Installation pour la transmissiôn d'énergie électrique. La présente invention. a pour objet une installation pour la transmission d'énergie électrique, comprenant au moins un moteur électrique relié à une génératrice couplée à une turbine à gaz associée à un contrôleur de la puissance fournie de manière à régler auto matiquement la vitesse de la turbine à des valeurs désirées croissantes avec le débit de puissance. Cette installation est caractérisée par un dispositif de commande susceptible d'injecter temporairement un volume supplé mentaire de combustible dans la turbine en fonction d'un
accroissement de la valeur de réglage affichée par ce contrôleur de la puis sance fournie, la quantité de combustible sup plémentaire ainsi injectée étant donc une fonction de la modification du réglage affi chée par ce contrôleur, de telle sorte que l'énergie correspondant à cette injection de combustible supplémentaire corresponde sen siblement .à celle qui est nécessaire pour obte nir la modification désirée de l'énergie ciné tique de la turbine à gaz et de la génératrice.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. Les fig. 1 et 1A ensemble forment un schéma de l'installation de transmission d'énergie électrique. La fig. 2 est un graphique montrant les caractéristiques de fonctionnement de cette installation. Se référant aux fig. 1 et 1A, la turbine à gaz, représentée en T, est couplée par l'inter médiaire des engrenages réducteurs S à trois génératrices G1, G2 et G3 et à une excita- trice E.
La turbine peut entraîner une géné ratrice auxiliaire AG pour alimenter les cir cuits -de commande et autres installations auxiliaires nécessaires au cas où les moteurs de traction seraient installés sur une locomo tive.
Dans l'exemple représenté, chacune des génératrices G1, G2 et G3 est reliée à deux moteurs de traction 11'1i et 1V12, M3 et 1114 et l115 et 1116, qui peuvent être du type série; les enroulements inducteurcle chaque moteur se ront- pourvus à la manière usuelle d'interrup teurs inverseurs (non représentés).
Chaque génératrice est pourvue d'un enroulement in ducteur, respectivement GF1, GF2, GF3, re liés à l'induit de l'excitatrice E. L'excitatrice est pourvue. d'un enroulement inducteur prin cipal E1'1 alimenté par des conducteurs auxi liaires sous tension constante 2 .et 3 en série avec un rhéostat R1 formant partie d'un con trôleur principal 111C. L'excitatrice est égale ment pourvue d'un enroulement inducteur EF2, lequel, comme il ressortira plus loin, est automatiquement commandé par le dispositif de commande,
afin de modifier l'effet de l'en roulement inducteur principal E1'1. L'excita- trice comprend en outre un enroulement in ducteur EF3 qui est monté en série avec la.
génératrice G1 et agit en opposition par rap port à l'enroulement inducteur principal E1'1 de l'excitatrice. Cet enroulement inducteur EF3 agissant en opposition par rapport à l'enroulement EF1 communique aux généra trices une caractéristique teusion-courant telle que le courant fourni aux moteurs tombe avec une augmentation de vitesse. de ceux-ci pour un courant donné dans l'enroulement inducteur principal EFi de l'excitatrice.
L'alimentation en "combustible de la tur bine T est réglée par une soupape à combus tible FV dont la position est réglée au moyen. d'un servomoteur électrique PSI11. La sou pape .à combustible est avantageusement une soupape à pointeau actionnée par le moteur FSIII au moyen d'une crémaillère.
Le fonc tionnement du servomoteur est réglé au moyen d'un régulateur à vibrations FR, tan dis que le courant dans l'enroulement induc teur EF2 de l'excitatrice est commandé au moyen de deux régulateurs à, vibrations OR et<I>TER.</I> Les régulateurs FR; <I>OR</I> et<I>TER</I> se ront ci-après désignés comme régulateur de combustible , régulateur de débit et ré gulateur d'effort de traction . Ces régula teurs peuvent être de tout type approprié, mais sont de préférence conformes à la cons truction suivant le brevet N 301188.
L'induit du servomoteur FSM, dans l'exemple représenté, est monté en série avec une résistance de charge 1 entre les conduc teurs d'alimentation auxiliaires 2 et 3. Le moteur est pourvu d'un enroulement induc teur dont les deux parties 4 et 5 montées en parallèle sont reliées, d'une part, au conduc teur 2 et, d'autre part, à des contacts fixes 6 et 7 du régulateur de combustible FR.
Un contact vibrant 8 de ce régulateur coopérant avec les contacts fixes est relié au conducteur 3. Le régulateur de combustible est pourvu de bobines de commande OCPRi, OCFR2 et OCFR3 montées comme il sera décrit ci- après; une bobine de commande supplémen taire OCFR4 peut également être prévue et son utilité. apparaîtra ci-après. Les diverses bobines sont enroulées ensemble pour consti tuer la bobine mobile du régulateur.
Le régula teur est disposé de telle sorte que lorsque les ampère-tours résultants produits par ces -bo- bines de commande sont nuls, le contact mo bile $ vibrera dans l'intervalle entre les con-, tacts 6 et 7 sans toucher ces contacts, de telle sorte que le couple du servomoteur est nul.
Lorsque les ampère-tours résultants produits par les bobines de commande du régulateur sont dirigés dans un sens donné, le contact mobile 8 viendra en prise avec le contact 6 afin d'amener le servomoteur FS11 à pro duire un couple qui augmente le débit de combustible fourni par la soupape FV à la turbine T, tandis que lorsque ces ampère- tours sont de sens opposé,
le contact 8 vien dra eu prise avec le contact 7 pour amener le servomoteur à réduire le taux de distribu tion de combustible à la turbine. Le couple produit par le servomoteur et par consé quent l'accélération de ce dernier et le taux d'augmentation de la distribution de combus tible à la turbine dépendront de la durée pen dant laquelle le contact 8 est en prise avec le contact 6 ou le contact 7, suivant le cas, durée mesurée par rapport à la période de vibration du contact 8, et ceci dépendra du nombre d'ampère-tours résultants produits par les bo bines de commande du régulateur.
Lorsque les ampère-tours de commande suffisent pour maintenir le contact 8 continuellement en prise avec le contact 6 ou le contact 7, le cou ple du servomoteur sera maximum.
Pour une description complète de la dis position et du fonctionnement -du régulateur de débit OR et du régulateur d'effort de trac tion<I>TER,</I> on attire l'attention sur le brevet N 304589.
Puisque l'installation décrite est également applicable aux dispositifs de transmission de puissance électrique du genre précité entraî nés par une turbine à gaz -et que les autres parties du dispositif de commande ne forment.
pas par elles-mêmes partie de la présente in vention, il suffira d'indiquer que, lorsque la puissance à fournir effectivement par la tur bine pour les conditions de fonctionnement des moteurs de traction, définies par la courbe B (fig. 2), illustrant la force de traction repor tée en l'ordonnée, en fonction de la vitesse de la locomotive reportée en l'abscisse, est infé- rieure à celle que la turbine peut fournir pour les conditions déterminées à l'avance de puis sance maxima définies par cette courbe,
la vitesse de la turbine est réglée à la valeur dé sirée au moyen du régulateur de combustible, tandis que lorsque la puissance correspond à celle déterminée par le contrôleur principal pour la courbe B, la vitesse de la turbine est réglée à la valeur désirée par la commande du débit de la génératrice, et la transition d'un mode de commande à l'autre s'effectue par des moyens qui sont sensibles au débit de la turbine tel que mesuré par le taux de distri bution de combustible à celle-ci, c'est-à-dire la tension au potentiomètre 60.
De plus, le ré gulateur d'effort de traction agit aux vitesses inférieures concurremment avec le régulateur de combustible pour limiter le courant d'in duit et l'effort de traction, mais à la transi tion entre les deux modes de commande, le régulateur d'effort de traction abandonne la commande du débit de la génératrice au régu lateur de débit.
On va maintenant décrire la disposition des bobines -de commande du ré gulateur de débit OR ainsi que du régula teur de combustible' FR. Ces bobines de com mande du régulateur de combustible et du régulateur de débit sont montées dans trois circuits de commande, lesquels, pour plus de commodité, seront désignés ci-après respecti vement comme circuit de réglage, circuit sé lectif de commande -et circuit de restriction. Le circuit de restriction est celui prévu sui vant la présente invention.
Le circuit sélectif de commande peut également, si nécessaire, comprendre des moyens pour limiter la tem pérature de fonctionnement de la turbine, ainsi qu'il sera décrit ci-après.
Le circuit de réglage est sensible à une modification de la vitesse de la turbine par rapport à celle désirée, et pour mesurer la vitesse de la turbine, on utilise un alternateur à tachymètre dont l'enroulement de sortie 30 est relié par un redresseur sec à plaques 32 à une résistance de charge 33 sous la forme d'un potentiomètre réglé à l'avance, comme repré senté; sur la prise 34 du potentiomètre est prélevée une tension qui est proportionnelle à la vitesse de la turbine. Le circuit de réglage comprend un potentiomètre 35 monté en série avec une résistance fixe 36 entre les conduc teurs d'alimentation 2 et 3.
Le contact mobile est couplé avec la. soupape à combustible FY, et il se déplace vers le haut du schéma lors que le taux de - distribution de combustible augmente. Une résistance 38 et un condensa teur 39 sont montés entre le contact 37 et le conducteur 3, de sorte que la tension aux bornes-du condensateur 39 représentera la va leur moyenne de la tension au contact 37.
La bobine 0CI'Ri du régulateur de combustible est montée -en série avec une résistance 40 pour recevoir la différence entre les tensions clés potentiomètres 33 et 34,
et la bobine de commande OCORl du régulateur de débit est montée de -façon analogue en série avec une résistance 41 entre ces potentiomètres. La bo bine OCFRl -est montée dans un sens tel qu'un passage de courant du potentiomètre 34 vers le potentiomètre 35 amènera une- ré duction dans la distribution du combustible,
tandis qu'un passage de courant à travers la bobine OCORi dans le même sens provoquera une augmentation de l'excitation de l'excita- trice E et, par conséquent, du débit des gé nératrices.
Une génératrice à tachymètre<I>TG</I> est cou plée au servomoteur FSIIl et est montée en série avec une résistance 42 dans une dériva tion sur la bobine OCFRi. Cette génératrice à tachymètre, produisant une tension dépen dant de la vitesse du servomoteur, fournit une composante de courant à la bobine OCFBi dans un sens qui s'oppose à la vitesse du servomoteur afin d'assurer un amortisse ment et de stabiliser le dispositif malgré l'inertie du sërvo-moteur et les pièces se dé plaçant avec lui.
Le circuit sélectif: de commande comporte un potentiomètre 60 monté- entre les conduc teurs 2 et 3 et ayant son côntet mobile 61 couplé avec la soupape à combustible FV afin de représenter :le taux de distribution de com bustible ' à la turbine, et le potentiomètre P qui est également monté entre les conducteurs 2 et 3 et dont le contact mobile 62 est relié à la poignée du contrôleur principal.
La bobine OCFR2 du régulateur de combustible est montée en série avec une résistance 63 -et un redresseur 64 entre les contacts mobiles 61 et 62, et la bobine de commande OCOR2 du ré gulateur de débit est montée de façon analo- gue-entre ces contacts en série avec une résis tance 65 et un redresseur 66.
La bobine OCFR2 est montée dans un sens tel qu'un passage de courant du potentiomètre 61 vers le potentiomètre 62, c'est-à-dire dans le sens permis par le redresseur 64, agira sur le ré gulateur FR dans le sens qui réduit le taux de distribution de combustible, tandis que la bobine OCOR2 est montée de telle façon qu'un passage de courant du contact 62 vers le contact 61, dans le sens permis par le re dresseur 66, agira sur le régulateur de débit OR dans le sens qui amène ce dernier à aug menter le débit de :la génératrice.
Une résistance 67 et un condensateur 68 sont montés entre une extrémité de la bobine OCFR2 et le conducteur 3. La connexion entre le contact 62 du potentiomètre et les bobines OCFR2 et OCOR2 comprend les contacts 69 normalement fermés d'un disjoncteur à maxima pourvu de bobines de commande OC6a intercalées dans les circuits d'induit prinei- paux. Une résistance 70 est montée entre ces bobines de commande et le conducteur 3.
Lorsqu'on désire obtenir une limitation automatique de la température de la turbine, la bobine de commande OCFRg est montée sur le régulateur de combustible et fait partie d'un circuit sensible à la température de fonc tionnement de la turbine, comme décrit en détail dans le brevet N 304589 précité.
Le circuit de restriction est prévu pour li miter le débit d'amenée du combustible à la turbine et également pour réduire la charge sur la turbine, lorsqu'une telle réduction de charge est nécessaire afin de permettre une augmentation de la vitesse de la turbine, ce qui peut être nécessaire pendant le fonction ;
n ement de l'installation, comme décrit plus amplement ci-après. A cet effet, le circuit de restriction comprend des moyens produi- sant une tension proportionnelle à la vitesse de la turbine, par exemple un enroulement de sortie supplémentaire 80 de l'alternateur re lié à un redresseur sec à plaques 81 pour ali menter une résistance fixe 82 et une résis tance non linéaire 83 ayant une caractéristi que résistance tension négative.
Les bobines de commande OCFR3 et OCOR3 des régula teurs de combustible et de débit respective ment sont reliées en série avec un redresseur sec à plaques 84 afin de recevoir la différence entre la tension aux bornes de la résistance 83 et celle prélevée sur le potentiomètre 60, le redresseur 84 ne permettant au courant de passer dans ces bobines que lorsque la tension aux bornes de la résistance 83 est inférieure à celle provenant du potentiomètre.
Ces bo bines sont montées dans leurs régulateurs respectifs dans des sens tels qu'elles tendent à réduire le taux de distribution de combus tible et le débit des génératrices respective ment.
Dans le fonctionnement du dispositif dé crit ci-dessus, la puissance fournie par la turbine est réglée par le contrôleur principal. Le déplacement de la poignée du contrôleur principal détermine au moyen du rhéostat Ri le courant fourni à l'enroulement EF1, de sorte que la tension des génératrices G1, G2 et G3 augmente progressivement à mesure que le contrôleur est amené de sa position initiale à sa position extrême.
L'excitation des génératrices est réduite avec une augmen tation du courant fourni aux moteurs de trac tion au moyen de l'enroulement inducteur EF3, de sorte que pour une position donnée de la poignée du contrôleur, on obtient une caractéristique inhérente du dispositif telle que celle représentée par la courbe A de la fig. 2, et que pour une autre position du contrôleur, on obtient une caractéristique inhérente telle que celle représentée par la courbe A'.
La courbe B montre la caractéristi que obtenue, comme il sera décrit en détail ci-après, par le dispositif de commande auto matique lorsque le contrôleur se trouve à la position donnant la caractéristique inhérente A; de façon analogue, la courbe- B' montre la caractéristique obtenue automatiquement pour la position du contrôleur produisant la caractéristique inhérente A'. A la fig. 2, les courbes A, A', B et B' représentent la force de traction reportée en ordonnée en fonction de la vitesse de la locomotive reportée en abscisse. On se rendra compte que le dispo sitif fournira un groupe de courbes analogues aux courbes A, A',<I>B et B',</I> le nombre de ces.
courbes A, B étant égal au nombre d'enco ches prévues sur le contrôleur. Avantageuse ment, les rhéostats R1 et R2 et le potentiomè tre P peuvent varier d'une manière continue afin de fournir un débit de puissance conti# nûment variable de l'installation.
En supposant que le contrôleur se trouve dans la position définie par la caractéristique inhérente A, le contact 62 aura été déplacé de manière à prélever sur le potentiomètre P une tension indicatrice de la puissance dési rée par le préposé.
La turbine à gaz tournant à vide, la fourniture de combustible sera fais blé et le potentiomètre produira entre le con tact 61 et le conducteur 3 une tension égale ment faible, le courant ne traversera donc pas le redresseur 64 et le régulateur de combus tible n'est soumis à aucune modification, mais du courant traversera le redresseur 66 et la bobine OCOR2. Les ampère-tours pro- duits par la bobine OCOR2 du régulateur de débit suffiront dans ces conditions à mainte nir les contacts, 9 et 10 du régulateur de débit fermés de façon permanente.
11 en résulterait, lorsque les moteurs de traction sont immobiles ou fonctionnent à des vitesses inférieures avec une force contre-électromotrice également ré duite, que le courant d'induit et l'effort de traction dépasseraient les limites admissibles. Comme décrit en détail dans le brevet. N 304589, le régulateur d'effort .de traction est susceptible de limiter l'excitation de la gé nératrice et le courant d'induit et l'effort de traction des moteurs ne peuvent donc dépas ser les limites admissibles.
A mesure, que les moteurs accélèrent et que leur force contre- électromotrice augmente, la tension de .la gé nératrice doit augmenter de façon -correspon- dante pour maintenir le même courant d'in- ,ait et le même effort de traction, et la ten dance du courant à baisser provoque l'auâ mentation du courant moyen dans l'enroule ment EF2 sous la commande du régulateur d'effort de traction, de manière à maintenir k courant d'induit et l'effort de traction dé sirés.
Comme décrit dans le brevet N 304589, quoique dans la forme d'exécution décrite le régulateur<I>TER</I> fonctionne pour fournir un courant de moteur constant dans une gamme initiale de vitesses de moteur; comme repré senté par la partie horizontale de la courbe .4- de la fig. 2, cette partie de la caractéristique peut être de toute autre forme désirée.
Pendant que le régulateur d'effort de traction fonctionne de la manière précitée, c'est-à-dire à messire que les moteurs de trac tion accélèrent, la puissance exigée :de la tur bine augmente et la vitesse de cette dernière tendra à baisser.
La tension dérivée au con tact 34 baissera par conséquent au-dessous de celle prélevée sur le potentiomètre 37, de sorte que la bobine OCFRi sera excitée par un courant dans un sens assurant- l'excitation de l'inducteur du servomoteur PSM et ame nant ce dernier à augmenter le taux de dis tribution de combustible et à s'opposer ainsi à la chute,de vitesse de la turbine.
La résistance 40 a une valeur relativement grande, de sorte que le débit de combustible change lente ment, ce qui est nécessaire étant donné la: lenteur de la réaction de la vitesse de la tur bine à gaz à-dës changements dans le taux de distribution de combustible.
,La commande de la bobine 0CFRi dépen dant de la- différence entre la vitesse réelle de la turbine et la vitesse de référence déter minée par le potentiomètre 35 produit un effet supplémentaire en ce sens que, à mesure que la distribution de combustible augmente pour contrecarrer la tendance de la vitesse -de la turbine à baisser, la tension en 37, qui dé termine la vitesse de la turbine, augmente,
de sorte -que la vitesse de la turbine augmente progressivement à mesure que la charge croît afin de fairé fonctionner la turbine à un rendement optimum. sous charge partielle. Par exemple, la variation de la vitesse de la turbine paf rapport à la vitesse de la locomo tive peut être représentée par les courbes C et C' de la fig. 2. Le potentiomètre 35 peut être gradué pour assurer un rapport déter miné linéaire ou non linéaire entre la vitesse de la turbine et la charge. Ce fonctionnement a lieu comme décrit dans le brevet N 304590.
La position du contact 61 dans le circuit sélectif de commande mesure l'énergie appli quée aux moteurs de traction et, par consé quent, pour une vitesse donnée de .ceux-ci, mesure la puissance fournie par :la turbine.
Lorsque la tension prélevée sur le potentio mètre 61 est égale à celle prélevée sur le po tentiomètre 62, une augmentation de la puis sance fournie par. la turbine, telle que me surée par le débit de combustible fourni à celle-ci, combiné avec sa vitesse de fonctionne ment, amènera le courant à traverser le re dresseur 64 et la bobine OCFR2, et ce courant agit sur le régulateur de combustible en ten dant à fermer la soupape de -distribution de combustible.
Par conséquent, lorsque cette vitesse est atteinte, on n'obtient aucune aug mentation supplémentaire du taux de distri bution de combustible, et la turbine conti nuera à fonctionner avec un taux de -distribu tion de combustible constant. La puissance de la turbine ayant-maintenant atteint la va leur correspondant au réglage du contrôleur principal, c'est-à-dire à la transition entre les parties horizontale et hyperbolique de la ca- ractéristique, le courant d'induit n'a plus ten dance à dépasser la limite déterminée l'avance,
et le régulateur de débit est désor mais susceptible de commander l'excitation de la génératrice, comme décrit ,dans le bre vet N 304589 précité. Une accélération du moteur de traction au-dessus de la vitesse à cette transition, ayant pour résultat une ré duction du courant d'induit de celui-ci, ré duira la charge sur la turbine, :
de sorte que la vitesse de cette dernière aura tendance à augmenter. La réaction de la distribution de combustible à l'excitation résultante de la bobine OCPRl est lente, tandis que le régula teur. de débit réagira rapidement à l'excita- tion résultante de la bobine OCORi, laquelle, grâce à la tension plus grande prélevée sur le contact 34, amènera du courant à passer de la gauche à la droite du schéma afin d'aug- mentes l'excitation de la génératrice et ainsi rétablir la charge de la turbine.
Lorsque la vitesse du moteur de traction s'est élevée à la valeur pour laquelle les con tacts du régulateur de débit demeurent fermés de façon permanente, aucune augmentation supplémentaire de l'excitation et,de la tension de la génératrice n'est alors possible pour un réglage donné du contrôleur principal. Étant donné que le taux de distribution de combus tible à la turbine. est limité de la manière dé crite ci-dessus, le moteur de traction continue alors à fonctionner sous tension constante et son couple :tombe avec une augmentation sup plémentaire de la vitesse des moteurs, comme représenté par le point X sur la courbe B.
L'augmentation de la vitesse du moteur et la réduction de son courant d'induit auront pour résultat, en fonctionnement sous puissance constante, une réduction de la charge de la turbine, de sorte que la vitesse de la turbine tendra à augmenter.
Puisque le courant pas sant dans la bobine OCORi du régulateur de débit ne peut plus maintenant fournir une augmentation supplémentaire de l'excitation de la génératrice, le courant correspondant passant dans la bobine OCFR1 du régulateur de débit aura le temps de devenir assez intense pour actionner le servomoteur FSJl afin de réduire la distribution de combusti ble et également la vitesse de référence de la turbine; telle qu'elle est définie par le poten tiomètre 37. L'installation fonctionne mainte nant avec une puissance et vitesse de turbine décroissantes.
On se rendra compte que le fonctionne ment suivant les caractéristiques de la fig. 2 sera également assuré avec une vitesse dé croissante des moteurs de traction, due par exemple à une augmentation de la pente et cela d'une manière correspondant à ce qui a été décrit pour une vitesse croissante.
On se rendra compte que, quoique dans la forme d'exécution décrite, le réglage de la gé- négatrice est obtenu par un réglage de son excitation, d'autres dispositions sont possibles. Par exemple, dans certains cas, le ou les mo teurs de traction peuvent être pourvus d'une commande variable du champ inducteur et l'intensité du champ inducteur du moteur peut alors être réglée automatiquement par le régulateur de débit pour commander le débit de la génératrice.
Une telle commande sera normalement associée à une commande auto matique de l'excitation de la génératrice, et l'intensité !du champ inducteur du moteur peut alors être réglée simultanément avec le réglage de l'excitation de la génératrice ou encore le réglage de l'excitation de la généra trice et du moteur peut être effectué pour différentes gammes de vitesses du moteur.
Pour d'autres positions du contrôleur principal, on obtiendra des caractéristiques correspondantes. Par exemple, pour la posi tion du contrôleur principal fournissant la caractéristique inhérente -<B>A',</B> le fonctionne ment aura lieu suivant la caractéristique B',
et la partie hyperbolique ou à puissance cons tante de cette dernière présentera des valeurs croissantes en raison de haugmentation des tensions prélevées sur le potentiomètre P et la partie composante horizontale ou constante de la caractéristique augmentant de valeur grâce au réglage -du rhéostat R2 réduisant le courant dans l'enroulement de champ FTER du régulateur d'effort de traction, de telle sorte qu'un courant d'induit accru est assuré avant que le régulateur d'effort de traction ne réduise l'excitation de la génératrice.
Pour un fonctionnement correspondant à une posi tion du contrôleur principal fournissant la caractéristique B', la vitesse des moteurs aug mente à une valeur correspondant au point X' avant que l'excitation de la génératrice atteigne la valeur maximum, la vitesse an point<I>X'</I> étant plus grande qu'au point<I>X.</I> Par la suite, l'accélération des moteurs con tinue sous tension constante avec une puis sance décroissante de la turbine à gaz comme pour la courbe B.
Si, à un moment quelcon que, on agit sur le contrôleur principal pour augmenter la puissance fournie, alors la vi- tesse de la turbine à gaz augmente, comme décrit ci-dessus.
Le dispositif de commande comprend des moyens suivant lesquels un appel de puis sance par le contrôleur principal provoque l'injection automatique d'une quantité sup plémentaire de combustible qui sera propor tionnée à celle utilisée pour produire l'énergie cinétique nécessaire .à l'accélération de la tur bine et des organes se déplaçant avec elle. g cet. effet, dans la forme d'exécution .décrite ici, il est prévu un condensateur 68.
Lorsque le contact 62 se déplace à la suite de la ma noeuvre de la poignée .du contrôleur principal, l'accroissement de la tension appliquée à l'ex trémité de gauche de la bobine OCFR2 amè nera un courant à passer momentanément dans le condensateur 68 dans le sens qui cor respond à un accroissement dans le taux de distribution de combustible. Le taux de dis tribution de combustible croît- ainsi momen tanément au-dessus de la valeur correspon dant au fonctionnement -en régime à la vitesse supérieure.
De même, dans le cas d'une ré duction de l'appel de puissance, réduisant la tension du contact 62, un courant sortira du condensateur 68 pour réduire momentané ment le taux de distribution de combustible au-dessous de la valeur nécessaire pour un fonctionnement en régime à la vitesse infé rieure.
Sous l'effet d'un déplacement du contrô leur principal pour augmenter ou réduire soit la puissance, soit l'effort de traction suivant la partie de la caractéristique sur laquelle fonctionne le moteur de traction, le condensa teur 68 augmentera ou réduira momentané ment l'ouverture de la soupape à combustible, la modification de cette ouverture étant su périeure à celle nécessaire pour amener la vitesse à sa nouvelle valeur.
Pendant les dé placements de la soupape à combustible sous l'action -du condensateur 68 et également du circuit de restriction de combustible fonction nant de manière à exciter la bobine OCFR3 du régulateur de combustible, la tension pré levée sur le potentiomètre 35 variera de façon correspondante,
mais la résistance 38 et le condensateur 39 n'exciteront les bobines OCFRi et OCORl qu'en fonction du rapport entre-la tension moyenne prélevée sur le po tentiomètre 35 et celle prélevée sur le poten tiomètre 33.
En général, la distribution de combustible par les moyens régulateurs croîtra lentement, puisque la vitesse de la turbine à gaz réagit lentement aux changements du débit de com bustible fourni à la turbine.
Grâcetà la présence du condensateur 68, un courant passera mo mentanément dans le condensateur 68 afin d'augmenter lë courant dans la bobine du ré gulateur, ou élément de circuit équivalent, et d'augmenter ainsi momentanément l'ouverture de la soupape à combustible au-delà de sa va leur de -réglage ultérieure en régime corres pondant à la vitesse supérieure de la turbine.
Par ce moyen, un volume supplémentaire de combustible est injecté dans la turbine et le dispositif est réglé de telle sorte que ce volume supplémentaire de combustible soit propor tionné à celui qui convient pour accélérer la turbine et les organes qui tournent avec elle en partant de la vitesse initiale pour aboutir à, la vitesse supérieure désirée.
On obtient un effet supplémentaire en ramenant le réglage du contrôleur principal en ce sens que le cou rant sortant du condensateur tendra alors à réduire momentanément le taux de distribu tion de combustible au-dessous de la valeur prévalant en régime à la vitesse inférieure de la turbine correspondant à la puissance réduite déterminée par le contrôleur principal.
Les moyens régulateurs pour la soupape à. combustible peuvent également comprendre des moyens suivant le brevet N 304592, où le combustible supplémentaire injecté sous l'ac tion du courant momentané passant dans le condensateur est soumis à une commande pré dominante dépendant de l'augmentation ad missible du taux de distribution de combus tible pour la vitesse de la turbine au moment considéré.
Dans une -turbine à gaz, le taux maximum de distribution de combustible- est limité par des considérations de température et par- la nécessité d'éviter une rupture de l'écoule ment de l'air.
L'installation décrite ici comprend des moyens fonctionnant suivant le brevet N 304592, c'est-à-dire le circuit de restric tion décrit ci-dessus. Pour le fonctionnement de ce circuit, on applique aux résistances 82 et 83 une tension proportionnelle à la vitesse de la turbine.
Le taux maximum admissible d'injection de combustible dépend de la vi tesse de la turbine, et dans la forme d'exécu tion décrite, la tension aux bornes de la ré sistance 83 est donnée sensiblement par la même fonction de la tension prélevée sur le redresseur 81 que la fonction de la vitesse de la turbine qui donne le taux maximum de dis tribution du combustible.
La tension prélevée sur le contact 61 du potentiomètre .représente le taux actuel de distribution de combustible, de sorte que la variation entre les tensions mesurées .à ce contact aux bornes de la résis tance 83 représente la possibilité à tout mo ment d'augmenter le taux de distribution de combustible.
Le redresseur 84 empêche le courant de circuler lorsque la tension au con tact 61 est inférieure à celle prélevée sur la résistance 83, .de sorte que le circuit de res triction est normalement incapable de modi fier le fonctionnement de l'installation. Si, toutefois, à un moment quelconque, le taux de distribution de combustible devait s'appro cher du taux maximum admissible de distri bution de combustible pour la vitesse à la quelle la turbine fonctionne à un moment quelconque,
en ce cas la tension au contact 61 .dépassera celle prélevée sur la résistance 83 et un courant pourra passer par le redres seur 84 à travers les bobines OCFR et OCOR. La bobine OCFR3 fonctionne dans le sens destiné à réduire la distribution de combus tible et empêchera ainsi toute augmentation du taux de distribution de combustible, tan dis que la bobine OCOR3 fonctionne dans le sens destiné à réduire le débit des génératrices et, par conséquent, au moment même où la distribution de combustible est limitée,
elle fonctionnera pour réduire la charge sur la gé nératrice et permettre ainsi une augmentation de la vitesse de la turbine. Lorsque la vitesse de la turbine a augmenté, la distribution de combustible peut alors croître de façon cor respondante.
A la place d'un ou plusieurs ou de cha cun des régulateurs vibrateurs<I>FR, OR</I> et <I>TER,</I> on pourra utiliser toute autre' forme appropriée de dispositif réagissant aux gran deurs désirées et susceptible de régler, sui vant le cas, le taux d'entrée de combustible,. ou l'excitation de la génératrice en fonction de la vitesse de la turbine, ou l'excitation de la génératrice en fonction du courant d'induit ou de l'effort de traction.
Par exemple, les enroulements commandés par ces régulateurs peuvent être montés dans les circuits de sor tie de dynamos, de préférence du type à réaction d'induit et métadynes, ou dans les circuits de sortie d'amplificateurs magnéti ques (transducteurs) ou amplificateurs élec troniques, les enroulements d'entrée des dyna mos ou des transducteurs ou les circuits d'en trée des amplificateurs électroniques étant destinés à produire à la sortie des appareils les composantes désirées dépendant des gran deurs auxquelles réagissent les diverses bo bines de commande clés régulateurs à vibra tions,
comme déjà décrit.
Installation for the transmission of electrical energy. The present invention. has for object an installation for the transmission of electric energy, comprising at least one electric motor connected to a generator coupled to a gas turbine associated with a controller of the power supplied so as to automatically adjust the speed of the turbine to desired values increasing with the power flow. This installation is characterized by a control device capable of temporarily injecting an additional volume of fuel into the turbine according to a
increase in the adjustment value displayed by this controller of the power supplied, the quantity of additional fuel thus injected therefore being a function of the modification of the adjustment displayed by this controller, so that the energy corresponding to this injection The additional fuel is roughly equal to that required to achieve the desired change in the kinetic energy of the gas turbine and generator.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention. Figs. 1 and 1A together form a diagram of the installation for transmitting electrical energy. Fig. 2 is a graph showing the operating characteristics of this installation. Referring to fig. 1 and 1A, the gas turbine, represented at T, is coupled via the reduction gears S to three generators G1, G2 and G3 and to an exciter E.
The turbine can drive an AG auxiliary generator to power the control circuits and other necessary auxiliary facilities in the event that the traction motors are installed on a locomotive.
In the example shown, each of the generators G1, G2 and G3 is connected to two traction motors 11'1i and 1V12, M3 and 1114 and 1115 and 1116, which can be of the series type; the inductor windings and each motor are fitted in the usual manner with reversing switches (not shown).
Each generator is provided with an inductor winding, respectively GF1, GF2, GF3, connected to the armature of the exciter E. The exciter is provided. of a main inductor winding E1'1 supplied by auxiliary conductors under constant voltage 2. and 3 in series with a rheostat R1 forming part of a main controller 111C. The exciter is also provided with an inductor winding EF2, which, as will emerge later, is automatically controlled by the control device,
in order to modify the effect of the main inductor rolling E1'1. The exciter further comprises an inductor winding EF3 which is mounted in series with the.
generator G1 and acts in opposition to the main inductor winding E1'1 of the exciter. This inductor winding EF3 acting in opposition to the winding EF1 communicates to the generators a teusion-current characteristic such that the current supplied to the motors drops with an increase in speed. of these for a given current in the main inductor winding EFi of the exciter.
The fuel supply to the turbine T is regulated by a fuel valve FV, the position of which is regulated by means of an electric servomotor PSI11. The fuel valve is advantageously a needle valve actuated by the fuel. FSIII engine by means of a rack.
The servomotor operation is regulated by means of a vibration regulator FR, whereby the current in the field winding EF2 of the exciter is controlled by means of two vibration regulators OR and <I> TER. </I> FR regulators; <I> OR </I> and <I> TER </I> are hereinafter referred to as fuel regulator, flow regulator and tractive force regulator. These regulators can be of any suitable type, but are preferably in accordance with the construction according to patent No. 301188.
The armature of the FSM servomotor, in the example shown, is mounted in series with a load resistor 1 between the auxiliary supply conductors 2 and 3. The motor is provided with an inductor winding of which the two parts 4 and 5 connected in parallel are connected, on the one hand, to the conductor 2 and, on the other hand, to fixed contacts 6 and 7 of the fuel regulator FR.
A vibrating contact 8 of this regulator cooperating with the fixed contacts is connected to the conductor 3. The fuel regulator is provided with control coils OCPRi, OCFR2 and OCFR3 mounted as will be described below; an additional OCFR4 control coil may also be provided and its use. will appear below. The various coils are wound together to form the voice coil of the regulator.
The regulator is so arranged that when the resulting ampere-turns produced by these control coils are zero, the moving contact $ will vibrate in the interval between contacts 6 and 7 without touching these contacts. , so that the servomotor torque is zero.
When the resulting ampere-turns produced by the regulator control coils are directed in a given direction, the movable contact 8 will engage with the contact 6 to cause the FS11 servomotor to produce a torque which increases the fuel flow. supplied by the FV valve to the turbine T, while when these ampere-turns are in opposite directions,
the contact 8 will come into contact with the contact 7 to cause the booster to reduce the rate of fuel distribution to the turbine. The torque produced by the servomotor and therefore the acceleration of the latter and the rate of increase of the fuel delivery to the turbine will depend on the length of time that contact 8 is engaged with contact 6 or contact 7, as the case may be, duration measured with respect to the period of vibration of contact 8, and this will depend on the number of resulting ampere-turns produced by the control coils of the regulator.
When the control ampere-turns are sufficient to maintain contact 8 continuously in engagement with contact 6 or contact 7, the torque of the servomotor will be maximum.
For a complete description of the arrangement and operation of the OR flow regulator and the <I> TER pulling force regulator, </I> attention is drawn to patent No. 304589.
Since the installation described is also applicable to electrical power transmission devices of the aforementioned type driven by a gas turbine -and that the other parts of the control device do not form.
not in themselves part of the present invention, it will suffice to indicate that, when the power to be effectively supplied by the turbine for the operating conditions of the traction motors, defined by curve B (fig. 2), illustrating the traction force reported on the ordinate, as a function of the speed of the locomotive plotted on the abscissa, is less than that which the turbine can provide for the conditions determined in advance of the maximum power defined by this curve,
the turbine speed is set to the desired value by means of the fuel regulator, while when the power corresponds to that determined by the main controller for curve B, the turbine speed is set to the desired value by the control of the flow rate of the generator, and the transition from one control mode to the other is effected by means which are sensitive to the flow rate of the turbine as measured by the rate of distribution of fuel to the latter, i.e. the voltage at potentiometer 60.
In addition, the tractive force regulator acts at lower speeds in conjunction with the fuel regulator to limit the induction current and the tractive effort, but at the transition between the two control modes, the regulator tractive effort relinquishes control of generator flow to the flow control valve.
We will now describe the arrangement of the control coils of the flow regulator OR as well as of the fuel regulator 'FR. These control coils of the fuel regulator and the flow regulator are mounted in three control circuits, which for convenience will be referred to hereinafter as the regulating circuit, the selective control circuit and the control circuit, respectively. restriction. The restriction circuit is that provided according to the present invention.
The selective control circuit can also, if necessary, include means for limiting the operating temperature of the turbine, as will be described below.
The regulating circuit is sensitive to a change in the speed of the turbine from that desired, and to measure the speed of the turbine, a tachometer alternator is used, the output winding of which is connected by a dry rectifier to plates 32 to a load resistor 33 in the form of a pre-set potentiometer, as shown; on the tap 34 of the potentiometer is taken a voltage which is proportional to the speed of the turbine. The adjustment circuit comprises a potentiometer 35 mounted in series with a fixed resistor 36 between the supply conductors 2 and 3.
The mobile contact is coupled with the. fuel valve FY, and it moves up the pattern as the fuel delivery rate increases. A resistor 38 and a capacitor 39 are mounted between the contact 37 and the conductor 3, so that the voltage across the capacitor 39 will represent the mean value of the voltage at the contact 37.
The coil 0CI'Ri of the fuel regulator is mounted in series with a resistor 40 to receive the difference between the key voltages potentiometers 33 and 34,
and the OCOR1 control coil of the flow regulator is connected in a similar manner in series with a resistor 41 between these potentiometers. The OCFRl coil is mounted in such a way that a current flow from potentiometer 34 to potentiometer 35 will reduce the distribution of fuel,
while a current flow through the OCORi coil in the same direction will cause an increase in the excitation of the exciter E and, consequently, in the flow of the generators.
A <I> TG </I> tachometer generator is coupled to the FSIIl servo motor and is connected in series with a resistor 42 in a bypass on the OCFRi coil. This tachometer generator, producing a voltage dependent on the speed of the servomotor, supplies a current component to the OCFBi coil in a direction that opposes the speed of the servomotor in order to ensure damping and to stabilize the device despite the inertia of the engine and the parts moving with it.
The selective control circuit comprises a potentiometer 60 mounted between conductors 2 and 3 and having its movable side 61 coupled with the fuel valve FV in order to represent: the rate of fuel distribution to the turbine, and the potentiometer P which is also mounted between conductors 2 and 3 and whose movable contact 62 is connected to the handle of the main controller.
The OCFR2 coil of the fuel regulator is connected in series with a resistor 63 and a rectifier 64 between the moving contacts 61 and 62, and the OCOR2 control coil of the flow regulator is mounted in a similar way between these contacts. in series with a resistor 65 and a rectifier 66.
The OCFR2 coil is mounted in a direction such that a current flow from the potentiometer 61 to the potentiometer 62, that is to say in the direction allowed by the rectifier 64, will act on the regulator FR in the direction which reduces the fuel distribution rate, while the OCOR2 coil is mounted such that a current flow from contact 62 to contact 61, in the direction allowed by re dresser 66, will act on the flow regulator OR in the direction which leads the latter to increase the flow rate of: the generator.
A resistor 67 and a capacitor 68 are mounted between one end of the OCFR2 coil and the conductor 3. The connection between the contact 62 of the potentiometer and the coils OCFR2 and OCOR2 comprises the normally closed contacts 69 of a maximum circuit breaker provided with coils. OC6a control switches interposed in the main armature circuits. A resistor 70 is mounted between these control coils and the conductor 3.
When it is desired to obtain automatic limitation of the temperature of the turbine, the OCFRg control coil is mounted on the fuel regulator and is part of a circuit sensitive to the operating temperature of the turbine, as described in detail in the aforementioned patent N 304589.
The restriction circuit is provided to limit the flow rate of supplying fuel to the turbine and also to reduce the load on the turbine, when such a reduction in load is necessary in order to allow an increase in the speed of the turbine, what may be needed during the function;
the installation, as described more fully below. To this end, the restriction circuit comprises means producing a voltage proportional to the speed of the turbine, for example an additional output winding 80 of the alternator linked to a dry plate rectifier 81 to supply a resistor. fixed 82 and a nonlinear resistor 83 having a negative voltage resistance characteristic.
The OCFR3 and OCOR3 control coils of the fuel and flow regulators respectively are connected in series with a dry plate rectifier 84 in order to receive the difference between the voltage across resistor 83 and that taken from potentiometer 60, the rectifier 84 only allowing current to flow through these coils when the voltage across resistor 83 is lower than that coming from the potentiometer.
These coils are mounted in their respective regulators in such directions as to tend to reduce the fuel delivery rate and the flow rate of the generators respectively.
In the operation of the device described above, the power supplied by the turbine is regulated by the main controller. The movement of the handle of the main controller determines by means of the rheostat Ri the current supplied to the winding EF1, so that the voltage of the generators G1, G2 and G3 gradually increases as the controller is brought from its initial position to its extreme position.
The excitation of the generators is reduced with an increase in the current supplied to the traction motors by means of the inductor winding EF3, so that for a given position of the handle of the controller, an inherent characteristic of the device such as that represented by curve A in FIG. 2, and that for another position of the controller, one obtains an inherent characteristic such as that represented by the curve A '.
Curve B shows the characteristic obtained, as will be described in detail below, by the automatic control device when the controller is in the position giving the inherent characteristic A; analogously, the curve - B 'shows the characteristic obtained automatically for the position of the controller producing the inherent characteristic A'. In fig. 2, curves A, A ', B and B' represent the traction force reported on the ordinate as a function of the speed of the locomotive reported on the abscissa. We will realize that the device will provide a group of curves similar to curves A, A ', <I> B and B', </I> the number of these.
curves A, B being equal to the number of notches provided on the controller. Advantageously, the rheostats R1 and R2 and the potentiometer P can vary continuously in order to provide a continuously variable power flow rate for the installation.
Assuming that the controller is in the position defined by the inherent characteristic A, the contact 62 will have been moved so as to take from the potentiometer P a voltage indicative of the power desired by the attendant.
With the gas turbine running empty, the fuel will be supplied and the potentiometer will produce an equally low voltage between contact 61 and conductor 3, so the current will not flow through rectifier 64 and fuel regulator no. 'is not subject to any modification, but current will flow through rectifier 66 and coil OCOR2. The ampere-turns produced by the OCOR2 coil of the flow regulator will be sufficient under these conditions to keep the contacts, 9 and 10 of the flow regulator permanently closed.
As a result, when the traction motors are stationary or operate at lower speeds with an equally reduced back-electromotive force, the armature current and the traction force would exceed the allowable limits. As described in detail in the patent. N 304589, the traction force regulator is capable of limiting the excitation of the generator and the armature current and the traction force of the motors cannot therefore exceed the admissible limits.
As the motors accelerate and their counter-electromotive force increases, the voltage of the generator must increase correspondingly to maintain the same input current and the same tractive force, and the tendency of the current to drop causes the average current to increase in the winding EF2 under the control of the traction force regulator, so as to maintain the desired armature current and the traction force.
As disclosed in Patent No. 304589, although in the disclosed embodiment the <I> TER </I> regulator operates to provide constant motor current over an initial range of motor speeds; as represented by the horizontal part of the curve .4- of fig. 2, this part of the feature can be of any other desired shape.
While the traction force regulator operates in the aforementioned manner, that is to say as the traction motors accelerate, the power required of the turbine increases and the speed of the latter will tend to drop. .
The voltage derived at contact 34 will consequently drop below that taken from potentiometer 37, so that the OCFRi coil will be excited by a current in a direction ensuring the excitation of the inductor of the PSM servomotor and driving the latter to increase the fuel distribution rate and thus oppose the drop in speed of the turbine.
Resistor 40 has a relatively large value, so that the fuel flow changes slowly, which is necessary due to the slow reaction of gas turbine speed to changes in the distribution rate. of fuel.
The control of the 0CFRi coil depending on the difference between the actual speed of the turbine and the reference speed determined by potentiometer 35 produces an additional effect in that, as fuel delivery increases to counteract the tendency of the speed of the turbine to decrease, the voltage at 37, which determines the speed of the turbine, increases,
so that the turbine speed increases gradually as the load increases in order to operate the turbine at optimum efficiency. under partial load. For example, the variation of the speed of the turbine paf relative to the speed of the locomotive can be represented by the curves C and C 'of FIG. 2. The potentiometer 35 can be graduated to provide a determined linear or non-linear relationship between turbine speed and load. This operation takes place as described in patent N 304590.
The position of contact 61 in the selective control circuit measures the energy applied to the traction motors and, consequently, for a given speed of the latter, measures the power supplied by the turbine.
When the voltage taken from potentiometer 61 is equal to that taken from potentiometer 62, an increase in the power supplied by. the turbine, as ascertained by the flow of fuel supplied to it, combined with its operating speed, will cause the current to pass through the re dresser 64 and the OCFR2 coil, and this current acts on the fuel regulator in tending to close the fuel -distribution valve.
Therefore, when this speed is reached, no further increase in fuel delivery rate is obtained, and the turbine will continue to operate with a constant fuel delivery rate. The power of the turbine having now reached the value corresponding to the setting of the main controller, that is to say to the transition between the horizontal and hyperbolic parts of the characteristic, the armature current has no longer tendency to exceed the limit determined in advance,
and the flow regulator is now but capable of controlling the excitation of the generator, as described in the aforementioned patent N 304589. Accelerating the traction motor above the speed at this transition, resulting in a reduction in the armature current thereof, will reduce the load on the turbine,:
so that the speed of the latter will tend to increase. The reaction of the fuel delivery to the resulting excitation of the OCPRl coil is slow, while the regulator. of flow will react quickly to the resulting excitation of the OCORi coil, which, thanks to the greater voltage taken from contact 34, will cause current to flow from the left to the right of the diagram in order to increase l excitation of the generator and thus restore the turbine load.
When the speed of the traction motor has risen to the value at which the flow regulator contacts remain permanently closed, no further increase in the excitation and in the voltage of the generator is then possible for a given setting of the main controller. Since the rate of distribution of fuel to the turbine. is limited in the manner described above, the traction motor then continues to operate at constant voltage and its torque: falls with a further increase in the speed of the motors, as represented by point X on curve B.
Increasing the engine speed and reducing its armature current will result, in constant power operation, in a reduction in turbine load, so that the turbine speed will tend to increase.
Since the current passing through the OCORi coil of the flow regulator can no longer provide a further increase in generator excitation, the corresponding current flowing through the OCFR1 coil of the flow regulator will have time to become strong enough to actuate. the FSJl servomotor in order to reduce the distribution of fuel and also the reference speed of the turbine; as defined by potentiometer 37. The installation is now operating with decreasing turbine power and speed.
It will be appreciated that the operation according to the characteristics of FIG. 2 will also be provided with an increasing speed of the traction motors, due for example to an increase in the slope and this in a manner corresponding to what has been described for an increasing speed.
It will be appreciated that, although in the embodiment described, the adjustment of the generator is obtained by an adjustment of its excitation, other arrangements are possible. For example, in some cases, the traction motor (s) may be provided with variable field control and the motor field strength may then be automatically adjusted by the flow controller to control the flow rate of the motor. generator.
Such a control will normally be associated with an automatic control of the excitation of the generator, and the intensity of the inducing field of the motor can then be regulated simultaneously with the regulation of the excitation of the generator or the regulation of the generator. The excitation of the generator and the motor can be performed for different ranges of motor speeds.
For other positions of the main controller, corresponding characteristics will be obtained. For example, for the position of the main controller providing the inherent characteristic - <B> A ', </B> the operation will take place according to characteristic B',
and the hyperbolic or constant power part of the latter will present increasing values due to an increase in the voltages taken from the potentiometer P and the horizontal or constant component part of the characteristic increasing in value thanks to the adjustment of the rheostat R2 reducing the current in the FTER field winding of the tension force regulator, so that an increased armature current is provided before the tension regulator reduces the excitation of the generator.
For an operation corresponding to a position of the main controller providing characteristic B ', the speed of the motors increases to a value corresponding to point X' before the excitation of the generator reaches the maximum value, the speed at point <I > X '</I> being greater than at point <I> X. </I> Thereafter, the acceleration of the motors continues under constant voltage with a decreasing power of the gas turbine as for the curve B.
If at any time the main controller is acted on to increase the power supplied, then the speed of the gas turbine increases, as described above.
The control device comprises means according to which a call for power by the main controller causes the automatic injection of an additional quantity of fuel which will be in proportion to that used to produce the kinetic energy necessary for the acceleration. tur bine and organs moving with it. g this. In fact, in the embodiment described here, a capacitor 68 is provided.
When the contact 62 moves as a result of the operation of the main controller handle, the increase in voltage applied to the left end of the OCFR2 coil will cause a current to momentarily flow through the capacitor 68. in the sense that corresponds to an increase in the fuel delivery rate. The fuel distribution rate thus increases momentarily above the value corresponding to operation in regime at higher speed.
Likewise, in the event of a reduction in the power demand, reducing the voltage at contact 62, a current will flow out of capacitor 68 to momentarily reduce the fuel delivery rate below the value required for an output. running at the lower speed.
Under the effect of a displacement of the main controller to increase or decrease either the power or the tractive effort depending on the part of the characteristic on which the traction motor is operating, the capacitor 68 will momentarily increase or decrease the power. opening of the fuel valve, the modification of this opening being greater than that necessary to bring the speed to its new value.
During the movements of the fuel valve under the action of the capacitor 68 and also of the fuel restriction circuit operating in such a way as to energize the OCFR3 coil of the fuel regulator, the voltage taken from the potentiometer 35 will vary in such a way. correspondent,
but the resistor 38 and the capacitor 39 will only energize the coils OCFRi and OCORl as a function of the ratio between the average voltage taken from the potentiometer 35 and that taken from the potentiometer 33.
In general, the fuel delivery by the regulating means will increase slowly, since the speed of the gas turbine responds slowly to changes in the flow rate of fuel supplied to the turbine.
Thanks to the presence of the capacitor 68, a current will flow momentarily through the capacitor 68 in order to increase the current in the coil of the regulator, or equivalent circuit element, and thus momentarily increase the opening of the fuel valve at the same time. -beyond its value of subsequent -adjustment in regime corresponding to the upper speed of the turbine.
By this means, an additional volume of fuel is injected into the turbine and the device is adjusted so that this additional volume of fuel is in proportion to that which is suitable for accelerating the turbine and the members which rotate with it starting from the turbine. initial speed to achieve the desired higher speed.
An additional effect is obtained by returning the setting of the main controller in that the current leaving the condenser will then tend to momentarily reduce the fuel delivery rate below the value prevailing in operation at the lower speed of the turbine. corresponding to the reduced power determined by the main controller.
Regulating means for the valve at. fuel can also include means according to patent N 304592, where the additional fuel injected under the action of the momentary current passing through the capacitor is subjected to a predominant control depending on the allowable increase in the fuel distribution rate for the speed of the turbine at the time considered.
In a gas turbine, the maximum fuel delivery rate is limited by temperature considerations and the need to avoid disruption of the air flow.
The installation described here comprises means operating according to patent N 304592, that is to say the restriction circuit described above. For the operation of this circuit, a voltage proportional to the speed of the turbine is applied to resistors 82 and 83.
The maximum allowable fuel injection rate depends on the speed of the turbine, and in the embodiment described, the voltage across the resistor 83 is given substantially by the same function of the voltage taken from the rectifier 81 as the function of the speed of the turbine which gives the maximum rate of fuel distribution.
The voltage taken from the contact 61 of the potentiometer represents the current rate of fuel delivery, so that the variation between the voltages measured at this contact at the terminals of the resistor 83 represents the possibility at any time of increasing the fuel delivery rate.
Rectifier 84 prevents current from flowing when the voltage at contact 61 is less than that taken from resistor 83, so that the restriction circuit is normally incapable of modifying the operation of the installation. If, however, at any time the rate of fuel delivery should approach the maximum allowable rate of fuel delivery for the speed at which the turbine is operating at any time,
in this case, the voltage at the contact 61 will exceed that taken from the resistor 83 and a current can pass through the rectifier 84 through the OCFR and OCOR coils. The OCFR3 coil operates in the direction intended to reduce fuel delivery and thus will prevent any increase in the fuel delivery rate, so that the OCOR3 coil operates in the direction intended to reduce the output of the generators and therefore the output. even when the fuel supply is limited,
it will work to reduce the load on the generator and thus allow an increase in the speed of the turbine. As the turbine speed has increased, the fuel delivery can then increase correspondingly.
Instead of one or more or each of the <I> FR, OR </I> and <I> TER, </I> vibrating regulators, any other appropriate form of device can be used which reacts to the desired sizes. and capable of adjusting, as the case may be, the fuel input rate ,. or the excitation of the generator as a function of the speed of the turbine, or the excitation of the generator as a function of the armature current or of the traction force.
For example, the windings controlled by these regulators can be mounted in the output circuits of dynamos, preferably of the armature feedback type and metadynes, or in the output circuits of magnetic amplifiers (transducers) or electronic amplifiers. tronic, the input windings of the dyna mos or of the transducers or the input circuits of the electronic amplifiers being intended to produce at the output of the devices the desired components depending on the quantities to which the various key control coils react. vibrations,
as already described.