CH208236A - Electrical energy distribution installation. - Google Patents

Electrical energy distribution installation.

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CH208236A
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CH
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winding
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Inventor
Company Westingh Manufacturing
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Westinghouse Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • H02P9/12Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for demagnetising; for reducing effects of remanence; for preventing pole reversal
    • H02P9/126Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for demagnetising; for reducing effects of remanence; for preventing pole reversal for preventing pole reversal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

  

  Installation de distribution d'énergie électrique.    La présente invention concerne une ins  tallation de distribution d'énergie électrique  et a principalement pour but de     déterminer     la, polarité des bornes de débit d'une machine  dynamoélectrique utilisée dans une pareille  installation.  



  Dans les installations de distribution élec  triques, il est particulièrement désirable  d'empêcher une inversion accidentelle de la  polarité des bornes de certains types de ma  chines dynamoélectriques utilisées dans  celles-ci, et il est en outre désirable dans cer  tains cas de prévoir une inversion à volonté,  de la polarité des bornes de pareilles ma  chines dynamoélectriques.

   Le maintien d'une  polarité désirée des bornes est particulière  ment désirable pour les génératrices qui sont  utilisées dans les installations de soudure à  arc, attendu que dans bien des cas il résulte  d'une inversion de la polarité des bornes  d'une     génératrice    de soudure à arc un travail  de soudure très peu satisfaisant par le fait    que le changement dans la direction du  champ magnétique entourant l'arc provoque  un "soufflage" de l'arc, d'où résulte un écla  boussement de métal de soudage fondu.

   Dans  d'autres conditions, il est toutefois également  souvent désirable de renverser volontairement  la polarité des     bornes    d'une     génératrice    de  soudure à arc à partir de la polarité conven  tionnelle, comme,     par    exemple, lorsqu'il s'a  git de la soudure de matières minces ou en  aluminium, et en utilisant des tiges de sou  dure en     certains    alliages et non-ferreuses.  



  Des dispositions pour renverser la     polo-          rité    des bornes de machines dynamoélectri  ques de ce genre comprennent jusqu'à pré  sent généralement des interrupteurs de ligne  multipolaires pour changer les connexions       externes    de la machine. Toutefois,     ces    dispo  sitions n'ont pas donné     satisfaction,    parce  qu'il faut que l'interrupteur conduise le plein  courant de charge et doit par conséquent être  d'une construction relativement lourde et      fonctionner avec une pression de contact très  élevée.

   Une pareille construction exige une       force    relativement élevée pour actionner l'in  terrupteur, de sorte que l'interrupteur doit  être monté d'une manière particulièrement ri  gide, d'où résulte une augmentation ultérieure  de son prix de fabrication.  



  On a également trouvé que des machines  dynamo-électriques qui n'ont pas d'enroule  ment de champ en dérivation pour contribuer  à l'établissement et au maintien du flux ma  gnétique principal de la machine, sont parti  culièrement susceptibles d'inversion de la po  larité du magnétisme résiduel et peuvent par  conséquent très souvent être le siège de l'éta  blissement d'une polarité de bornes opposée  à     celle    déterminée par la position de l'inter  rupteur-inverseur de polarité.

   Cela se produit  particulièrement dans les génératrices du  type à champ transversal qui ont normale  ment un voltage de bornes en circuit ouvert  inférieur à     celui    de génératrices de soudage  d'autres types, de sorte qu'un contact acciden  tel de l'électrode d'une génératrice de soudage  du type à champ transversal avec l'électrode  d'une machine de soudage d'un type ayant  un voltage plus élevé en circuit ouvert provo  quera le passage d'un courant inverse dans  le circuit de charge de la     génératrice    à champ  transversal, renversant ainsi sa polarité rési  duelle.  



  La présente invention a donc pour but  de réaliser un réglage facile de la polarité  d'une machine dynamoélectrique du type à  champ transversal par l'emploi de moyens  de réglage auxiliaires.  



  L'objet de la présente invention est une  installation de distribution d'énergie électri  que comprenant une machine dynamo  électrique ayant une pluralité d'enroulements  de champ en combinaison avec un dispositif  commutateur disposé pour relier une source  de     courant    continu auxiliaire à un enroule  ment de champ de la machine     dynamo-          électrique    pour déterminer la polarité de ses  bornes de circuit de charge.  



  Plusieurs formes d'exécution de l'objet de    l'invention sont     représentées,    à titre d'exem  ple, au dessin annexé, dans lequel:  Les fig. 1 à 4 montrent divers schémas  d'installations de distribution électriques;  La fig. 5 montre une forme d'exécution  particulière de machine dynamoélectrique;  La fig. 6 montre une variante de détail  en vue schématique.  



  Dans la forme d'exécution représentée à  la,     fig.    1, on a prévu un     commutateur-inver-          seur    10 de toute forme habituelle pour relier  une     source    d'un potentiel de réglage auxi  liaire 12 aux enroulements de champ d'une  machine dynamoélectrique 18, par exemple,  à l'enroulement de champ de commutation 14  et à l'enroulement de     champ-série    16 de la  machine dynamoélectrique 18, afin d'assurer  une excitation auxiliaire de ces enroulements  de champ dans toutes les conditions, de fa  çon à pouvoir facilement régler la polarité ré  siduelle des     pièces    polaires auxquelles ces en  roulements sont associés, et par suite à déter  miner facilement.

   la polarité aux bornes de la  machine dynamoélectrique 18.  



  Dans l'exemple     représenté    à la     fig.    1, la  machine dynamoélectrique 18 est constituée  par une     génératrice    à courant continu du  type à champ transversal ayant un induit 20  auquel sont associés des balais d'excitation  auxiliaires     court-circuités    21 et 22, et des     ba-          balais    de circuit de charge principaux 23 et  24.

   Les balais de circuit de charge principaux  23 et 24 sont connectés en série avec l'enrou  lement de champ de commutation 14, l'enrou  lement de champ-série 16 et les connexions  de     bornes    26 et 28 de la machine     dynamo-          électrique    pour la connexion avec une charge,  comprenant ici une électrode de soudage 30  et une     pièce    31 sur laquelle une soudure doit  être exécutée.  



  Pour faire tourner l'induit 20 de la géné  ratrice 18, le rotor 32 d'un moteur électri  que 33 peut être relié à l'induit 20 par l'in  termédiaire d'un arbre 34. Les enroulements  primaires 35, 36 et 37 du moteur 33 qui est  représenté ici comme moteur à courant     alter-          natif    polyphasé peuvent comporter, chacun,  des sections séparées     35a    et     35b,    pour pouvoir      facilement relier le     moteur    à des sources de  courant de voltages différents.  



  La source d'excitation auxiliaire 12 est  constituée dans     ce    cas par un transformateur  de réglage 40 ayant un enroulement primaire  41 relié aux sections     35b    et     36b    des enroule  ments primaires subdivisés du moteur     33,    de  sorte qu'une connexion     différente    des enroule  ments du     moteur    pour les relier à une source  de potentiel différent n'affecte pas l'enrou  lement primaire 41 du transformateur.  



  Un enroulement secondaire 42 est relié à  des moyens redresseurs     44,    afin de réaliser  une source de courant à sens unique pour  l'excitation auxiliaire de l'enroulement de  commutation 14 et de l'enroulement-série 16  de la machine dynamoélectrique 18 par l'in  termédiaire du commutateur-inverseur 10 et  d'une résistance limitatrice de courant 45.  Les moyens redresseurs 44 peuvent être de  tout type voulu et être constitués, par exem  ple, par plusieurs éléments redresseurs 46 re  liés en pont, comme représenté.  



  On voit qu'en prévoyant une pareille  source d'excitation auxiliaire pour les enrou  lements de champ 14 et 16 de la     génératrice     18, la polarité du magnétisme résiduel des  pièces polaires auxquelles sont associés les  enroulements 14 et 16, peut facilement être  maintenue comme déterminée par la position  du commutateur, quand     bien    même elle sera  passagèrement renversée par le contact de  l'électrode de soudage 30 avec l'électrode de  soudage d'une machine dynamoélectrique  ayant un voltage en circuit ouvert plus élevé.

    On voit en outre que, grâce au     commutateur-          inverseur    10 relié à la source d'excitation  auxiliaire 12, lorsqu'on voudrait renverser  la polarité de bornes de la machine     dynamo-          électrique    18 intentionnellement, on n'a qu'à  actionner le commutateur-inverseur 10 et  renverser la direction du courant d'excitation  auxiliaire envoyé à l'enroulement de commu  tation 14 et à l'enroulement-série 16, de fa  çon à éliminer complètement la nécessité de  prévoir le commutateur-inverseur de cons  truction lourde dont on avait besoin jusqu'à    présent dans le     circuit    de charge de     machines     dynamoélectriques de ce genre.  



  Dans la forme d'exécution représentée à la  fig. 2, on a prévu un enroulement de champ       auxiliaire    séparé 47 en combinaison avec  l'enroulement de commutation 14 et l'enroule  ment de champ-série 16 de la     machine     dynamoélectrique 18, et le courant d'excita  tion est envoyé dans cet enroulement à par  tir de la source d'excitation auxiliaire 12 au  moyen du commutateur-inverseur 10 et de  la résistance limitatrice de courant 45, au lieu  des enroulements de champ principaux 14 et  16 comme à la fig. 1, en utilisant encore le       commutateur    10 pour     l'inversion    de la pola  rité résiduelle comme auparavant.  



  Dans la forme d'exécution représentée à  la fig. 3, on a prévu des moyens pour régler  la polarité résiduelle d'une machine     dynamo-          électrique    18 qui est disposée pour être ac  tionnée par un moteur à courant continu 50,  dont l'induit 51 commande l'induit 20 de la  machine     dynamoélectrique    par l'intermé  diaire d'un arbre 53. Les balais 54 et 55 du  moteur 50 sont reliés à une source de cou  rant     continu    appropriée comme représenté.  



  Afin d'obtenir un potentiel de .réglage  pour l'enroulement d'excitation     auxiliaire    47  qui est associé à l'enroulement de     champ-          série    16 et à l'enroulement de champ de com  mutation 14 de la machine     dynamo-électri-          que    18, on utilise une     résistance    de com  mande 56 couplée en série avec l'enroulement  de champ en dérivation 57 du moteur de  commande 50 avec la     source    d'énergie à cou  rant continu.

   L'enroulement d'excitation  auxiliaire 47 est relié en parallèle à la résis  tance de     commande    56 au moyen     d'un        com-          mutateur-inverseur    10, de     sorte    qu'un poten  tiel de réglage sensiblement constant peut être  appliqué à l'enroulement d'excitation auxi  liaire 47 pour commander 1a polarité rési  duelle des pièces polaires de champ de la       machine        dynamoélectrique    18.

   On verra  qu'en     actionnant    le     commutateur-inverseur     10, on peut à volonté renverser     facilement     la polarité résiduelle et par     conséquent    la  polarité des     bornes    de la     machine.         Dans la forme d'exécution     représentée    à la  fig. 4, on a prévu des connexions pour l'appli  cation d'un potentiel de commande à l'en  roulement d'excitation auxiliaire 47 d'une  machine dynamoélectrique 18, dont l'induit  20 est actionné par un moteur à gaz 58 au  moyen d'un arbre 59.

   Des connexions sont  prévues entre l'enroulement 47 et la     batterie     d'allumage 60 du moteur à gaz 58, du     côté     de charge d'un disjoncteur électrique 61 re  lié de façon habituelle à la génératrice 62  associée au moteur à gaz 58. Dans ce cas, le  circuit d'excitation s'étend de la terre 67 par  le conducteur 68, la batterie 60, le conduc  teur 69, le disjoncteur 61, le conducteur 70,  le commutateur-inverseur 10, le conducteur  71, l'enroulement de champ auxiliaire 47, le  conducteur 72, le commutateur-inverseur 1.0  à la terre 78, de façon à alimenter de façon  constante l'enroulement 47 et à déterminer  ainsi la polarité du magnétisme résiduel de  la machine dynamoélectrique.  



  En ce qui concerne les formes d'exécution  représentées aux fig. 3 et 4, on pourrait aussi  relier la source d'excitation auxiliaire 12 di  rectement aux enroulements de champ 14 et  16 de 1a machine comme représenté à la       fig.    1, au lieu d'utiliser un enroulement de  champ auxiliaire 47 pour déterminer et com  mander la polarité de la machine.  



  Il résulte de la description qui précède,  que grâce aux moyens décrits la polarité des  connexions de bornes d'une machine     dynamo-          électrique,    particulièrement du type à champ  transversal, peut. non seulement être détermi  née par contrainte, mais aussi être facilement.  renversée à volonté.

   Comme aucune interrup  tion du circuit de charge n'est demandée pour  procéder à l'inversion des connexions de  bornes de la machine dynamoélectrique, on  peut se passer de     commutateurs-inverseurs    de  lourde construction jugés nécessaires jusqu'à  présent dans les connexions de circuit de  charge, alors que de simples interrupteurs à  action     brusque    de petite capacité et de cons  truction légère peuvent être utilisés, de sorte  qu'on peu ainsi réaliser une réduction consi  dérable du prix de .revient et une grande com-         modité    dans le service de la machine     dynamo-          électrique.     



  Il est à noter qu'en prévoyant des moyens  d'excitation auxiliaires     conjointement    avec les  enroulements de champ d'une machine  dynamoélectrique, et particulièrement en  connexion avec des machines     dynamoélectri-          ques    du type à champ transversal, comme       susdécrit,    on ne s'est nullement proposé d'ef  fectuer ainsi une modification quelconque des  caractéristiques de débit de celles-ci. Le but  de l'invention est simplement de renverser ou  de maintenir la polarité résiduelle de la ma  chine dynamoélectrique dont les enroule  ments de champ principaux sont le facteur  de commande essentiel pour déterminer les  caractéristiques de débit de la machine dans  l'alimentation de la charge.  



  Bien que les formes d'exécution décrites  fonctionnent de façon efficace pour détermi  ner et régler la polarité aux bornes d'une gé  nératrice de courant, leur fonctionnement,  par suite de l'accroissement du flux à travers  les pièces polaires, entraîne un accroissement  du courant de circulation dans l'induit, lequel  est induit par là dans le circuit des balais  auxiliaires. Dans quelques cas, l'accroisse  ment du courant de circulation dans le circuit  des balais auxiliaires peut même prendre une  valeur telle qu'il provoque des     étincelles    in  désirables aux balais lorsque la     génératrice     marche à vide et qu'il affecte d'une manière  défavorable la stabilité de fonctionnement de  la génératrice lorsqu'elle marche en charge.  



  Dans ces conditions, il convient d'utiliser  un effet différentiel dans la réluctance de  l'entrefer dans une     génératrice    du type à  champ transversal pour empêcher qu'une  excitation auxiliaire d'un enroulement de  champ polaire ne puisse provoquer un accrois  sement dudit courant circulant lorsque la gé  nératrice marche à vide.  



  La génératrice ou machine     dynamo-          électrique    du type à champ transversal re  présenté à la     fig.    5 comporte un bâti 111  dans lequel sont logées des pièces polaires  113 et 115 comprenant des portions princi  pales 131 et<B>133</B> autour desquelles sont dis-      posées les bobines de     champ-série    16 et 16',  ainsi que des portions élargies 125 et 127  adjacentes à l'induit 20 qui sont disposées  par rapport à l'induit 20, de telle manière       que    les     entrefers    129 et 130 qui en séparent  les portions 125 et 127 peuvent avoir une lar  geur allant en augmentant graduellement  dans la direction de rotation de l'induit.  



  Les balais principaux 23 et 24 de l'in  duit 20 sont reliés aux bobines de     champ-          série    16 et 16' et aux bobines de champ de  commutation 14 et 14' pour le couplage à un  circuit de charge qui comprend une électrode  de soudage 30 et une pièce à souder 31.

   Les  balais auxiliaires 21 et 22 sont normalement  reliés ensemble par     un    conducteur 138 pour  former un chemin pour un courant de circu  lation d'induit qui y est induit lorsque les  conducteurs de l'induit     intersectent    le flux  résiduel des     pièces        polaires    indiqué par les  lignes pointillées     (P-1.    Ce courant de circula  tion de l'induit produit à son tour un flux       magnétique    transversal qui traverse les por  tions de sabots 125 et 127 respectivement, et  également une partie de l'induit comme re  présenté par la ligne pointillée 0-2, et induit  un voltage entre les balais principaux 23  et 24.

      Conformément à la     construction    de géné  ratrices à champ transversal, des pièces ma  gnétiques de dérivation 151 et 153 de la gé  nératrice 18 sont munies de bobines d'amor  tissement à court-circuit 154 et 155, respec  tivement, et mises en relation de connexion  avec la portion 127 de la pièce polaire 115  au moyen de boulons 156 qui passent par les       pièces    de dérivation et sont vissés dans la  portion 127. Des ressorts à boudin 157 sont  placés sur les boulons 156 pour solliciter  électriquement les     pièces    de dérivation 151 et.

    153 en contact avec la     portion    127, tout en  permettant leur réglage     relatif    par rapport  à la portion 125 .de la     pièce    polaire 113 au  moyen d'une tige filetée commune     rotative     158 engagée par des filetages inverses dans  des extensions 159 et 160 des pièces de déri  vation 151 et 153, respectivement.    Dans une variante de détail     représentée    à  la     fig.    6, les portions 163 et 165 des pièces  polaires sont munies de surfaces incurvées  adjacentes à l'induit 20 et concentriques à  la surface périphérique de celui-ci, mais  ayant des parties 167, 168 et 170, 171 res  pectivement de rayons de courbure diffé  rents.

   On obtient ainsi des entrefers 173,  174 et 175, 176, respectivement qui sont     con-          centriques    à l'induit; mais présentent des lar  geurs différentes, pour occasionner un ac  croissement de la     réluctance    de l'entrefer dans  le sens de la rotation de l'induit et pour coo  pérer avec l'excitation de l'enroulement de  champ augmentée, afin de provoquer une  commande de polarité d'une génératrice à  champ transversal sans accroissement indu du  courant d'induit en marche à vide.  



  Pour une compréhension complète, on  notera que dans une génératrice du type à  champ transversal, comme     représenté    à la       fig.    5,     i1    y aura un courant de circulation i  passant entre les balais auxiliaires 21 et 22,  lorsque la génératrice marche à vide.

   En tant  que     ce    courant est induit par les conducteurs  de l'induit     intersectant    le flux magnétique  résiduel des     pièces    polaires 113 et 115, dont  la trajectoire est indiquée par     1a    ligne poin  tillée 0-1, on comprendra qu'en prévoyant  pour un enroulement de champ une excita  tion     auxiliaire    déterminant une polarité, il y  aurait     normalement    un accroissement du flux       (P-1    dû -à l'excitation augmentée, et par con  séquent, un courant de circulation augmenté  dans l'induit en marche à vide.

   Alors qu'il a  été trouvé     qu'une        excitation    auxiliaire d'un  enroulement de champ était essentielle pour  empêcher une inversion accidentelle, et pour  permettre à volonté une inversion facile de la  polarité de bornes d'une génératrice du type  à champ transversal,

   on a trouvé que l'ac  croissement encouru de     ce    fait par le courant  de circulation dans     l'induit    en marche à vide  était dans bien des cas tellement grand qu'il  se produisait des     étincelles    excessives aux       balais    auxiliaires 21 et 22 en marche à vide  et     réduisait        considérablement    la stabilité de la  génératrice en charge.

   En utilisant des por-      Lions de pièce polaire 125 et 127 pour former  des entrefers 129 et<B>130,</B> respectivement, qui  ont une     réluctance    augmentant à partir de la  pointe avant vers la pointe arrière dans le  sens de la rotation comme indiqué aux     fig.    5  et 6 du dessin, il est possible d'obtenir une  excitation auxiliaire des enroulements de  champ d'une génératrice du type à champ  transversal et de déterminer ainsi facilement  la polarité des bornes de la génératrice, sans  cependant augmenter de façon appréciable le  courant de circulation dans l'induit en marche  à vide.

   De     cette    manière, on obvie à la for  mation d'étincelles     excessives    aux balais auxi  liaires et à une usure du collecteur, et la sta  bilité de :la génératrice se trouve visiblement  augmentée dans les conditions de marche en  charge.



  Electrical energy distribution installation. The present invention relates to an installation for distributing electrical energy and its main aim is to determine the polarity of the flow terminals of a dynamoelectric machine used in such an installation.



  In electrical distribution installations, it is particularly desirable to prevent accidental reverse polarity of the terminals of certain types of dynamoelectric machines used therein, and it is further desirable in some cases to provide for reverse polarity. at will, of the polarity of the terminals of such dynamoelectric ma chines.

   Maintaining a desired polarity of the terminals is particularly desirable for generators which are used in arc welding installations, since in many cases this results from an inversion of the polarity of the terminals of a welding generator. arc welding work is very unsatisfactory in that the change in the direction of the magnetic field surrounding the arc causes the arc to "blow out", resulting in spattering of molten welding metal.

   Under other conditions, however, it is often also desirable to intentionally reverse the polarity of the terminals of an arc welding generator from the conventional polarity, as, for example, when there is welding. thin materials or aluminum, and using hard pore rods in certain alloys and non-ferrous.



  Arrangements for reversing the polarity of terminals of dynamoelectric machines of this kind have heretofore generally included multi-pole line switches for changing the external connections of the machine. However, these arrangements have not been satisfactory, because the switch must conduct the full charge current and must therefore be of relatively heavy construction and operate with a very high contact pressure.

   Such a construction requires a relatively high force to actuate the switch, so that the switch must be mounted in a particularly rigid manner, resulting in a subsequent increase in its manufacturing cost.



  It has also been found that dynamo-electric machines which do not have a shunt field winding to help establish and maintain the main magnetic flux of the machine, are particularly susceptible to inversion of the machine. po larity of residual magnetism and can therefore very often be the seat of the establishment of a terminal polarity opposite to that determined by the position of the polarity reversing switch.

   This occurs particularly in cross-field type generators which normally have a lower open circuit terminal voltage than welding generators of other types, so that accidental contact of the electrode of a welding generator of the cross-field type with the electrode of a welding machine of a type having a higher voltage in open circuit will cause a reverse current to flow through the load circuit of the cross-field generator , thus reversing its residual polarity.



  The object of the present invention is therefore to achieve easy adjustment of the polarity of a dynamoelectric machine of the transverse field type by the use of auxiliary adjustment means.



  The object of the present invention is an installation for the distribution of electric energy comprising a dynamo electric machine having a plurality of field windings in combination with a switching device arranged to connect an auxiliary direct current source to a winding of the field. field of the dynamo-electric machine to determine the polarity of its load circuit terminals.



  Several embodiments of the object of the invention are shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which: FIGS. 1 to 4 show various diagrams of electrical distribution installations; Fig. 5 shows a particular embodiment of a dynamoelectric machine; Fig. 6 shows a detailed variant in schematic view.



  In the embodiment shown in, fig. 1, a change-over switch 10 of any usual form has been provided for connecting a source of an auxiliary adjustment potential 12 to the field windings of a dynamoelectric machine 18, for example, to the field winding. switching 14 and field winding-series 16 of the dynamoelectric machine 18, in order to ensure an auxiliary excitation of these field windings under all conditions, so that the residual polarity of the pole pieces to which can be easily adjusted. these in bearings are associated, and therefore to be determined easily.

   the polarity at the terminals of the dynamoelectric machine 18.



  In the example shown in FIG. 1, the dynamoelectric machine 18 is constituted by a direct current generator of the transverse field type having an armature 20 with which are associated short-circuited auxiliary excitation brushes 21 and 22, and main load circuit brushes 23 and 24.

   The main load circuit brushes 23 and 24 are connected in series with the switching field winding 14, the field-series winding 16 and the terminal connections 26 and 28 of the dynamo-electric machine for the connection with a load, comprising here a welding electrode 30 and a part 31 on which welding is to be performed.



  To rotate the armature 20 of the generator 18, the rotor 32 of an electric motor 33 can be connected to the armature 20 by means of a shaft 34. The primary windings 35, 36 and 37 The motor 33 which is shown here as a polyphase AC motor may each have separate sections 35a and 35b, in order to be able to easily connect the motor to current sources of different voltages.



  The auxiliary excitation source 12 is in this case constituted by a control transformer 40 having a primary winding 41 connected to the sections 35b and 36b of the subdivided primary windings of the motor 33, so that a different connection of the motor windings to connect them to a source of different potential does not affect the primary winding 41 of the transformer.



  A secondary winding 42 is connected to rectifier means 44, in order to provide a one-way current source for the auxiliary excitation of the switching winding 14 and of the series winding 16 of the dynamoelectric machine 18 by the via the change-over switch 10 and a current limiting resistor 45. The rectifier means 44 can be of any desired type and be constituted, for example, by several rectifier elements 46 re linked in a bridge, as shown.



  It can be seen that by providing such an auxiliary excitation source for the field windings 14 and 16 of the generator 18, the polarity of the residual magnetism of the pole pieces with which the windings 14 and 16 are associated, can easily be kept as determined. by the position of the switch, even though it will be momentarily reversed by the contact of the welding electrode 30 with the welding electrode of a dynamoelectric machine having a higher open circuit voltage.

    It can also be seen that, thanks to the change-over switch 10 connected to the auxiliary excitation source 12, when one wishes to reverse the polarity of terminals of the dynamo-electric machine 18 intentionally, one only has to actuate the switch -inverter 10 and reverse the direction of the auxiliary excitation current sent to the switching winding 14 and to the series winding 16, so as to completely eliminate the need to provide the heavy-duty inverter-switch which until now there was a need for dynamoelectric machines of this kind in the charging circuit.



  In the embodiment shown in FIG. 2, a separate auxiliary field winding 47 is provided in combination with the switching winding 14 and the field-series winding 16 of the dynamoelectric machine 18, and the excitation current is fed through this winding to by firing the auxiliary excitation source 12 by means of the change-over switch 10 and the current limiting resistor 45, instead of the main field windings 14 and 16 as in FIG. 1, again using switch 10 for reversing the residual polarity as before.



  In the embodiment shown in FIG. 3, means are provided for adjusting the residual polarity of a dynamoelectric machine 18 which is arranged to be actuated by a direct current motor 50, the armature 51 of which controls the armature 20 of the dynamoelectric machine by the intermediary of a shaft 53. The brushes 54 and 55 of the motor 50 are connected to a suitable direct current source as shown.



  In order to obtain a setting potential for the auxiliary excitation winding 47 which is associated with the series field winding 16 and the switching field winding 14 of the dynamo-electric machine 18 A control resistor 56 is used coupled in series with the shunt field winding 57 of the drive motor 50 with the direct current power source.

   The auxiliary excitation winding 47 is connected in parallel with the control resistor 56 by means of a reversing switch 10, so that a substantially constant adjustment potential can be applied to the winding d. Auxiliary excitation 47 to control the residual polarity of the field pole pieces of the dynamoelectric machine 18.

   It will be seen that by actuating the change-over switch 10, one can easily reverse the residual polarity and consequently the polarity of the terminals of the machine at will. In the embodiment shown in FIG. 4, connections are provided for the application of a control potential to the auxiliary excitation bearing 47 of a dynamoelectric machine 18, the armature 20 of which is actuated by a gas engine 58 by means of of a tree 59.

   Connections are provided between the winding 47 and the ignition battery 60 of the gas engine 58, on the load side of an electric circuit breaker 61 re usually linked to the generator 62 associated with the gas engine 58. In this case, the excitation circuit extends from earth 67 through conductor 68, battery 60, conductor 69, circuit breaker 61, conductor 70, change-over switch 10, conductor 71, the winding of auxiliary field 47, conductor 72, reversing switch 1.0 to earth 78, so as to constantly supply winding 47 and thus to determine the polarity of the residual magnetism of the dynamoelectric machine.



  As regards the embodiments shown in FIGS. 3 and 4, one could also connect the auxiliary excitation source 12 directly to the field windings 14 and 16 of the machine as shown in FIG. 1, instead of using an auxiliary field winding 47 to determine and control the polarity of the machine.



  It follows from the foregoing description, that thanks to the means described the polarity of the terminal connections of a dynamo-electric machine, particularly of the transverse field type, can. not only to be determined by constraint, but also to be easily. overturned at will.

   As no interruption of the load circuit is required to effect the reversal of the terminal connections of the dynamoelectric machine, it is possible to dispense with the heavy-duty change-over switches considered necessary heretofore in the circuit connections of the generator. load, whereas simple snap-action switches of small capacity and light construction can be used, so that a considerable reduction in the cost of return can be achieved and great convenience in the service of the load. dynamo-electric machine.



  It should be noted that by providing auxiliary excitation means together with the field windings of a dynamoelectric machine, and particularly in connection with dynamoelectric machines of the transverse field type, as described above, it is not necessary to no proposal is made to effect any modification of the flow characteristics thereof. The object of the invention is simply to reverse or maintain the residual polarity of the dynamoelectric machine whose main field windings are the essential controlling factor for determining the flow characteristics of the machine in the supply to the load. .



  Although the described embodiments work effectively to determine and adjust the polarity across a current generator, their operation, due to the increased flux through the pole pieces, results in an increase in the voltage. current circulating in the armature, which is thereby induced in the circuit of the auxiliary brushes. In some cases, the increase in the circulating current in the auxiliary brush circuit may even take on such a value as to cause undesirable sparks to the brushes when the generator is running empty and adversely affect the brushes. the operational stability of the generator when it is running under load.



  Under these conditions, it is advisable to use a differential effect in the reluctance of the air gap in a generator of the transverse field type to prevent an auxiliary excitation of a polar field winding from causing an increase in said circulating current. when the generator is running empty.



  The generator or dynamo-electric machine of the transverse field type shown in FIG. 5 comprises a frame 111 in which are housed pole pieces 113 and 115 comprising main portions 131 and <B> 133 </B> around which are arranged the field-series coils 16 and 16 ', as well as widened portions 125 and 127 adjacent to the armature 20 which are arranged relative to the armature 20, such that the air gaps 129 and 130 which separate the portions 125 and 127 therefrom may have a width which gradually increases in the direction of rotation of the armature.



  Main brushes 23 and 24 of lead 20 are connected to series field coils 16 and 16 'and to switching field coils 14 and 14' for coupling to a load circuit which includes a welding electrode 30 and a piece to be welded 31.

   The auxiliary brushes 21 and 22 are normally connected together by a conductor 138 to form a path for an armature circulating current induced therein when the armature conductors intersect the residual flux of the pole pieces indicated by the dotted lines. (P-1. This armature circulating current in turn produces a transverse magnetic flux which passes through the shoe portions 125 and 127 respectively, and also part of the armature as shown by the dotted line 0 -2, and induces a voltage between the main brushes 23 and 24.

      In accordance with the construction of transverse field generators, bypass magnetic parts 151 and 153 of generator 18 are provided with short-circuit damping coils 154 and 155, respectively, and put into connection relation with the portion 127 of the pole piece 115 by means of bolts 156 which pass through the branch pieces and are screwed into the portion 127. Coil springs 157 are placed on the bolts 156 to electrically urge the branch pieces 151 and.

    153 in contact with the portion 127, while allowing their relative adjustment with respect to the portion 125 .of the pole piece 113 by means of a common rotary threaded rod 158 engaged by reverse threads in extensions 159 and 160 of the derivative 151 and 153, respectively. In a variant of detail shown in FIG. 6, the portions 163 and 165 of the pole pieces are provided with curved surfaces adjacent to the armature 20 and concentric with the peripheral surface thereof, but having parts 167, 168 and 170, 171 respectively with radii of different curvature. annuities.

   One thus obtains air gaps 173, 174 and 175, 176, respectively which are concentric to the armature; but have different widths, to cause an increase in the reluctance of the air gap in the direction of rotation of the armature and to cooperate with the excitation of the increased field winding, in order to cause a control of polarity of a generator with transverse field without undue increase of the armature current in idle operation.



  For a complete understanding, it will be noted that in a generator of the transverse field type, as represented in FIG. 5, there will be a circulating current i passing between the auxiliary brushes 21 and 22, when the generator is running empty.

   As this current is induced by the conductors of the armature intersecting the residual magnetic flux of the pole pieces 113 and 115, the path of which is indicated by the dotted line 0-1, it will be understood that by providing for a winding of field an auxiliary excitation determining a polarity, there would normally be an increase in flux (P-1 due to the increased excitation, and consequently, an increased circulating current in the armature in idle mode.

   While it has been found that auxiliary excitation of a field winding is essential to prevent accidental reversal, and to allow easy reversal of the terminal polarity of a transverse field type generator at will,

   it was found that the increase thus incurred by the circulating current in the armature in idle operation was in many cases so great that excessive sparks occurred at the auxiliary brushes 21 and 22 in idle operation and considerably reduced the stability of the generator under load.

   Using pole piece portions 125 and 127 to form air gaps 129 and <B> 130, </B> respectively, which have a reluctance increasing from the forward tip to the back tip in the direction of rotation as shown in fig. 5 and 6 of the drawing, it is possible to obtain an auxiliary excitation of the field windings of a generator of the transverse field type and thus to easily determine the polarity of the terminals of the generator, without however appreciably increasing the current of the generator. circulation in the armature when idling.

   In this way, the formation of excessive sparks at the auxiliary brushes and wear of the commutator are obviated, and the stability of the generator is visibly increased under load operating conditions.

 

Claims (1)

REVENDICATION Installation de distribution d'énergie électrique comportant une machine dynamo électrique ayant une pluralité d'enroulements de champ, caractérisée par la combinaison de cette machine dynamoélectrique avec un dis positif commutateur disposé pour relier une source de courant continu auxiliaire à un en roulement de champ de la machine pour dé terminer la polarité de ses bornes de circuit dé charge. SOUS-REVENDICATIONS 1 Installation suivant la revendication, ca ractérisée en ce que le dispositif commu tateur relie la source de courant continu auxiliaire à un enroulement de champ auxiliaire qui est associé aux enroulements de champ principaux de la machine. CLAIM Electrical energy distribution installation comprising an electric dynamo machine having a plurality of field windings, characterized by the combination of this dynamoelectric machine with a switch device arranged to connect an auxiliary direct current source to a rolling field machine to determine the polarity of its load circuit terminals. SUB-CLAIMS 1 Installation according to claim, charac terized in that the switching device connects the auxiliary direct current source to an auxiliary field winding which is associated with the main field windings of the machine. 2 Installation suivant la revendication, ca ractérisée en ce que le dispositif commu tateur relie la source de courant continu auxiliaire aux enroulements de champ principaux de la machine. 3 Installation suivant la revendication, dans laquelle la machine dynamoélectrique est du type à champ transversal avec une pluralité de balais associés à son induit y compris des balais auxilaires court- circuités disposés de façon à former un chemin pour un courant d'induit de ma gnétisation transversale, une paire de ba lais principaux disposés en quadrature avec ces balais auxiliaires et reliés en série avec les enroulements de champ princi paux de la machine, 2 Installation according to claim, charac terized in that the switching device connects the auxiliary direct current source to the main field windings of the machine. 3 Installation according to claim, wherein the dynamoelectric machine is of the transverse field type with a plurality of brushes associated with its armature including short-circuited auxiliary brushes arranged so as to form a path for an armature current of magnetization transverse, a pair of main beams arranged in quadrature with these auxiliary brushes and connected in series with the main field windings of the machine, le dispositif commu tateur consistant en un commutateur- inverseur disposé pour relier la source de courant continu auxiliaire aux enroule ments de champ principaux, afin de dé terminer la direction de circulation du courant d'induit de magnétisation trans versale. 4 Installation suivant la revendication, dans laquelle l'induit de 1a machine dynamoélectrique est relié au rotor d'un moteur à courant alternatif ayant un en roulement primaire, la source de courant continu auxiliaire étant reliée à l'enrou lement primaire du moteur à courant al ternatif. the switching device consisting of a reversing switch arranged to connect the auxiliary direct current source to the main field windings, in order to determine the direction of flow of the transverse magnetizing armature current. 4 Installation according to claim, wherein the armature of the dynamoelectric machine is connected to the rotor of an AC motor having a primary bearing, the auxiliary DC source being connected to the primary winding of the current motor. alternate. 5 Installation suivant la revendication et la sous-revendication 4, caractérisée en ce que la source de courant continu auxi liaire comprend des moyens redresseurs. 6 Installation suivant la revendication, dans laquelle l'induit de la machine dynamo- électrique est commandé par un moteur à courant continu ayant un enroulement de champ en dérivation, une résistance de commande étant reliée en série avec cet enroulement, 5 Installation according to claim and sub-claim 4, characterized in that the auxiliary direct current source comprises rectifying means. 6 Installation according to claim, wherein the armature of the dynamo-electric machine is controlled by a direct current motor having a field winding in shunt, a control resistor being connected in series with this winding, et le dispositif commutateur reliant de manière réversible l'enroule ment de champ auxiliaire et ladite résis tance de commande, afin d'obtenir un cou rant d'excitation pour déterminer la pola rité des bornes. 7 Installation suivant la revendication, dans laquelle l'induit de la machine dynamo- électrique est commandé par un moteur à gaz, la source de courant continu auxi liaire étant constituée par un circuit d'allumage avec une batterie pour ledit moteur, et le dispositif commutateur re liant l'enroulement de champ auxiliaire de la machine à ladite batterie. and the switching device reversibly connecting the auxiliary field winding and said control resistor, in order to obtain an excitation current for determining the polarity of the terminals. 7 Installation according to claim, wherein the armature of the dynamo-electric machine is controlled by a gas engine, the auxiliary direct current source being constituted by an ignition circuit with a battery for said engine, and the device. switch connecting the auxiliary field winding of the machine to said battery. 8 Installation suivant la revendication, ca ractérisée en ce que les pièces polaires de la machine dynamoélectrique ,sont dis posées par rapport à l'induit de la ma chine, de façon à former entre ces parties des entrefers de réluctance variable et ayant pour effet d'empêcher que l'excita tion auxiliaire de l'enroulement de champ disposé sur lesdites pièces polaires ne vienne augmenter le courant d'induit de la machine en marche à vide. 9 Installation suivant la revendication et la sous-revendication 8, 8 Installation according to claim, ca ractérisée in that the pole pieces of the dynamoelectric machine are arranged relative to the armature of the machine, so as to form between these parts air gaps of variable reluctance and having the effect of 'prevent the auxiliary excitation of the field winding disposed on said pole pieces from increasing the armature current of the machine in idle mode. 9 Installation according to claim and sub-claim 8, caractérisée en ce que les pièces polaires de la machine com portent des portions avec des surfaces in curvées qui sont excentriques par rapport à la surface périphérique de l'induit, de façon à former des entrefers de largeurs différentes. 10 Installation suivant la revendication et les sous-revendications 8 et 9, caractérisée en ce que les entrefers auxdites portions de surface polaire ont une réluctance sen- siblement plus élevée au bord arrière de celles-ci qu'au bord avant dans le sens de rotation du rotor. characterized in that the pole pieces of the machine comprise portions with curved surfaces which are eccentric with respect to the peripheral surface of the armature, so as to form air gaps of different widths. 10 Installation according to claim and sub-claims 8 and 9, characterized in that the air gaps at said polar surface portions have a significantly higher reluctance at the rear edge thereof than at the front edge in the direction of rotation. of the rotor. 11 Installation suivant la revendication et la sous-revendication 8, caractérisée en ce que les surfaces actives des pièces polaires comportent des parties de surface polaire incurvée étagées sensiblement concentri ques à la surface périphérique de l'induit de façon à former des entrefers de réluc tance allant en augmentant dans le sens de rotation de l'induit. 11 Installation according to claim and sub-claim 8, characterized in that the active surfaces of the pole pieces comprise curved pole surface parts stepped substantially concentric with the peripheral surface of the armature so as to form reluctance air gaps increasing in the direction of rotation of the armature. 12 Installation suivant la revendication et la sous-revendication 8, caractérisée en ce que les pièces polaires de la machine forment avec le rotor de celle-ci un en- trefer d'une réluctance allant en augmen tant graduellement dans le sens de rota tion de l'induit. 12 Installation according to claim and sub-claim 8, characterized in that the pole pieces of the machine form with the rotor of the latter a gap of a reluctance going up gradually in the direction of rotation of the armature.
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