Installation de synchronisation électrique pour synchroniser deux sources de force électromotrice. La présente invention a. pour objet une installation de synchronisation électrique pour synchroniser deux sources de force électro motrice dont l'une, la première, est comman dée par un moteur primaire, cette installation comportant, d'une part, un premier organe mobile, susceptible d'être actionné à. une vi tesse proportionnelle à la.
fréquence de la première source associée avec ledit moteur primaire et, d'autre part, un second organe mobile, associé magnétiquement audit pre mier organe mobile, destiné à être excité par l'autre source et pouvant tourner à une vitesse dépendant de la. différence des fréquences des forces électromotrices des deux sources, ainsi qu'un mécanisme disposé pour régler la vi tesse du moteur primaire et qui est suscep tible d'être commandé par ledit second organe de façon à porter la. vitesse du moteur pri maire à. la vitesse synchrone.
Le dessin schématique annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention pour courant triphasé, comportant un circuit de distribution de cou rant alternatif, formé par une ligne 1, à la quelle plusieurs machines dynamoélectriques eu sources de force électromotrice à courant alternatif doivent pouvoir être reliées en pa rallèle pour un fonctionnement en synchro nisme avec ledit circuit constituant une autre source de force életromotrice. La figure ne montre qu'une seule machine dynamo-électri- que,
formée par une génératrice ou alternateur synchrone 2 ayant un champ tournant et sus ceptible d'être mis en circuit avec la ligne 1 par un c.onjoncteur-disjonûteur 3 intercalé clans le circuit 4 entre la ligne 1 et l'alterna- teur 2. Pour fermer ce circuit, le 3 comporte une bobine électro magnétique de fermeture 5 susceptible d'être excitée par le courant d'un circuit de com mande 6.
Le conjoncteur-disjoncteur 3 est du type à. fermeture assurée par un cliquet sus ceptible d'être déclanché par une bobine Mec- tro-ma.gnétique -de déclic 7. Le -conjoncteur- disjoncteur 3 comporte également .des inter- rupteurs auxiliaires 8 et 8' susceptibles d'être commandés par lui de façon à. être fermés lorsque le conjoncteur-disjoncteur 3 est. ou vert, et d'être ouverts lorsque celui-ci est fermé.
L'alternateur \? est actionné par une source motrice représentée ici par une turbine 9 qui sert de moteur primaire et qui est reliée di rectement au champ tournant de l'alternateur 2 par un arbre 9'. Pour la mise en marche et l'arrêt, le moteur primaire 9 est pourvu d'une soupape d'admission de fluide moteur 10 pou- vaut être actionnée par un mécanisme de commande 11 susceptible d'être actionné par un moteur à champ subdivisé 12 propre à être relié au circuit de commande 6 par un interrupteur 13.
Pour couper le circuit dti moteur 12 lorsque l'ouverture ou la fermeture de la. soupape 10 est effectuée, des interrap- teurs-limiteurs 1.1 et 15 sont prévus de façon < < pouvoir être actionnés par un curseur 16 qui est associé avec le mécanisme de com mande 11.
Le mécanisme de commande 11 destiné à mettre en marche le moteur primaire comporte également un tambour rotatif à con tacts de commande 17 susceptible d'être ac tionné par le moteur 12 au moyen du méca nisme de commande 11, pour commander cer- lains .circuits électriques à ries vitesses pré déterminées du moteur primaire 9, ainsi qu'il.
;cru démontré ci-après. L-_ tambour de com mande 17 possède des segments 18 et 19 rr-- lié; électriquement l'un à l'autre et suscep tibles de s'engager respectivement avec les contacts 20 et 21 après un mouvement d'ou- ;-e.rture prédéterminé de la. soupape 10, ainsi qu'un segment:
22 relié électriquement au seg ment 19 et susceptible de s'engager avec le contact \? 3 après un mouvement ultérieur de la soupape 10 vers la position d'ouverture.
Pour régler la vitesse du moteur primaire 9 et, par conséquent, la fréquence de l'alter- n_ateur 2, des organes régulateurs de vitess:# sont prévus, ces organes comportant une sou pape d'étranglement ou de réglage d'admis sion de fluide 24 qui peut être actionnée di rectement par un régulateur centrifuge 25 actionné par le moteur primaire 9, ou indirec- tement par une soupape auxiliaire 26 com mandée par le rÉ.gulateur centrifuge \?5 au moyen du s#x;
stème de leviers 26'.
Pour régler la, vitesse de l'alternateur (le façon à. porter la force électromotrice de celui-ci à sa valeur synchrone par rapport à la force électromotrice (le la, ligne 1, il y a. une machine dynamoélectrique comprenant deux organes mobiles coopérateurs 2 7 et 28 gui exercent une action positive et définie sur les fréquences des forces électromotrices et produisent;
un effet, correctif dépendant de l i différence des fréquences. L'orga.ne 27 est susceptible d'être actionné par l'arbre 9' -i une vitesse proportionnelle à la. fréquence de la force éleelromotrice (le l'alternateur ? et, dans ce. but, il peut être monté sur un arbre 29 re lié à l'arbre 9' par l'entremise d'un engrenage 30.
L'organe 2 7 peut être construit. comme le rotor d'un moteur synchrone à. champ tour nant ou comme le rotor d'un moteur d'induc tion. Il comporte un noyau mai nétique sus ceptible d'être excité par un. bobinage 31 de façon à établir au moins deux pôles magn@'#- tiques fixes ît polarité opposée, et, outre cela, un bobina,,(, court-circuité à cage d'écureuil ou d'amortissement 32.
La, disposition des deux bobinages donne les meilleures con- ditions pour le couple de rotation, mais à, la rigtletlr le bobinage 32 seul pourrait suffire. Le, btililna g e 31 peut être excité par le cou rant: du circuit de commsnde 6 au moyen des bagues collectrice 33.
L'organe coopérateur ?8 a la forme du srltor d'un moteur :syn- clirone ou d'induction;
il est pourvu d'un bo- bina-e du type polylili@ sé usuel sus^eptible d'être relié < t la<B>,</B> ligne 1 directement par les conducteurs 3-l, éventuellement par le moyeai de transformat,,#urs (le potentiel, au moyen d'un dispositif d'interruption 3:
'). Pour la fermeture, ce dispositif est. actionné par une bobine de fermeture 36 et le dispositif d'in terruption 3 5 commande en même temps un interrupteur auxiliaire 37 qui est ouvert lors que le dispositif d'interruption 35 est ouvert, et qui est fermé lorsque le dispositif d'inter ruption 35 est fermé, ceci dans le but spéci fié plus loin.
L'organe coopérateur -28 est relié à un arbre rotatif 38 dont la rotation agit dans le régulateur de vitesse 25 -du moteur primaire de façon à produire un effet correctif ou une mise au point de la vitesse, en addition au réglage effectué par le régulateur centrifuge, et à porter, par cela., la fréquence de l'alter nateur 2 à sa valeur synchrone.
Cet effet correctif peut être appliqué à la soupape auxi liaire 26 et, par conséquent, à la soupape ré gulatrice de vitesse 24 par l'intermédiaire cl 'un arbre intermédiaire 39 susceptible d'ac tionner une vis de réglage ou @de mise -au .point .10 associée au régulateur centrifuge 2,5 et au système de leviers 26'. Le mouvement de dé placement de la vis 40 dans les deux sens im pose à l'action du régulateur centrifuge 25 une action additionnelle qui produit un chan gement de la vitesse du moteur primaire.
Cette action dépendra de la vitesse de l'or gane 28 qui, à son tour, dépend de la diffé rence des fréquences des voltages de l'alter nateur et de la ligne; donc, l'organe 28 tour nera à une vitesse correspondant à cette dif férence des fréquences.
Pour que le conjoncteur-disjoncteur 3 puisse être fermé lorsque les forces électro- mDtrices de l'alternateur 2 et :de la ligne 1 ont la même fréquence et sont en phase, l'or gane 28 comporte une pièce de contact 41 sus- ceptible de s'engager avec des contacts 42, de passer par dessus ceux-ci et d'effectuer ainsi l'excitation d'un relais 43 disposé pour com mander, avec un retard de temps, le circuit de la bobine de fermeture 5 du conjoncteur- disjoncteur 3 par les contacts 44 et un pont de .conta-et 45.
Par rapport à la position an gulaire de l'organe 28, les -contacts 42 sont placés de telle façon que leur pontage par le pont de contact 41 ait lieu au moment, .en somme, où les forces électromotrices sont en phase et se prolonge pour un certain temps qui.. augmente avec la diminution de la diffé rence des fréquences, c'est-à-dire, de la vitesse de l'organe 28.
Le bobinage 31 du rotor 27 et le champ de l'alternateur 2 peuvent être excités à par- tir du circuit de commande 6. Pour relier le champ de l'alternateur 2 et le bobinage 31 à ce circuit de commande 6, il a été prévu un interrupteur de champ 46 susceptible d'être commandé par l'organe de mise en marche du moteur primaire de façon à effectuer l'ex citation du champ de l'alternateur et du bo binage 31 à une vitesse prédéterminée du mo teur primaire.
Pour la fermeture, l'interrup teur 46 est disposé pour être actionné par une bobine électromagnétique de fermeture 47, et l'interrupteur 46 peut être du type à ferme ture assurée par cliquet susceptible d'être dé- cla.nché par une bobine électromagnétique de déclic 48.
Pour que la force électromotrice de l'al ternateur 2 puisse être la même que la force électromotrice de la. ligne 1 lorsque leurs for ées électromotrices ont les mêmes fréquences et sont en phase, on .a prévu un dispositif ré gulateur .de voltage 49. Bien que celui-ci puisse être du type agissant sous l'action des valeurs relatives .des forces électromotrices, il est ici, où l'on suppose que le voltage de la ligne est, en somme, constant, du type tra vaillant sous l'action de la force électro- motrice de l'alternateur seulement et il est établi de façon à commander l'excitation du champ de l'alternateur 2.
Le dispositif ré gulateur de voltage 49 comporte un rhéostat de réglage du champ 50 susceptible d'être actionné par un moteur à champ subdivisé 51 propre à être excité; lorsque l'interrupteur de champ 46 est fermé, par le courant tdu cir cuit de commande 6 au moyen d'un voltmètre ;L contacts 53 fonctionnant sous l'action .. de la force électromotrice de l'alternateur 2. Dans ce but, le voltmètre à contacts 53 est mis en dérivation relativement à l'alternateur 2 par un transformateur de potentiel 54'.
Grâce à cet arrangement, le voltmètre à contacts 53 commande le moteur 51 qui actionne le rhéos tat 50, de façon à maintenir un voltage en comme -constant dans l'alternateur 2.
Admettons que les diverses parties mo biles occupent les positions indiquées dans le dessin et que l'alternateur 2 soit relié à la ligne 1 en parallèle avec une autre source de force électromotrice à courant alternatif, le fonctionnement: de la forme d'exécution re présentée est le suivant: l'interrupteur 13 est mû vers la droite et relie ainsi le moteur 12 au circuit de commande 6 par un circuit qui comprend l'interrupteur-limiteur 15 et la. par tie inférieure du bobinage du champ sub divisé du moteur 12.
Cela fait exciter le mo teur 12 de façon à le faire tourner dans un sens propre à actionner le mécanisme de com mande 11 et à faire passer la soupape de commande de mise en marche 10 à la position d'ouverture, de sorte que le fluide-moteur, tel que de la. vapeur ou de l'eau, est admis au moteur primaire 9. Pendant le mouvement d'ouverture de la soupape 10, le curseur 16 est déplacé vers le haut et relâche l'interrup- teur-limiteur 14 qui revient à la position de fermeture, de sorte que le moteur 12 peut être excité pour fermer la soupape 10 lors qu'on veut arrêter le moteur primaire 9.
Lors que le curseur 16 atteint une position corres- rondant à une ouverture prédéterminée de la soupape, il ouvre l'interrupteur-limiteur 15 et coupe ainsi le circuit du .moteur pour dès exciter le moteur 12 afin d'empêcher le coin cement du mécanisme de la soupape.
L'actionnement du mécanisme de com mande 11 fait tourner le tambour de com mande 17 dans un sens tel qu'après une ou verture prédéterminée de la soupape, c'est-à- dire, à, une vitesse prédéterminée du moteur primaire 9. les segments 18 et 19 dudit tam bour s'engagent avec les contacts 20 et 21.
Lorsque cela. arrive, la bobine de fermeture -17 de l'interrupteur de champ 46 est reliée au circuit de commande 6 par un circuit. qui comprend le conducteur 54, la bobine de fermeture 47, le conducteur 55, le contact 20, les segments 18 et 19 du tambour, le contact ?1, le conducteur 56, l'interrupteur auxiliaire 8 et le conducteur<B>57.</B> Après l'excitation de la.
bobine 47, l'interrupteur de champ 46 est fermé et relie, par cela, le champ tournant de \? au circuit de commande 6 par un circuit qui comprend le conducteur 54, l'interrupteur de champ 46, le conducteur 58, <B>1</B> es bagues collectrices de champ 59 de l'alter- nateur, le conducteur 60, le rhéostat 50, le conducteur 61, l'interrupteur de champ 46 et l.e conducteur 62.
La vitesse prédéterminée du moteur primaire, ù, laquelle l'interrupteur de champ est fermé, peut être en général une vitesse quelconque qui est inférieure à 11. vi tesse synchrone; si, toutefois, le moteur pri maire est une turbine à vapeur, il est préfé rable que l'interrupteur de champ 46 ne soit fermé qu'après que la turbine aura.
atteint, en somme, sa vitesse critique. Lorsque l'in terrupteur de champ 46 est fermé, le bobi nage 31 de l'organe rotatif 27 est ébalemeni-. excité, le bobinage 31 se trouvant dans un circuit qui renferme les conducteurs 58 et 60. Ce circuit comprend le conducteur 63, l'inter rupteur auxiliaire 8', le conducteur 64, les bagues collectrices 33 et. le conducteur<B>65.</B> L'or;Qane 27 constitue donc un champ électro magnétique tournant actionné à. une vitesse proportionnelle à la. fréquence de la force électromotrice de l'alternateur.
Après une ouverture ultérieure prédéter minée de la soupape 10, ou, pour mieux dire, à une vitesse prédéterminée plus brande du moteur primaire 9, vitesse qui peut être voi sine de la vitesse synchrone, le segment 22 du tambour 17 s'engage avec le contact 23.
Lorsque cela arrive, la bobine de fermeture 36 du dispositif d'interruption 35 est reliée au circuit. de commande 6 par un circuit qui comprend le conducteur <B>57,</B> l'interrupteur auxiliaire 8, le conducteur 56, le contact 21, les semments 19 et ?? du tambour 17. le con tact 23, 1c con.riu@@teur 6r-, la bobine de ferme turc 36 et le conrlitetenr 67.
A la fermeture du dispositif d'interruption 35. le bobinage d'excitation de l'o_r;,@n@@ rotatif 28 est relié @à la ligne 1 par les lianes collectrices 68: mi champ est alors établi qui tourne, par rap port à l'organe ?8, à une vitesse dépendant de la. fréquence du voltage de la ligne.
De l'ac tion réciproque de ce champ et du champ de l'orba.ne 27, il résulte une rotation de l'or gane 28 à une vitesse proportionnelle à la dif férence des fréquences des voltages de l'alter nateur et de la ligne. Avec le bobinage à. cage d'écureuil 3?\ seul, l'organe 28 coopérera avec l'organe 27 d'une manière analogue à celle d'un moteur d'induction, et avec le bo binage à cage d'écureuil 32 outre le bobinage 31, on assure un plus grand couple de mise en marche pour actionner l'organe 28.
Le sens dans lequel l'organe 28 est mis en mouvement de rotation, dépendra du fait de savoir si la fréquence du voltage de l'alter nateur est supérieure ou inférieure à celle du voltage de la ligne. Pendant la rotation de l'organe 28, celui-ci produira, par l'arbre in termédiaire 39, la vis de mise au point 40 et le système de levier 26', un effet correctif imposé à l'action du régulateur centrifuge 25 pour faire varier la vitesse du moteur pri maire 9. Cet effet correctif étant proportion nel à la différence des fréquences -des forces électromotrices qui doivent être synchronisées, change la vitesse du moteur primaire 9 de fa çon à éliminer la différence des fréquences, c'est-à-dire, à porter la vitesse de l'alternateur 2 à la valeur synchrone.
Pendant la rotation de l'organe 28, la pièce de contact 41 qu'il supporte, s'engagera avec les contacts 42 pendant une période qui dépend de la vitesse de l'organe 28, c'est-à- dire, de la différence des fréquences des vol tages de l'alternateur et de la ligne.
Lorsque les contacts 42 sont en prise .avec la pièce de contact 41, le ,bobinage d'excitation -du relais 43 est relié au circuit de commande 6 par un circuit qui comprend le conducteur 57, l'in terrupteur auxiliaire 8, le conducteur 56, le contact 21, les segments 19 et 22 du tambour 17, le contact 23, le conducteur 66, les con tacts 42 et la pièce de contact 41, le conduc- feur 69, l'interrupteur auxiliaire 37, le con ducteur 70, le bobinage d'excitation du relais 43 et le conducteur 67.
Lorsque la -diffé rence des fréquences diminue, la pièce de .con tact 41 s'engagera avec les contacts 42 pen dant une période prolongée qui suffit, si les fréquences sont, en somme, les mêmes, pour permettre .au relais de déplacer le pont de contact 45 de façon à s'engager avec les con tacts 44. Lorsque cela arrive, la. bobine de fermeture 5 du conjoncteur-disjoncteur <B>3</B> est reliée au circuit rte commande 6 par un cir cuit qui comprend le conducteur 57, l'inter rupteur auxiliaire 8, le conducteur 71, la bo bine de fermeture 5, le conducteur 72, le pont de contact 45, les contacts 44 et le conduc teur 67.
Lorsque la bobine de fermeture 5 est excitée, le .conjoncteur-disjoncteur 3 est fermé et l'alternateur 2 est relié à la ligne. 1.
Lorsque le conjoncteur-disjoncteur 3 est fermé et enclanché, les interrupteurs auxi liaires 8 et 8' s'ouvrent et rompent .ainsi la connexion entre la bobine de fermeture 5, la bobine de fermeture 36, le relais 43 et le bo binage 31 de l'organe 26, d'une part, et le oir- cuit de commande 6, d'autre part.
Lorsque la bobine de fermeture 36 est désexcitée, le dispositif de contact 35 s'ouvre et, ce faisant, ouvre l'interrupteur auxiliaire 37, de sorte que, dans le cas où la pièce de contact 41 serait en prise avec les contaiets 42 au mo ment de la mise en marche, il sera impossible d'exciter le relais 34 et de relier l'alternateur 2 à la ligne 1. En d'autre termes, au moment de la mise en marche, lorsque la différence des fréquences est grande, il est impossible d'exciter le relais 43 avant que l'organe 28 soit excité pour tourner et faire déplacer la pièce de contact 41.
Pour arrêter le moteur primaire 9, le con- joncteur-disjoncteur 3 est renversé de façon à s'ouvrir et l'interrupteur 13. est mû vers la gauche, d'où il résulte que le moteur 12 est relié au circuit de commande 6 par un circuit qui comprend l'interrupteur-limiteur 14 et la partie supérieure du bobinage du champ sub divisé du moteur 12.
Cela. fait exciter le mo teur 12 de façon à le faire tourner .dans un sens propre à actionner le mécanisme de com mande 11 et à faire passer la soupape de -coin- mande de mise en marche 10 à la position de fermeture. Pendant ce mouvement de ferme ture,
le curseur 16 dégage l'interrupteur- limiteur 15 de façon à pouvoir fermer et ou vrir l'interrupteùr-limiteur 14 -de manière à désexciter le moteur 12 lorsque la soupape 10 atteint la position de fermeture et que les par ties occupent de nouveau la position propre à mettre en marche le moteur primaire, ainsi que le montre le dessin.