Dispositif de régulation d'au moins une génératrice électrique. Dans certains dispositifs de régulation des P-énératrices d'une centrale, on superpose au réglage primaire assuré par les régulateurs dont les turbines sont équipées un réglage ayant pour effet de modifier la compensation (les régulateurs des turbines. Il est en effet nécessaire d'assurer le réglage de la centrale par rapport au réseau auquel elle est connec tée et également d'assurer la répartition des charges des génératrices de la centrale con formément à leur programme respectif.
Un régulateur secondaire agit. générale ment sur le servomoteur qui déplace le point de réglage du régulateur primaire par des impulsions à cadence constante clé durée pro portionnelle à l'écart de réglage. L'écart de réglage est l'écart qui existe entre la valeur prescrite de la grandeur de réglage et la valeur actuelle de cette grandeur.
(Dans le cas d'un réglage de puissance, cet écart. est celui qui existe entre la puissance que la génératrice devrait fournir et celle qu'elle fournit actuelle ment; dans le cas d'un réglage de fréquence, cet écart est celui qui existe entre la fréquence imposée à la génératrice et sa fréquence actuelle;
dans le cas d'un réglage mixte fré- quence-puissance, cet écart est de la forme <I>_J P +</I> Ii <I>d F,</I> expression dans laquelle<I>d P</I> re présente l'écart de puissance -J F l'écart de fré quence, et Ii désigne une constante numérique.) Le servomoteur du régulateur primaire tournant à vitesse constante, il s'ensuit. qu'il déplace le point de réglage de ce régulateur d'une quantité d'autant plus grande qu'il fonctionne plus longtemps. Si les impulsions de commande ont une durée proportionnelle à l'écart de réglage, la vitesse moyenne de dé placement du point. de réglage du régulateur primaire se trouve asservie à la, valeur de cet écart.
-D'autre part, il existe des dispositifs, dé nommés convertisseprs de mesure , qui trans forment l'écart de réglage ou la. grandeur de réglage elle-même (puissance, fréquence, etc. ) en courant d'amplitude proportionnelle audit écart ou à ladite grandeur de réglage.
La présente invention, due à, M. Jacques Pelpel, a pour objet un dispositif de régula tion d'au moins une génératrice électrique dont un régulateur primaire comprend un servomoteur fonctionnant pendant un temps proportionnel à la valeur de l'écart à compen ser, ce dispositif étant caractérisé par un relais polarisé à deux contacts, dont l'un d'entre eux, suivant le signe de l'écart à compenser, se ferme, mettant en route, d'une part, le servomoteur susmentionné et, d'autre part, un dispositif générateur grâce auquel on ob tient une tension en dents de scie, que l'on oppose à la différence de potentiel produite;
aux bornes d'un enroulement d'excitation de ce relais, par le courant fourni par un conver tisseur de mesure associé à la génératrice, de façon à. ramener l'équipage mobile du relais dans sa position d'équilibre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux applications du dispositif objet de l'invention.
La fig. 1 représente une application du dispositif au réglage d'une génératrice.
La fig. 2 représente une application du dis positif au réglage de plusieurs génératrice d'une centrale, et dans laquelle les durées des impulsions de commande au servomoteur du régulateur primaire sont. proportionnelles à la -fois à l'écart de réglage de la centrale et à. l'écart de répartition des charges de chacune des génératrices de la centrale.
Sur la fig. 1, on a représenté en 1 un convertisseur de mesure qui engendre un cou rant continu dont l'intensité est proportion nelle à l'écart de réglage d'une grandeur à régler, et dont la polarité dépend du sens de cet écart. Le convertisseur 1. alimente un relais polarisé 2 comportant une armature mobile 2' et deux armatures fixes 3 et 4. Les contacts 2'-3 et 2'-4 sont ouverts lorsque aucun cou rant ne parcourt l'enroulement d'excitation du relais 2. Lorsque cet. enroulement d'excitation est parcouru par un courant, l'un des con tacts 2'-3 ou 2'-4 se ferme suivant la pola rité de ce courant. L'armature mobile 2' est reliée à l'un des pôles d'une source à courant continu 22.
L'armature fixe 3 est reliée à l'une des bornes du relais auxiliaire 5; l'armature fixe 4 est, reliée à l'une des bornes du relais auxiliaire 6. Chacune des autres bornes des relais auxiliaires 5 et 6 est reliée à l'autre pôle de la source 22 par l'intermédiaire d'un contact 20 commandé par une came 23. Le relais auxiliaire 5 comporte cinq contacts '7, 8, 9, 10, 11, normalement. ouverts lorsque ce relais n'est pas excité. Le relais auxiliaire 6 comporte également cinq contacts 12, 13, 14, 15, 16 normalement ouverts lorsque ce relais n'est pas excité.
Lorsque le contact 8 du relais 5 ou le con tact 13 du relais 6 est fermé, la tension de la source 17 est appliquée aux bornes du mo teur 18. Celui-ci, en tournant, entraîne un arbre 25 sur lequel sont calées les cames-<B>23</B> et. 24 et. le curseur 26 d'un potentiomètre 19 L'extrémité 27 du circuit cltt potentiomètre est reliée à l'une des bornes des contacts 10 et 14; l'extrémité 28 de ce circuit est reliée à l'une des bornes des contacts !) et 15. Cha cune des autres bornes des contacts 9 et 11 est reliée au pôle positif de la source 22; cha cune des autres bornes des contacts 10 et 15 est reliée au pôle négatif de cette source.
Lorsque les contacts 9 et<B>10</B> du relais 5 sont fermés, une polarité positive est appliquée à l'extrémité 28 du potentiomètre 19, et une polarité négative est. appliquée à l'extrémité 27 de ce potentiomètre. Lorsque, au contraire, les contacts 14 et 15 du relais 6 sont fermés, une polarité positive est appliquée à l'extré mité 27 du potentiomètre et une polarité né gative est appliquée à son extrémité 28.
La tension qui apparaît alors entre le cur seur 26 du potentiomètre et son extrémité 27 est appliquée, par l'intermédiaire d'une résis tance 29, aux bornes de l'enroulement d'exci tation du relais 2. La résistance 29 a une va leur importante, de façon que le circuit bran ché entre la. borne 27 et le curseur 26 du po tentiomètre 19 et contenant cette résistance soit parcouru par un courant très faible, de valeur négligeable par rapport. à, celle du courant qui parcourt ledit potentiomètre.
Le contact 7 du relais 5 et le contact 1\? du relais 6 sont. tous deux montés en dériva tion aux bornes du contact \?0. Ils servent à maintenir excités les relais 5 et 6 respective ment, lorsque le contact 20 s'ouvre lors de la rotation de la came 23, à condition bien en tendu que le contact ?'-3 on 2'-4 demeure fermé.
Le contact 11 du relais 5 et le contact 16 du relais 6 ferment le circuit du servomoteur (non représenté sur la figure) du régulateur primaire de la. génératrice à régler, de façon telle que ce servomoteur tourne dans un sens ou dans l'autre suivant la fermeture de l'un ou de l'autre de ces contacts.
Le fonctionnement du dispositif est le sui vant: Lorsque aucun courant n'est émis par le convertisseur 1, les contacts 2'-3 et \?'-4 du relais polarisé 2 sont, ouverts, ainsi que les contacts des relais 5 et 6, ceux-ci n'étant pas excités. Le moteur 18 est arrêté. Les cames '_'3 et 24 sont dans la position représentée sur la figare, la came 23 maintenant, fermé le contact 20, et la came 24 maintenant, ouvert le contact \'1. Aucune tension n'est appliquée aux bornes 27 et 28 du potentiomètre 19.
Lorsqu'il se produit un écart entre la. va leur de réglage de la grandeur agissant sur le convertisseur 1 et sa valeur actuelle, ledit con vertisseur émet un courant continu d'ampli tude proportionnelle à cet écart, le relais 2 est excité et ferme l'un ou l'autre de ses contacts suivant le signe de cet écart, par exemple le contact. 2'-3. Le relais 5 est. alors excité, puisque le contact 20 commandé par la came 23 est fermé. Les contacts 7, 8, 9, 10 et 11 de ce relais se ferment. Par suite de la. ferme ture du contact 8 en particulier, le moteur 18 est mis sous tension et se met à tourner, entraînant l'arbre 25. Le contact 20, com mandé par la. came 23, s'ouvre alors, mais le relais 5 continue à être excité par la ferme ture du contact 7.
Il restera ainsi excité tant que le contact 2'-3 restera. fermé. Par contre, l'ouverture de ce contact 20 empêche toute commande intempestive du relais 6 pendant la rotation de la. came 23. Le contact 21, com mandé par la. came 24, se ferme, assurant la mise sous tension du moteur 18 pendant une révolution complète de cette came, même si, entre temps, le contact 8 venait à s'ouvrir par suite de la désexcitation du relais 5 provo quée par l'ouverture du contact 2'-3.
La. tension de la. source à courant continu 22 est appliquée aux bornes 27 et 28 du po tentiomètre 19 par l'intermédiaire des contacts 9 et 10 du relais 5. La. borne 28 est. reliée au pôle positif de la source 22; la borne 27 est reliée à son pôle négatif.
La tension qui apparaît entre la borne 27 du potentiomètre et le curseur 26 croît régu lièrement puisque ce dernier est, entraîné, par l'intermédiaire de l'arbre 25, par le moteur 18. Les connexions de la borne 27 du potentio mètre et de son curseur 26 sont. établies de telle sorte que la polarité de cette tension continue est opposée à la différence de poten tiel produite, aux bornes de l'enroulement d'excitation du relais 2, par le courant engen dré par le convertisseur 1.
Lorsque la tension entre la borne 27 du potentiomètre et son curseur 26 atteint une valeur égale à la différence de potentiel pro duite, aux bornes de l'enroulement d'excita tion du relais 2, par le courant engendré par le convertisseur 1, le relais 2 n'est plus excité et. ouvre son contact. 2'-3. Le relais 5 revient alors au repos. Ce relais est donc resté en clenché pendant un temps proportionnel à la valeur du courant engendré par le convertis seur 1, c'est-à-dire pendant un temps propor tionnel à l'écart à compenser.
Le contact. 11 du relais 5 relié au circuit de commande du servomoteur du régulateur primaire est donc resté enclenché pendant un temps proportion nel à la valeur de l'écart à compenser. Le servomoteur du régulateur primaire restera donc en fonctionnement pendant cette durée; son action sera. donc proportionnelle à la va leur de l'écart à compenser.
La tension entre la borne 27 du potentio mètre 19 et son curseur 26 continuant à. croître par suite de la continuation du mouve ment de rotation de l'arbre 25, le relais 2 ferme alors son contact 2'-4, la bobine du relais étant parcourue par un courant inverse. Mais le relais 6 n'est pas excité, car le contact 20 demeure ouvert.
Lorsque l'arbre 25 a effectué une révolu tion complète, et que pendant ce mouvement l'écart a. été compensé, le moteur 18 s'arrête puisque le contact 21, qui ferme seul son cir cuit d'alimentation (les relais 5 et 6 ne sont plus excités par le relais 2, et leur contacts sont ouverts), vient à s'ouvrir.
Lorsque l'arbre 25 a effectué une révolu tion complète, et si pendant ce mouvement l'écart n'a pas été complètement compensé, le relais 5 continue à être excité par suite de la fermeture du contact 2'-3 du relais 2, et le moteur 18 continue à tourner, entraînant l'arbre 25 dans une autre révolution, jusqu'à la compensation complète de l'écart. Si l'écart à compenser est de sens tel que le relais 2 ferme son contact, ?,'--4, le relais 6 est excité, et par la fermeture de son contact 13 provoque le démarrage du moteur 18.
Les contacts 1-1 et 15 appliquent aux bornes 27 et 28 du potentiomètre 19 une tension de pola rité opposée à celle indiquée précédemment. Le contact 16 demeure fermé pendant un temps proportionnel à l'écart à compenser. Il commande le fonctionnement du servomoteur du régulateur primaire en sens inverse de celui du cas précédent.
La vitesse de l'arbre 25 peut être réglable par tout moyen approprié (trains d'engre nages, par exemple).
Dans l'exemple d'application représenté sur la fig. 2, on suppose qu'une centrale com prend trois génératrices dont on veut régler les charges respectives de façon, d'une part, à assurer le réglage de la centrale par rapport au réseau auquel elle est connectée et, d'autre part, à assurer la répartition des charges des trois génératrices de la. centrale conformément. à leur programme respectif. (Bien entendu, le dispositif objet de l'invention peut s'appli quer à un nombre quelconque de généra trices.) Chacune de ces génératrices est associée à un convertisseur de mesure qui engendre res pectivement un courant continu proportion nel à la puissance fournie par chaque généra trice. 51, 52 et 53 figurent ces convertisseurs.
54 est un convertisseur de mesure qui en gendre un courant continu proportionnel à l'écart qui existe pour la centrale entre la va leur normale de la grandeur de réglage et la valeur actuelle de cette grandeur.
Le dispositif comprend trois relais diffé rentiels polarisés 55, 63 et 71. Le relais 55 comporte deux enroulements d'excitation 56 et 57 dont les flux magnétiques sont de sens opposés. Il possède également une armature mobile 55' et deux armatures fixes 58 et 59. Les contacts 55'-58 et 55'-59 sont ouverts lorsqu'il n'y a aucun courant dans les enrou lements d'excitation 56 et 57 ou lorsque les flux magnétiques produits par ces enroule ments sont égaux. Les relais 63 el 71 sont. analogues au relais 55. Les enroulements 61, 65 et 72, 73 corres pondent aux enroulements 56, 57 et les arma tures 63', 66, 67 et 71', 74,<B>75)</B> correspondent aux armatures 55 ', 58, 59.
Cette forme d'exécution comprend trois dispositifs de régulation 62, 70 et 78 analo gues à. celui représenté sur la fig. 1. Chacun de ces dispositifs comprend deux relais auxi liaires dont l'un est alimenté par la fermeture respective des contacts 55'-:58, 63'-66, 71'-7-1 et dont l'autre est. alimenté par la fermeture respective des contacts 55'-59. 63'-67, 71'-75. Chacun de ces dispositifs comprend en outre un moteur commandant la rotation de deux cames et du curseur d'un potentiomètre.
Sur la fi-. 2, seuls ont été re présentés les potentiomètres, en 60, 68 et 76, les curseurs de ces potentiomètres, et les ré sistances en 61, 69 et *77, lesquelles sont. en série avec chacun des curseurs. Chacun des deux relais auxiliaires (non représentés) des dispositifs de régulation 62, 70 et 78 com mande, par la. fermeture d'un de ses contacts, le fonctionnement dans un sens ou dans l'autre du servomoteur du régulateur primaire de la. génératrice correspondante.
Des résistances réglables<B>79,</B> 80 et 81 sont branchées en dérivation aux bornes des en roulements d'excitation 57, 65 et 73.
L'enroulement d'excitation 56 du relais polarisé 55 est branché à une extrémité du potentiomètre 60 et à une extrémité de la ré sistance 61 du dispositif de régnulation 62. Les enroulements d'excitation 61 et 72 sont bran chés de façon analogue. L'enroulement d'exci tation 56 est parcouru par le courant engen dré par le convertisseur 51-, l'enroulement d'excitation 64 est parcouru par le courant engendré par le convertisseur 52; l'enroule ment d'excitation 72 est parcouru par le cou rant engendré par le convertisseur :53.
D'autre part, l'enroulement d'excitation 57 et sa résistance en dérivation 79, l'enroule ment d'excitation 65 et sa résistance en déri vation 80, l'enroulement d'excitation 73 et sa résistance en dérivation 81., sont connectés en série et branchés de façon telle qu'ils soient parcourus par la somme algébrique des cou rants engendrés par les convertisseurs 51, 52, 53 et 54.
Les résistances 79, 80 et 81 sont ajustées de faon que les ampères-tours dans les enrou lements d'excitation 57, 65 et 73 soient respec tivement proportionnels aux programmes des génératrices associés aux convertisseurs 51, 52, 53.
Le fonctionnement du dispositif est le sui vant: On suppose que la puissance totale fournie par la centrale soit à répartir par tiers entre chaque génératrice (c'est-à-dire que le pro- gramme de chacune des génératrices est, dans ce cas,
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On suppose également qu'à un instant donné cette répartition est effec tuée correctement et que l'écart à compenser pour la centrale est nul (c'est-à-dire que, par exemple, clans le cas d'un réglage de puis sance, la puissance fournie par la. centrale cor respond à celle qu'elle devrait fournir). Le courant engendré par le convertisseur 54 est donc nul à cet. instant.
L'enroulement d'excitation 56 du relais 55, l'enroulement d'excitation 64 du relais 63 et l'enroulement d'excitation 72 du relais 71 sont. respectivement parcourus par les courants engendrés par les convertisseurs 57., 52, 53. (les courants sont égaux puisque chacune des génératrices est. supposée respecter son pro gramme (c'est-à-dire est, supposée fournir 3 de la puissance demandée à la centrale).
L'enroulement d'excitation 57 chi relais 55, l'enroulement. d'excitation 65 du relais 63, l'enroulement d'excitation 73 du relais 71 ne sont. parcourus que par la somme des courants engendrés respectivement par les convertis- 51, 52, 53.
Les résistances 79, 80, 81 sont. réglées de façon que les ampères-tours de chacun des deux enroulements d'excitation des relais 55, 63, 71 soient égaux lorsque chaque généra trice respecte son programme, puisque le pro gramme de chacune des génératrices s'exprime par un même nombre. Dans ces conditions, les contacts de chacun des relais 55, 63, 71 sont ouverts.
Si la répartition des charges entre les géné ratrices n'est. plus assurée suivant les rapports fixes
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les ampères-tours des deux enroulements d'excitation de chacun des relais 55, 63, 71 ne sont plus égaux par suite du changement de la valeur des courants engen drés par les convertisseurs 51, 52, 53. Les équipages mobiles de ces relais sont sollicités dans un sens ou dans l'autre, suivant le sens du déséquilibre de la. génératrice correspon dante, et leurs contacts respectifs se ferment dans un sens ou dans l'autre.
La fermeture de ces contacts excite l'un ou l'autre des deux relais auxiliaires des dispositifs de régulation 62, 70 et 78, qui ferment leurs contacts, ce qui provoque la mise en route des moteurs entraî nant les curseurs des potentiomètres 60, 68 et 76. Suivant que l'un ou l'autre des relais auxi liaires de ces dispositifs de régulation est enclenché, une certaine polarité ou la pola rité inverse est appliquée aux bornes desdits potentiomètres, de sorte que des tensions en dents de scie viennent s'ajouter aux diffé rences de potentiel produites, respectivement aux bornes des enroulements d'excitation 56, 64 et 72, par les courants engendrés par les convertisseurs 51, 52 et 53, ou au contraire se retrancher de ces différences de potentiel.
Ainsi que cela a été explicité lors de la des cription de la fig. 1, on engendre les impul sions de courant agissant sur le servomoteur du régulateur primaire de chacune des géné ratrices qui ne respecte plus son programme relatif, ces impulsions de courant étant pour chacune de ces génératrices d'une durée pro portionnelle à son écart, de répartition des charges.
D'autre part, si par suite d'un écart. de réglage de la centrale, le convertisseur 54 vient à engendrer un courant continu pro portionnel à cet écart, ce courant se partage dans les différents circuits en parallèle 57-79, 65-80, 73-81 en raison inverse de la résistance de ces circuits et fait apparaître dans les enroulements 57, 65 et 73 des relais différentiels 55, 63 et 71 des courants pro portionnels à la fois à cet écart de réglage et au programme de chacune des génératrices. Ces courants se superposent algébriquement dans les enroulements 57, 65 et 73 à la somme des courants engendrés par les convertisseurs 51, 52, 53.
Les équipages mobiles des relais 55, 63, 71 sont alors sollicités dans un sens ou dans l'autre, ce qui permet d'engendrer, sui vant le processus déjà décrit, des impulsions de courant faisant fonctionner, dans un sens ou dans l'autre, le servomoteur du régulateur primaire de chaque génératrice pendant une durée proportionnelle à la fois à l'écart de réglage de la centrale et. à l'écart de réparti tion des charges de chacune des génératrices de la centrale.