commande 4 a et 4b sont agencé de telle sorte'que chacun commande l'un des groupes de redres-
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geuzu 7 et e. xenpect3.vstnent, Dans la forme de réalisation suivant la Figure 2, l'excitation de l'excitatrice 3 est cons- tante et le courant traversant l'enroulement de champ du gé- nérature synchrone 1 est au contraire commandé par les enrou- ! lamenta de champ à la fois des générateurs de tension de coca- mande 4a et 4b.
En modifiant les courants d'amcitation dans
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. chac1 des deux générateurs de tension clo commande zita et 4b dans les deux enroulements de champ l'un par rapport à l'autre ! la position du champ résultant dans ces générateurs et ainsi
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i 1 position de phase des tensions produites: par V%e=-et peu* vent être modifiées arbitrairement:. De cette façon, le grou- " pes de redreoseu1S peuvent être amorcée au moment deaire et le ± courant d'excitation être réglé à la valeuret pour le sens désirés.
Etant donné que dans les deux formes de réalisation ; les redresseurs sont placs sur l'arbre et étant donné que
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l'excitatrice et 1 générateurs de tension de cocmande sont 1 tous des machines à armature tournante, des collecteurs et des commutateurs sont évités et les redresseurs sont bien refroidis
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lorsqu'ils tournent sur 1 t arh):'e 2. ' Les formes de réalisation de l'invention represen- tees et décrites ci-avant, sont particulièrement avantageuses.
Toutefois, de nombreuses autres formes de réalisation sont pos- sibles sans sortir du cadre de l'invention.
Si, par exemple, dans le générateur de tension de commande suivant la Figure 1 les pôles sont formés avec un in- jtervalle d'air constant vis-à-vis du rotor, le flux sera cons- tant sur les surfaces des pôles et la tension de commande pren- dra le caractère d'impulsions rectangulaires. Ceci est habitua
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ellement considère co<ame désirable lorsque l'on cocmande jâés ,¯11ement considéré comme dé1rble loraque lion c lion c unandleas redresseurs à semi-conducteur.
En modifiant l'arc polaire et @ le pas des bobines, la longueur de ces impulsions rectangulaires
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peut être modifier L'on considère avantageux dans ce cas de choisir le pas de bobine égal à 180 électriques moins l'arc polaire, Avec une telle répartition, chaque demi- période de la tension de commande produite sera constituée par une topai*. sion dont la longueur est le double de celle de l'are polaire,
suivie par une période sans tension de 180 électriques moins le double de l'are polaire, si ce dernier est inférieur à 90 électriques Si leur* polaire est supérieur à 90 électrique , la longueur d'impulsion sera 'de 360 électriques moins le dou- ble de l'arc polaire tandis que lapériode sans tension sera le double de l'arc polaire moine 180 électriques. Si l'arc polaire est de 90 électriques, la longueur de l'impulsion sera de 180 électriques.
1, Groupe d'excitation pour un générateur syn- chrone à champ rotatif, caractérise en ce qu'il comprend des redresseurs à semi-conducteur commandés possédant une caracté- ristique de redresseur ionique, ledit groupe d'excitation com- portant une excitatrice avec une armature tournante et au moins un gênera leur de tension de commande à armature tournante, la puissance d'excitation à la sortie de ladite excitatrice étant envoyée à l'enroulement de champ dudit générateur synchrone par l'intermédiaire desdits redresseurs à semi-conducteur commandé! ,
ledit générateur de tension de commande procurant des impulsions ,de@tension ce commande pour lesdits redresseurs à semi-conduc- leur, les rotors 'd'au moins trois desidigsgénérateurs étant disposes sur un 'arbre commun, lesdits redresseurs à semi-conduc- teur étant placés sur le même arbre, lesdits redresseurs à semi- conducteur connectant l'enroulement de champ de générateur syn- chrone à la sortie de ladite excitatrice en formant deux grou- pes changeurs,
dont l'un agit en tant que convertisseur tandis que l'autre agit comme redresseur.
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2. Groupe d'excitation suivant la revendication
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. 10 caractérisé en ce que 1ï,3. générateur de caneton de eat, , de possède des aimants permanents pour son excitation
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1 - 3, Groupe d'excita Mon suivant: la.'revendication t'Ii ..'... -..J.. "',1'.1 . # 1. caractérisé en ce que +ead:lt:e, pT,s.Qxjd', de sont, ; envoyées à l'un des groupe ni,,::-u:a' px. :)ft:ér;1i(t .un transformateur, ' < <., ,..,,: -, '1' -( ,'... '.. ' 1, .!.." 4. 'x"CluiA !",5.',i.;.,I, s.u:lv:ont:;, 14' \""EUticat:tQt\ 1., -ea;'é n . td'd'c^',g'.'dx <1. ,ten.'1Ón ' ' ' .r '.. ' de commande, chacun d'eux c'oman44nt '9n;:,,op,,:: \" chaaseuy, 5;
Gt'oupe' d'exqts.tion #iïtv"4"e' eat:Lon- 1, caractérisé en ce qut,. 'ne- cxnrend,utu"é;'r,auj3. de tension de cande.prc;4ntd.,p'ï, de 9<xbttaft'd"i&J pour lesdits deux groupes- changeurs '1.Sd.';:ÍtÍ'imPurtt t\ljJ ci cota" mande envoyées aux...dits deux groupes c1'an$e1:1 étMt dé ballade 180 entre-elles,
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6. Groupe d1 excitation .81.Y, revendication , " i, caractérise en ce que ledit générateur da: :':ens;ton de ooarr. de est équipé de deux enroulements de champ décalés de 90 1' un par rapport à l'autre.
7. Groupe d'excitation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit générateur de- tous ion de comman- de possède des pôles et les intervalles d'air entre Lesdits pôjles et l'armature dudit générateur ont une largeur constante
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sur toute la surface du .. "41..- '. , 8. Croupi d'excitation suivant la revendication
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7, caractérisé en ce que 1); armature dUd1t;'sénérate da tension de commande est bobinée avec un pas de bobina égal à 180 moins l'arc polaire.
9. Groupe d'excitation pour générateurs synchrones, tel que décrit ci-avant ou conforme aux dessina annexes.
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"Excitation group for synchronous generators"
The present invention relates to a device for the excitation of a synchronous generator with a rotating field, using a rectifier exciter comprising semiconductor rectifiers controlled with an ionic rectifier characteristic.
In certain fields of use of synchronous generators, it is desirable that the excitation voltage of the main generator follow the excitation current of the exciter even when the latter changes direction. other of-
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In use, it is necessary to adjust the excitation current of the main machine arbitrarily with regard to polarity and amplitude.
For synchronous generators, it is known practice to supply the excitation current to the field winding of the generator via rectifiers. It is also known, with such devices, to adjust the amplitude of the excitation current by supplying, for example, the aforementioned rectifiers via a mixer transformer receiving: a current which is a function of load and a current independent of the load.
The latter current is suitably deviated by means of inductors connected to the generator which makes it possible to adjust the amplitude of the excitation current by means, for example of adjustable inductances and of a direct current excitation of the core of the generator. transformer.
The control possibilities with the aforementioned devices, however, are extremely limited and, in certain cases, unsatisfactory. The present invention, on the other hand, by allowing a very wide range of control is carried out on the principle that controlled semiconductor rectifiers having an ionic rectifier characteristic are applied to the shaft of the main curator. and supplied from a rotating armature generator, while the control voltage for the rectifiers is obtained from one or more generators with rotating armatures connected to the same shaft as the main generator and the 'exciting.
The invention is characterized in that the field winding of the synchronous generator is connected to the exciter by means of two rectifier groups formed by the semiconductor rectifiers connected to each other in parallel and on the opposite side, a group. of rectifiers functioning as a converter, while the other functions as a rectifier.
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D lucres dat3, "L; â, s, d, f, iân.ve .ca:., -: - -''- '##;:": - "'; * #### v" '" ; .. will match: a ds paz i..r2x '; .ax.ià titr d 1 -gx =.
3 p.e non-limiting and 'Un Beerau'e! 9Sin $' 'exé'daM' which ': "\ -: /.îi' ##, '* #.' Vp '/? ####' \ .- The Figure is vn ,,,, çh44 jpprfêatftni1 a grotis? C. ^. Iexcitation following 1 .zuazC's with, g4 | î Ç * R of tension of!. ". Ail1li .this-.. ,! .1. '"t P ^} z7'r-'xt.'. 'w, rP -.'." - J'-i "comende.
The Figure is' ':' '. "' '/.' 'v 1, e .... i L Figure on r & r ai;' la; na, s d- '- f0! of realization d:, n'vz, i, de;., iqu.,' :, ac 'yxau .; rectifier p9 is excited p',; 'ci>, y'iitld,., d..di' 61r command, "7 edra '' ^ ', v': f '(, 7fTy: tls 'y15 ". e,' 4, ai '; ¯, you senérjk4eur, is connected to you iNeAGit ,, M n7Vlµ, 4i, 11' ^ Y, (tTiIM.IwV 1K 1 ''" ^ ", ', ^ W '.'-.). T! G (' voltage generator of V.F1.Y'Rt T, k, k? RY.'W lrlriii4M'vf "" 11 3 'and: .in3, T.èlp The control voltage regulator 4 has the shape of the embodiment shown, made as 4% itichine rotating armature 1.
The excitation field 5 of the synchronous gMiefaCeur 64't., Connects between the sero point of 1xr'Inî de- -rotor 'star conntate of the exciter; t lot 061 6 1> ipu4r * ton has connected to the winding of Tot9 of l, fa3, to aiaa two large rectifier co = eçt4ie in pair4tlle.é, t'er, opposition each of these grouped comprising tniis red'e <taau <* a semi-con¯: ductor 7 and 8, the groups deedMS # a6 "R & .6m <; mutually linked at a point of conneitjLowfecttf lli-.itetmédiaî4 te of chokes 6, The rotor of the c'c tfrnalon of coaMKMtde 4 is placed on the same shaft 2 41x 1 Ë; oy de iie = itacric, 3 and, thanks to an appropriate coupling of the stator and rtr-r in the two machines with respect to the desired angular phase shift '.se obtained between i-eu * 1.
The voltage produced by the control voltage generator $ is: sent direc-teaent to the ordered rectifier group 7, while the group of. rectifiers obtains its control voltage by the interaedi-
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ee of a fcfc Miòts a * éw'p d * 't' A * nt! -9 * zero point of Itenrou. elementl of "rotor o '# 1.summer and: \' 'é-totl. of the control voltage generator." $ I :: "e1'1 Ottjtwe i1ne <t lIiu' pot ', common connection- of the rectifier group 7.
Since the rotor of the voltage generator
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exciter drive and rotor have a certain angular offset; the control 'voltage - *' receives: also a certain - ne.o'sK: ia a, nitr $: d 6.'t'mined.; a) e; 4t13les; ink J. rotor '- et: le'stai: or "de 1 * ôX6 wÏ <i # .- <Sï * t; idfe ** t .le jtator.dū: i; e -enerator i (; J' ftj.t.,:,: ir: 1f '. !! on r &. $ ,: ts dê,.', cejLlsor'Cae. there margin de'c | bteu ## 4f: - fe "* e4y t * works with corresponding \ U'1 anl.de; e <? fa!; te ', S - modifying the exeitatîoïr' # running eonlsinu of the exciter, the alternating voltage of 18 exciter can be modified and thus also the current crossing:
field winding 5. When the polarity of the field winding of the exciter is changed, the phase position of the ac voltage of the exciter is shifted.
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this is 180-, and the rectifier group which previously acted as rectifier will act 4 present as converter and vice-versa, the current in field coil 5 therefore changing; meaningless. So; by changing the exciter excitation voltage, excitation voltage and current
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of the main machine weigh to be -commandéi3 for the value and '., l SJ1 d6: tees';' .
The arrangement shown in Figure 2 has been provided with the same references as in Figure 1. The voltage generator
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-de eotnmnde.eet divided, in the embodiment of Figure 2, into two blocks 4a and 4b each provided with rougher doubies.
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Field elements separated by electrical $ 0 * from each other.
The control voltage generators 4a and 4b are arranged so that each controls one of the rectifier groups.
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geuzu 7 and e. xenpect3.vstnent, In the embodiment according to Figure 2, the excitation of the exciter 3 is constant and the current passing through the field winding of the synchronous generation 1 is instead controlled by the windings! field lamenta of both cocamand voltage generators 4a and 4b.
By changing the excitation currents in
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. chac1 of the two voltage generators clo control zita and 4b in the two field windings relative to each other! the position of the resulting field in these generators and thus
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i 1 phase position of the voltages produced: by V% e = -and can * wind be modified arbitrarily :. In this way, the redreoseu1S group can be started at the moment of desires and the excitation current can be set to the value and for the desired direction.
Since in both embodiments; the rectifiers are placed on the shaft and since
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the exciter and 1 control voltage generators are 1 all rotating armature machines, collectors and switches are bypassed and rectifiers are well cooled
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when they turn on 1 t arh): 'e 2.' The embodiments of the invention shown and described above are particularly advantageous.
However, many other embodiments are possible without departing from the scope of the invention.
If, for example, in the control voltage generator according to Figure 1 the poles are formed with a constant air gap with respect to the rotor, the flux will be constant on the surfaces of the poles and the control voltage will take on the character of rectangular pulses. This is accustomed
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It is also considered desirable when ordering jas, it is also considered to be terrible when it comes to semiconductor rectifiers.
By modifying the polar arc and @ the pitch of the coils, the length of these rectangular pulses
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can be modified. It is considered advantageous in this case to choose the coil pitch equal to 180 electric minus the polar arc. With such a distribution, each half-period of the control voltage produced will be constituted by a topai *. Zion whose length is twice that of the polar are,
followed by a voltage-free period of 180 electrics minus twice the polar are, if the latter is less than 90 electrics If their * pole is higher than 90 electric, the pulse length will be '360 electric minus the dou- ble of the polar arc while the voltage-free period will be double the 180 electric polar arc. If the polar arc is 90 electric, the length of the pulse will be 180 electric.
1, Excitation group for a synchronous generator with a rotating field, characterized in that it comprises controlled semiconductor rectifiers having a characteristic of ionic rectifier, said excitation group comprising an exciter with a rotating armature and at least one will hinder their rotating armature control voltage, the excitation power at the output of said exciter being sent to the field winding of said synchronous generator through said controlled semiconductor rectifiers ! ,
said control voltage generator providing pulses of voltage to said control for said semiconductor rectifiers, the rotors of at least three of the generators being disposed on a common shaft, said semiconductor rectifiers being placed on the same shaft, said semiconductor rectifiers connecting the synchronous generator field winding to the output of said exciter, forming two changing groups,
one of which acts as a converter while the other acts as a rectifier.
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2. Excitation group according to claim
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. 10 characterized in that 1, 3. duckling generator of eat,, has permanent magnets for its excitation
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1 - 3, Group of excita My next: la.'revendication t'Ii ..'... - .. J .. "', 1'.1. # 1. characterized in that + ead: lt: e, pT, s.Qxjd ', de are,; sent to one of the groups ni ,, :: - u: a' px.:) ft: er; 1i (t .a transformer, '<<., , .. ,,: -, '1' - (, '...' .. '1,.! .. "4.' x" CluiA! ", 5. ', I.;., I, su : lv: ont:;, 14 '\ "" EUticat: tQt \ 1., -ea;' é n. td'd'c ^ ', g'. 'dx <1., ten.'1Ón' '' .r '..' command, each of them c'oman44nt '9n;: ,, op ,, :: \ "chaaseuy, 5;
Gt'oupe 'exqts.tion # iïtv "4" e' eat: Lon- 1, characterized in that ,. 'ne- cxnrend, utu "é;' r, auj3. of control voltage.prc; 4ntd., p'ï, of 9 <xbttaft'd" i & J for said two change-groups '1.Sd.' ;: ÍtÍ'imPurtt t \ ljJ ci cota "mande sent to ... said two groups c1'an $ e1: 1 walk 180 between them,
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6. 81.Y excitation group, claim, "i, characterized in that said generator da:: ': ens; ton de ooarr. De is equipped with two field windings offset by 90 1' with respect to the 'other.
7. Excitation unit according to claim 1, characterized in that said generator of all control ion has poles and the air gaps between said poles and the frame of said generator have a constant width.
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over the entire surface of the .. "41 ..- '., 8. Croupi excitation according to claim
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7, characterized in that 1); dUd1t armature; 'senate da control voltage is wound with a coil pitch equal to 180 minus the polar arc.
9. Excitation group for synchronous generators, as described above or in accordance with the appended drawings.