CH320894A - Equipment transforming mechanical energy at variable speed into electrical energy at constant frequency - Google Patents

Equipment transforming mechanical energy at variable speed into electrical energy at constant frequency

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CH320894A
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Maxime Pestarini Joseph
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    • 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

Description

  

      Equipement    transformant de l'énergie mécanique<B>à</B> vitesse variable  en énergie électrique<B>à</B> fréquence constante    Cette invention a pour objet un équipement  permettant la transformation d'une énergie mé  canique fournie par un organe tournant<B>à</B> une  vitesse variable en une énergie électrique<B>à</B> fré  quence constante.  



  Cet équipement peut être utilisé, par exem  ple, pour transformer la puissance mécanique  que les marées peuvent fournir en actionnant  des turbines hydrauliques tournant<B>à</B> une vi  tesse continuellement variable et<B>-</B>telle que le  rendement de la turbine soit maximum pour  chaque valeur de la hauteur, essentiellement  variable, de la marée.  



  Les dessins annexés représentent,<B>à</B> titre  d'exemple, quelques formes d'exécution de  l'objet de l'invention.  



  Les     fig.   <B>1</B> et 2 représentent     schématique-          nient    deux formes d'exécution différentes.  



  Les     fig.   <B>3,</B> 4,<B>5</B> et<B>6</B> représentent schémati  quement des détails de quelques-unes des ma  chines de l'équipement.  



  Se référant<B>à</B> la     fig.   <B>1,</B> un réseau triphasé  est indiqué par les trois lignes     L-L    et une tur  bine hydraulique par<B>1.</B> Sur l'axe<B>26</B> de la tur  bine sont accouplés un alternateur 2 et une       métadyne    génératrice<B>6.</B> L'alternateur débite  des courants triphasés<B>à</B> fréquence essentielle  ment variable, la     métadyne   <B>6</B> crée un courant    continu     Ib   <B>à</B> intensité essentiellement constante  quelle que soit la vitesse de la turbine.  



  L'intensité du courant     Ib    est contrôlée par  les     ampèresrtours    d'un variateur secondaire<B>29</B>  traversé par un courant réglé au moyen du  rhéostat<B>30.</B> La tension des courants triphasés  fournis par l'alternateur<B>à</B> fréquence variable 2  est contrôlée par le courant d'excitation de l'in  ducteur au moyen du rhéostat<B>38.</B>  



  Le courant triphasé fourni par l'alternateur  2 est amené<B>à</B> un transformateur de fréquence  <B>3,</B> l'interrupteur<B>32</B> étant fermé.  



  Le transformateur de fréquence comporte  essentiellement trois organes tournant l'un par  rapport<B>à</B> l'autre, c'est-à-dire un organe fixe, ou  stator, et deux organes mobiles l'un dans l'au  tre,<B>à</B> savoir un rotor et un organe intermé  diaire. Le stator et le rotor, formés de tôles  magnétiques minces empilées, comportent cha  cun un enroulement triphasé, le stator ayant  l'enroulement 20, le rotor ayant l'enroulement  22, et l'organe tournant intermédiaire compor  tant une cage d'écureuil 21. Le rotor est calé  sur l'arbre<B>28</B> d'une dynamo 4<B>;</B> nous appelle  rons l'organe tournant intermédiaire<B> </B> cage  folle<B> .</B> En effet, cet organe intermédiaire, libre  de tourner dans n'importe quel sens, n'est relié  <B>à</B> aucune autre partie.

   Lorsque les courants      triphasés circulent dans l'enroulement du sta  tor, ils donnent naissance<B>à</B> un champ tournant  qui joue le rôle d'inducteur vis-à-vis du rotor.  Ce dernier, en se déplaçant dans ce champ, est  le siège de courants induits dont la fréquence  dépend<B>à</B> la fois de la vitesse de rotation du  champ tournant et de celle du rotor. La cage  folle a comme but d'assurer le fonctionnement  stable de la machine.  



  La     fig.   <B>1</B> indique l'enroulement     rotorique     22 connecté<B>à</B>     lalternateur    2, au moyen des  bagues<B>23</B> et l'enroulement     statorique    20, con  necté au réseau     L-L,    au moyen de l'interrup  teur<B>10</B> par l'intermédiaire d'un transformateur       étoile-triangle   <B>-53.</B> Le mouvement relatif entre  le stator et le rotor du transformateur de fré  quence<B>3</B> est assuré par le moteur 4,

   calé sur  l'arbre<B>28</B> et inséré dans le circuit traversé par  le courant     Ib   <B>à</B> intensité constante et excité par  l'enroulement inducteur<B>8</B> traversé par un cou  rant d'excitation réglé au moyen du rhéostat  <B>31.</B> Un interrupteur<B>18,</B> connecté aux balais du  moteur 4, permet d'arrêter le fonctionnement  du moteur 4 en court-circuitant son induit.  



  Une     métadyne    transformatrice spéciale<B>7,</B>  qu'on désignera sous le nom de     métadyne    trans  formatrice, est insérée par ses balais<I>a,<B>b,</B></I> dans  le circuit parcouru par le courant<B>à</B> intensité  constante     Ib    et peut être mise hors fonction  nement en fermant l'interrupteur<B>19</B> connecté  entre ses balais<I>a,<B>b.</B></I> La transformatrice com  porte deux membres<B>:</B> un stator sans enroule  ment et un rotor muni d'un enroulement induit  associé avec un collecteur sur lequel portent les  balais<I>a,<B>b ;

  </B></I> le même enroulement induit est  connecté au réseau     L-L    par le système de ba  gues et de balais 44 et l'interrupteur<B>11.</B> Sur  l'arbre<B>27</B> de la     métadyne    transformatrice<B>7,</B>  est calé un moteur synchrone spécial<B>5.</B> Ce  moteur comporte un enroulement induit<B>37</B>  qu'on peut connecter au réseau     L-L,    au moyen  de l'interrupteur<B>11,</B> et deux enroulements in  ducteurs<B>35</B> et<B>36</B> alimentés au moyen d'un  système de bagues et de balais, par deux     exci-          tatrices    12 et<B>13,</B> dont les enroulements induc  teurs respectifs 14 et<B>15</B> sont alimentés par des  courants réglés par les rhéostats<B>16</B> et<B>17,</B> res  pectivement.

      L'inducteur du moteur synchrone<B>5</B> est cy  lindrique et chacun des enroulements induc  teurs<B>35</B> et<B>36</B> crée des     ampùres-tours    répartis  le long de l'entrefer de manière<B>à</B> créer un flux  sinusoïdal. Le flux sinusoïdal créé par<B>36</B> est  décalé dans l'espace par rapport au flux sinu  soïdal créé par<B>35,</B> de sorte que le flux induc  teur résultant peut être déplacé     angulairement     par rapport<B>à</B> la partie mécanique de l'induc  teur,<B>à</B> volonté, en réglant la position respective  des rhéostats<B>16</B> et<B>17 ;

  </B> donc, en réglant     ceux-          ci,    on peut décaler<B>à</B> volonté l'axe du flux in  ducteur du moteur synchrone<B>5</B> par rapport<B>à</B>  un plan radial choisi sur l'arbre<B>27</B> et pris  comme plan radial de référence.  



  Ayant décrit l'ensemble de l'équipement, on  passera maintenant<B>à</B> son fonctionnement. Soit  <I>h.</I> la hauteur maximum de la chute d'eau due  <B>à</B> la marée et hl une hauteur faible choisie arbi  trairement, par exemple, telle que h,,<B><I>=</I></B> 4<I>hl.</I>  La vitesse v de la turbine, pour laquelle le ren  dement est maximum pour une hauteur donnée  <I>h</I> de la marée, sera appelée<B> </B> vitesse optimum<B> </B>  pour la hauteur h, pour simplifier les écritu  res<B>;</B> les vitesses optima relatives<B>à</B><I>h, et hl,</I>  soit     V.    et     vl,    auront entre elles la relation  <I>v.</I><B>=</B> 2     vl,    car on peut admettre que la vitesse  optimum varie pratiquement comme la racine  carrée de la hauteur h.

   On choisira, de préfé  rence, pour l'alternateur 2, un nombre de pôles  tel que la pulsation     ü)    du courant fourni par  l'alternateur soit égale<B>à</B> celle de     co,,    du réseau       L-L,    pour une vitesse     v,,    de la turbine qui soit  un peu supérieure<B>à</B> la valeur     -L        (v,,,   <B><I>+</I></B>     vI)    et  l'on construira la     métadyne    génératrice<B>6,</B> le  moteur 4 et la     métadyne    transformatrice<B>7,</B> ca  pables d'une puissance maximum sensiblement  égale<B>à</B> un cinquième de la puissance maximum  P ,

   que la turbine I développe pour h<B><I>=</I></B>     h,,,.     



  Le fonctionnement de l'ensemble est sub  divisé en deux périodes<B>;</B> une première période  pour laquelle h,,<B><I>></I></B><I> h<B>></B> hl,</I> et une deuxième  période pour laquelle h<B><I> < </I></B> hl. Pendant la pre  mière période, les interrupteurs<B>32, 10</B> et<B>19</B>  sont fermés et les interrupteurs<B>18</B> et<B>11</B> sont  ouverts<B>;</B> alors, l'alternateur 2 fournira un cou  rant de pulsation w comprise entre la pulsation       ù).,    correspondant<B>à</B>     v,,,,    et la pulsation     w,    cor-           respondant   <B>à</B>     vl,    en passant par la valeur     û).     égale<B>à</B> celle du réseau.  



  La puissance de la turbine passera alors de  la valeur maximum<B>p.<I>à</I></B> la puissance<B>p,</B> cor  respondant<B>à</B> la vitesse     vj,    en passant par la  puissance<B>p,</B> correspondant<B>à</B> la vitesse v, Soit  le cas général où la fréquence de l'alternateur  2 est w<B>;

  </B> les courants triphasés<B>à</B> fréquence     co     alimenteront le rotor du transformateur de fré  quence<B>3,</B> l'interrupteur<B>32</B> étant fermé, et en  gendreront un flux<B>0,</B> tournant par rapport au  rotor avec une vitesse angulaire     Ü)    où<B>p</B> est le  <B>p</B>  nombre de paires de pôles de la machine<B>3.</B>       Egalement,    les courants triphasés du réseau       L-L    alimenteront le stator de<B>3,</B> l'interrupteur  <B>10</B> étant fermé, et créeront un flux     0,,    tournant  par rapport au stator avec la vitesse<B>-</B>     #.    si  le rotor tourne dans le sens convenable
EMI0003.0011  
   avec  la vitesse angulaire<B>,

  </B> les flux<B>0</B> et     0,,     tourneront<B>à</B> la même
EMI0003.0013  
   vitesse<B>;</B> si alors<B>0</B> et     0,,     coïncident<B>à</B> chaque instant dans l'espace et ont  une amplitude égale, aucune puissance réelle  ou réactive ne sera transmise de l'alternateur 2  au réseau     L-L    et le moteur d'entraînement 4  tournera alors<B>à</B> vide.

   Mais si ce moteur exerce  un couple<B>C</B> dans le sens correct, de manière<B>à</B>  faire avancer le flux<B>0</B> d'un angle<B>a</B> dans le  sens de rotation du flux<B>0,,</B> dans l'espace, une  puissance réelle sera transmise au réseau     L-L.     La puissance fournie par le moteur 4 est  
EMI0003.0017  
  <B>;</B> donc, si     co,,   <B>></B> w, la machine 4  fonctionne en motrice, et si w,,<B> < </B> w elle fonc  tionne en génératrice.  



  <B>Il</B> est très facile d'obliger le moteur 4<B>à</B>  fournir un couple constant, positif ou négatif,  quelle que soit la vitesse<B>à</B> laquelle ce moteur  tourne<B>;</B> il suffit pour cela de régler le courant  d'excitation des inducteurs<B>8,</B> au moyen du  rhéostat<B>31 ;</B> la     métadyne    génératrice<B>6</B> fournira  de la puissance au moteur 4, ou en recevra de  lui, en transformant une puissance équivalente  prise sur l'arbre<B>26</B> de la turbine.

   Si donc,  w,,<B>></B> w la puissance fournie par la turbine sera  transformée en puissance électrique en grande  partie par l'alternateur 2, et en faible partie    par la     métadyne    génératrice<B>6.</B> Si     o),>   <B> < </B> w la  puissance mécanique fournie par la turbine<B>1</B>  sera égale<B>à</B> la différence de la puissance élec  trique fournie par l'alternateur 2 et de la puis  sance électrique absorbée par la     métadyne     génératrice<B>6.</B> Par conséquent, la puissance  maximum fournie par l'alternateur 2 est  égale<B>à</B> la puissance maximum fournie par  la turbine P., plus la puissance absorbée par  la     métadyne    génératrice<B>6</B> quand la hauteur h  a sa valeur maximum h..  



  La puissance nominale de la     métadyne   <B>gé-</B>  nératrice<B>6</B> sera choisie égale<B>à</B> une fraction de  la puissance maximum de la turbine obtenue<B>à</B>  marée haute (h<B><I>=</I></B><I> h.).</I>  



  Si l'on considère maintenant la deuxième  période de fonctionnement pendant laquelle  <I>h<B> < </B></I>     hi,    on doit d'abord observer que la puis  sance que la turbine hydraulique pourra fournir  pendant cette période variera d'une valeur  égale<B>à</B> une fraction de la puissance maximum  <B>à</B> zéro.  



  Pendant cette période, les interrupteurs<B>32,</B>  <B>10, 19</B> sont ouverts et les interrupteurs<B>18</B> et  <B>11</B> sont fermés<B>;</B> alors la     métadyne    génératrice  <B>6</B> absorbe toute la puissance fournie par la tur  bine et délivre du courant<B>à</B> intensité constante  <B>Il,.</B> Ce courant, alimentant la     métadyne    trans  formatrice<B>7, y</B> crée un flux<B>0,</B> dans l'axe de  commutation des balais<I>a,<B>b.</B></I> D'autre part, les  courants polyphasés qui partent du réseau     L-L     pénètrent dans l'induit de la     métadyne    trans  formatrice, créent un flux<B>0.,

  </B> qui est fixe lui  aussi dans l'espace puisque le moteur synchrone  spécial<B>5</B> entraîne la     métadyne    au synchro  nisme<B>;</B> la position angulaire de     0,,    par rapport  <B>à 0,</B> dépend donc du calage de l'axe magnéti  que de l'inducteur du moteur<B>5</B> par rapport<B>à</B>  l'arbre<B>27 ;</B> donc, en réglant les rhéostats<B>16</B>  et<B>17,</B> on pourra donner au flux 0. n'importe  quelle position angulaire par rapport<B>à 0,</B>  Pour un réglage déterminé des rhéostats<B>16</B> et  <B>17,</B> le flux     0,,    aura donc, en général, une com  posante<B>0.,,</B> normale<B>à</B> l'axe de commutation  des balais<I>a,<B>b,</B></I> et une composante     0,,.    dans  l'axe de commutation en question.

   La compo  sante 0., induit une force électromotrice<B>E</B>      entre les balais<I>a,<B>b,</B></I> qui, multipliée par le cou  rant constant     Ib,    détermine la puissance     Eb     transmise de la turbine I au réseau     L-L   <B>;</B> la  composante     0,,.    correspond<B>à</B> la puissance ré  active transmise. Par conséquent, le réglage de  l'angle de calage de l'axe magnétique des in  ducteurs du moteur synchrone<B>5</B> par rapport  <B>à</B> l'arbre<B>27,</B> et le réglage de l'intensité du cou  rant     Ib    déterminent la valeur de la puissance  réelle et de la puissance réactive transmise au  réseau.

   Ce réglage se fait au moyen des  rhéostats<B>16, 17</B> et<B>30.</B> Il est important de noter  que la     métadyne    transformatrice<B>7</B> étant<B>dé-</B>  pourvue d'enroulements     statoriques    ne crée au  cun couple et, par conséquent, le moteur syn  chrone<B>5</B> n'a<B>à</B> développer que<B>le</B> couple cor  respondant aux frictions<B>;

  </B> le moteur synchrone  <B>5</B> est donc un moteur de faibles dimensions par  rapport<B>à</B> la     métadyne   <B>7</B> et, ce qui est impor  tant, le décalage de l'axe magnétique du flux  inducteur du moteur par rapport<B>à</B> l'axe qu'au  rait<B>dû</B> avoir un flux résultant pour qu'il in  duise des forces électromotrices exactement  égales et en phase avec les forces électromotri  ces du réseau     L-L,    axe qu'on appellera briève  ment<B> </B> axe de référence<B> ,</B> reste indépendant  de la puissance réelle et réactive transmise et  simplifie le réglage.  



  <B>Il</B> faut noter, d'une part, que la transmis  sion de la puissance réactive au réseau     L-L     constitue un élément précieux de la stabilité de  ce réseau et, d'autre part, que la puissance ré  active transmise par la     métadyne    transforma  trice<B>7</B> n'exige aucune puissance réelle de la  part de la     métadyne    génératrice<B>6 ;</B> on pourra  donc, même pendant la première période de  fonctionnement pour laquelle h<B><I>></I></B>     hj,    laisser  en fonction la     métadyne    transformatrice<B>7,</B> en  tenant ouvert l'interrupteur<B>19.</B>  



  Le transformateur<B>53</B> intercalé entre la ligne       L-L    et le transformateur de fréquence<B>3</B> permet  de déterminer<B>à</B> volonté la quantité de puis  sance réactive transmise du transformateur de  fréquence<B>3 à</B> la ligne     L-L    dans un sens ou  dans l'autre, en modifiant le rapport de trans  formation du transformateur     étoile-triangle   <B>53.</B>    La     fig.    2 représente une variante relative    seulement<B>à</B> des éléments qui sont en fonction  nement pendant la seconde période de fonc  tionnement.

   Pendant cette période, la     métadyne     transformatrice<B>7</B> est connectée, d'une part,<B>à</B>  la     métadyne    génératrice<B>6</B> et, d'autre part, au  réseau     L-L,    par l'intermédiaire d'un transfor  mateur 40,<B>à</B> prises variables.  



  Ce transformateur, qui comporte un se  condaire en triangle et un primaire en étoile<B>à</B>  prises variables, permet de contrôler la valeur  <B>de</B> la puissance réactive transmise de la     méta-          dyne    transformatrice<B>7</B> au réseau     L-L.    Ainsi,  le contrôle de la puissance réactive peut se  faire, dans le cas de cette figure, soit par<B>le</B>  rhéostat<B>30</B> contrôlant la valeur de l'intensité  du courant     'b,    soit par les prises du transforma  teur 40, soit par les deux moyens simultané  ment. La     métadyne    génératrice<B>6</B> est indiquée,  sur la     fig.    2, comme étant accouplée<B>à</B> l'arbre  <B>26</B> de la turbine.

   Le moteur synchrone<B>55</B> qui  entraîne la     métadyne    transformatrice<B>7</B> n'est,  dans le cas de la fi-. 2, qu'un moteur synchrone  normal<B>à</B> pôles saillants et, par conséquent,  qu'à un seul enroulement inducteur<B>;</B> par contre,  ce moteur synchrone est connecté au réseau       L-L    par l'intermédiaire d'un déphaseur 41, ce  qui permet de déplacer     angulairement   <B>à</B> vo  lonté l'axe du flux pour régler la puissance  transmise au réseau.

   Dans le cas de la     fig.    2,  on pourra contrôler la puissance réelle trans  mise au réseau, soit par le décalage du     dépha-          seur    41, soit par l'intensité du courant I, réglée  <B>à</B> son tour par le rhéostat<B>30,</B> soit par ces deux  moyens simultanément.  



  <B>Il</B> est clair qu'on arriverait<B>à</B> un résultat  analogue en connectant le moteur synchrone  <B>55</B> directement au réseau et en interposant un  déphaseur entre le réseau     L-L    et la     métadyne     transformatrice<B>7,</B> mais alors, ce déphaseur de  vrait être bien plus puissant. Les     fig.   <B>3,</B> 4 et<B>5</B>  se réfèrent<B>à</B> des détails de construction de la       métadyne    transformatrice et la     fig.   <B>6</B> se réfère  <B>à</B> des détails de construction de la     métadyne     génératrice<B>6.</B>  



  La     fig.   <B>3</B> représente schématiquement la       métadyne    transformatrice dans sa forme la plus  simple<B>;</B> elle comporte un stator<B>70</B> dépourvu      de tout enroulement principal, et un rotor<B>71,</B>  muni d'un enroulement<B>72</B> associé<B>à</B> un col  lecteur comme dans les dynamos. Sur le col  lecteur portent deux balais diamétralement op  posés,<I>a,<B>b,</B></I> le pas de l'enroulement étant dia  métral. Sur le stator, le long de l'axe de com  mutation     xx',    sont pratiquées des encoches où  logent les pôles de commutation<B>55</B> et<B>56.</B> La       fig.   <B>3</B> montre aussi les enroulements relatifs<B>à</B>  ces pôles de commutation.  



       Uenroulement   <B>72</B> est relié au réseau<B>à</B> cou  rant alternatif au moyen de bagues et de balais  et, sur la     fig.   <B>3</B> on a montré six bagues 54, le  système     hexaphasé    donnant moins de pertes  que le système triphasé. Le système     hexaphasé     exige naturellement l'emploi d'un transforma  teur     hexaphasé-triphasé,    interposé entre la       métadyne    et le réseau.  



  Cette machine se comporte d'une manière  qui rappelle une commutatrice, le flux induc  teur étant remplacé par le flux magnétique<B>dé-</B>  veloppé dans le stator par l'induit.  



  La     fig.    4 représente schématiquement une  variante de la     fig.   <B>3.</B> Le pas de l'enroulement  d'induit est diamétral, mais les balais<I>a,<B>b</B></I> ne  sont pas diamétralement opposés<B>;</B> dans ce cas,  il<B>y</B> a deux axes de commutation,     xx'    relatif au  balai a,<I>et</I>     yy'    relatif au balai<B>b,</B> et quatre pôles  de commutation<B>57, 58, 59</B> et<B>60.</B> Dans le cas  de balais disposés suivant deux diamètres dif  férents, les pôles de commutation sont répartis  <B>à</B> la périphérie de l'induit.

   Cette disposition  comporte deux avantages<B>:</B> elle rend la distribu  tion des     ampùres-tours    dus au courant continu  plus proche d'une distribution sinusoïdale et,  par conséquent, elle améliore le fonctionne  ment et augmente le rendement; elle permet  aussi une commutation noire pour un courant  beaucoup plus intense que ne le permet le cas  <B>de</B> la     fig.   <B>' 3.</B>  



  Le même résultat est obtenu en adoptant  un pas fortement réduit pour l'enroulement  continu et des balais diamétralement opposés  comme le montre la     fig.   <B>5.</B> Dans ce cas, au  balai a correspondent deux     demi-axes    de com  mutation x et     x'    inclinés l'un par rapport<B>à</B> l'au  tre<B>;</B> également, au balai<B>b</B> correspondent les    deux     demi-axes   <B>y</B><I>et</I><B>y'.</B> Bien entendu, il<B>y</B> a  quatre pôles de commutation.

   Plus haut, on a  mis en relief l'importance du décalage de l'axe  de commutation     xx'    de la     fig.   <B>3</B> par rapport<B>à</B>  l'axe de référence pour le contrôle de la puis  sance réelle et réactive<B>;</B> dans le cas de la dis  position suivant la     fig.    4, cet angle de décalage  doit être mesuré en partant de la bissectrice  interne des axes de commutation     xx'   <I>et</I>     yy'     pour le cas de la     fig.   <B>5,

  </B> on partira de la bis  sectrice interne des deux     demi-axes    de commu  tation x<I>et<B>y'</B></I> et des deux axes de commutation       x'   <I>et<B>y.</B></I>    La     fig.   <B>6</B> est relative<B>à</B> la     métadyne    généra  trice<B>6.</B> Le fonctionnement de cette dernière est  amélioré par l'adoption d'enroulements     stato-          riques    spéciaux.

   Parmi ces enroulements, les  suivants conviennent tout particulièrement<B>:</B>  l'enroulement amplificateur primaire<B>61</B> qui,  traversé par le courant primaire     I,,,    crée un  flux dans la même direction que les     ampères-          tours        rotoriques    dus au même courant     1,,   <B>;</B> l'en  roulement stabilisateur primaire 64 qui, tra  versé par le courant primaire I, induit une  force électromotrice entre les balais primaires  <I>a,</I>     c,    s'opposant au courant     1,,   <B>;

  </B> l'enroulement  compensateur secondaire<B>62</B> qui, parcouru par  le courant secondaire, crée un flux opposé<B>à</B>  celui<B>dû</B> aux ampères-tours     rotoriques    créés par  le courant secondaire     Ibl    ce qui permet de ré  duire les ampères-tours de l'enroulement de  contrôle<B>29 ;</B> l'enroulement stabilisateur secon  daire<B>66</B> qui, traversé par le courant secon  daire     lb,    induit entre les balais secondaires<B>b,</B>  <B>d,</B> une force électromotrice s'opposant au cou  rant secondaire     Ib   <B>;

  </B> l'enroulement secondaire  shunt<B>65</B> qui, connecté entre les balais secon  daires<B><I>b, d,</I></B> crée des ampères-tours correcteurs  dans le même sens que ceux de l'enroulement  de contrôle<B>29</B> et permet de maintenir sensible  ment constante l'intensité du courant secon  daire 14 indépendamment de la charge de la       métadyne    génératrice. En variante, on pourrait  utiliser une     métadyne    ne comportant qu'une  partie des enroulements indiqués.    On a supposé jusqu'ici que le réseau     L-L     est lui-même assez puissant pour dicter la fré-           quence   <B>de</B> l'ensemble.

   Si, au contraire, le réseau       L-L    ne contient pas d'alternateurs puissants, la  fréquence de l'ensemble sera     déteiminée    par la  vitesse du moteur 4 pendant la première<B>pé-</B>  riode de fonctionnement et par la vitesse du  moteur<B>5</B> pendant la seconde période de fonc  tionnement<B>;</B> dans ce cas, la vitesse de ces mo  teurs sera stabilisée par l'emploi des mêmes  moyens qui permettent de stabiliser la fré  quence des grands alternateurs d'un réseau<B>à</B>  une valeur déterminée<B>à</B> l'avance.



      Equipment transforming mechanical energy <B> at </B> variable speed into electrical energy <B> at </B> constant frequency This invention relates to an equipment allowing the transformation of mechanical energy supplied by an organ rotating <B> at </B> variable speed into electrical energy <B> at </B> constant frequency.



  This equipment can be used, for example, to transform the mechanical power that the tides can provide by operating hydraulic turbines rotating <B> at </B> a continuously variable speed and <B> - </B> such as the efficiency of the turbine is maximum for each value of the height, essentially variable, of the tide.



  The accompanying drawings represent, <B> to </B> by way of example, some embodiments of the object of the invention.



  Figs. <B> 1 </B> and 2 represent schematically two different embodiments.



  Figs. <B> 3, </B> 4, <B> 5 </B> and <B> 6 </B> schematically represent details of some of the machines in the equipment.



  Referring <B> to </B> in fig. <B> 1, </B> a three-phase network is indicated by the three lines LL and a hydraulic turbine by <B> 1. </B> On the axis <B> 26 </B> of the turbine are coupled an alternator 2 and a generator metadyne <B> 6. </B> The alternator delivers three-phase currents <B> at </B> essentially variable frequency, the metadyne <B> 6 </B> creates a direct current Ib <B> at </B> essentially constant intensity whatever the speed of the turbine.



  The intensity of the current Ib is controlled by the ampere-turns of a secondary variator <B> 29 </B> through which a current set by means of the rheostat <B> 30. </B> passes through the three-phase currents supplied by the The variable frequency alternator <B> </B> 2 is controlled by the excitation current of the inductor by means of the rheostat <B> 38. </B>



  The three-phase current supplied by the alternator 2 is brought <B> to </B> a frequency transformer <B> 3, </B> the switch <B> 32 </B> being closed.



  The frequency transformer essentially comprises three members rotating relative to each other, that is to say a fixed member, or stator, and two moving members one in the on the other hand, <B> namely </B> namely a rotor and an intermediate organ. The stator and the rotor, formed of stacked thin magnetic sheets, each have a three-phase winding, the stator having the winding 20, the rotor having the winding 22, and the intermediate rotating member comprising a squirrel cage 21. . The rotor is wedged on the shaft <B> 28 </B> of a dynamo 4 <B>; </B> we will call the intermediate rotating member <B> </B> idler cage <B> . </B> In fact, this intermediate organ, free to turn in any direction, is not connected <B> to </B> any other part.

   When the three-phase currents circulate in the winding of the stator, they give rise to <B> to </B> a rotating field which acts as an inductor with respect to the rotor. The latter, while moving in this field, is the seat of induced currents, the frequency of which depends <B> à </B> both on the speed of rotation of the rotating field and that of the rotor. The purpose of the crazy cage is to ensure the stable operation of the machine.



  Fig. <B> 1 </B> indicates the rotor winding 22 connected <B> to </B> the alternator 2, by means of the rings <B> 23 </B> and the stator winding 20, connected to the LL network , by means of the switch <B> 10 </B> via a star-delta transformer <B> -53. </B> The relative movement between the stator and the rotor of the fre quence <B> 3 </B> is provided by motor 4,

   wedged on the shaft <B> 28 </B> and inserted in the circuit traversed by the current Ib <B> at </B> constant intensity and excited by the inductor winding <B> 8 </B> crossed by an excitation current set by means of the rheostat <B> 31. </B> A switch <B> 18, </B> connected to the brushes of the motor 4, makes it possible to stop the operation of the motor 4 in short- circuiting its armature.



  A special transforming metadyne <B> 7, </B> which will be designated under the name of trans-formative metadyne, is inserted by its brushes <I> a, <B> b, </B> </I> in the circuit through which the current <B> at </B> constant intensity Ib runs and can be disabled by closing the switch <B> 19 </B> connected between its brushes <I> a, <B> b. </B> </I> The transformer has two members <B>: </B> a stator without winding and a rotor provided with an armature winding associated with a collector on which the brushes <I> a, <B> b;

  </B> </I> the same armature winding is connected to the LL network by the system of batons and brushes 44 and the switch <B> 11. </B> On the shaft <B> 27 </ B> of the transforming metadyne <B> 7, </B> a special synchronous motor <B> 5. </B> is fitted. This motor has an armature winding <B> 37 </B> that can be connected to the LL network, by means of switch <B> 11, </B> and two conductor windings <B> 35 </B> and <B> 36 </B> supplied by means of a system of rings and brushes, by two exciters 12 and <B> 13, </B> whose respective inductor windings 14 and <B> 15 </B> are supplied by currents regulated by the rheostats <B> 16 </ B> and <B> 17, </B> respectively.

      The inductor of the synchronous motor <B> 5 </B> is cylindrical and each of the inductor windings <B> 35 </B> and <B> 36 </B> creates ampere-turns distributed along the length of the coil. 'air gap so <B> to </B> create a sinusoidal flow. The sinusoidal flux created by <B> 36 </B> is spatially offset from the sinusoidal flux created by <B> 35, </B> so that the resulting inductive flux can be displaced angularly with respect to <B> to </B> the mechanical part of the inductor, <B> at </B> will, by adjusting the respective position of the rheostats <B> 16 </B> and <B> 17;

  </B> therefore, by adjusting these, it is possible to offset <B> at </B> will the axis of the inducing flux of the synchronous motor <B> 5 </B> with respect to <B> to </ B> a radial plane chosen on the shaft <B> 27 </B> and taken as radial reference plane.



  Having described all the equipment, we will now move on <B> to </B> its operation. Let <I> h. </I> be the maximum height of the waterfall due <B> to </B> the tide and hl a low height chosen arbitrarily, for example, such as h ,, <B> <I>=</I> </B> 4 <I> hl. </I> The speed v of the turbine, for which the efficiency is maximum for a given height <I> h </I> of the tide, will be called <B> </B> optimum speed <B> </B> for the height h, to simplify the writing <B>; </B> the optimum relative speeds <B> to </B> <I> h, and hl, </I> that is V. and vl, will have between them the relation <I>v.</I> <B> = </B> 2 vl, because we can admit that the speed optimum varies practically as the square root of the height h.

   We will preferably choose, for the alternator 2, a number of poles such that the pulsation ü) of the current supplied by the alternator is equal to <B> to </B> that of co ,, of the LL network, for a speed v ,, of the turbine which is a little greater <B> than </B> the value -L (v ,,, <B><I>+</I> </B> vI) and the the generator metadyne <B> 6, </B> the motor 4 and the transformer metadyne <B> 7, </B> capable of a maximum power substantially equal to <B> to </B> one fifth of the maximum power P,

   that the turbine I develops for h <B> <I> = </I> </B> h ,,,.



  The operation of the whole is subdivided into two periods <B>; </B> a first period for which h ,, <B> <I>> </I> </B> <I> h <B> > </B> hl, </I> and a second period for which h <B> <I> <</I> </B> hl. During the first period, switches <B> 32, 10 </B> and <B> 19 </B> are closed and switches <B> 18 </B> and <B> 11 </B> are open <B>; </B> then, the alternator 2 will supply a pulsation current w between the pulsation ù)., corresponding <B> to </B> v ,,,, and the pulsation w, cor - respondent <B> to </B> vl, passing by the value û). equal <B> to </B> that of the network.



  The turbine power will then change from the maximum value <B> p. <I> to </I> </B> the power <B> p, </B> corresponding <B> to </B> the speed vj, passing through the power <B> p, </B> corresponding <B> to </B> the speed v, Let be the general case where the frequency of the alternator 2 is w <B>;

  </B> the three-phase currents <B> at </B> frequency co will feed the rotor of the frequency transformer <B> 3, </B> the switch <B> 32 </B> being closed, and in will generate a flux <B> 0, </B> rotating with respect to the rotor with an angular speed Ü) where <B> p </B> is the <B> p </B> number of pole pairs of the machine <B> 3. </B> Also, the three-phase currents of the LL network will feed the stator of <B> 3, </B> the switch <B> 10 </B> being closed, and will create a 0 flux, , rotating relative to the stator with the speed <B> - </B> #. if the rotor turns in the correct direction
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   with angular velocity <B>,

  </B> streams <B> 0 </B> and 0 ,, will turn <B> to </B> the same
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   speed <B>; </B> if then <B> 0 </B> and 0 ,, coincide <B> at </B> every instant in space and have an equal amplitude, no real or reactive power will be transmitted from the alternator 2 to the LL network and the drive motor 4 will then run <B> at </B> empty.

   But if this motor exerts a torque <B> C </B> in the correct direction, so as <B> to </B> advance the flow <B> 0 </B> at an angle <B> a </B> in the direction of rotation of the flow <B> 0 ,, </B> in space, real power will be transmitted to the LL network. The power supplied by motor 4 is
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  <B>; </B> therefore, if co ,, <B>> </B> w, machine 4 operates as a motor, and if w ,, <B> <</B> w it operates as a generator .



  <B> It </B> is very easy to force motor 4 <B> to </B> deliver constant torque, positive or negative, regardless of the speed <B> at </B> which this motor rotates <B>; </B> it suffices to adjust the excitation current of the inductors <B> 8, </B> by means of the rheostat <B> 31; </B> the generator metadyne <B> 6 </B> will supply or receive power to engine 4 by transforming an equivalent power taken from the shaft <B> 26 </B> of the turbine.

   If therefore, w ,, <B>> </B> w the power supplied by the turbine will be transformed into electric power largely by the alternator 2, and in small part by the generator metadyne <B> 6. </ B> If o),> <B> <</B> w the mechanical power supplied by the turbine <B> 1 </B> will be equal <B> to </B> the difference in the electric power supplied by alternator 2 and the electrical power absorbed by the generator metadyne <B> 6. </B> Consequently, the maximum power supplied by the alternator 2 is equal to <B> </B> the maximum power supplied by the turbine P., plus the power absorbed by the generator metadyne <B> 6 </B> when the height has its maximum value h ..



  The nominal power of the <B> generator </B> metadyne <B> 6 </B> will be chosen equal <B> to </B> a fraction of the maximum power of the turbine obtained <B> at < / B> high tide (h <B> <I> = </I> </B> <I> h.). </I>



  If we now consider the second period of operation during which <I> h <B> <</B> </I> hi, we must first observe that the power that the hydraulic turbine can provide during this period will vary by a value equal to <B> to </B> a fraction of the maximum power <B> to </B> zero.



  During this period, switches <B> 32, </B> <B> 10, 19 </B> are open and switches <B> 18 </B> and <B> 11 </B> are closed < B>; </B> then the generator metadyne <B> 6 </B> absorbs all the power supplied by the turbine and delivers current <B> at </B> constant intensity <B> Il,. </ B> This current, supplying the transforming metadyne <B> 7, y </B> creates a flux <B> 0, </B> in the switching axis of the brushes <I> a, <B> b. </B> </I> On the other hand, the polyphase currents which leave the LL network enter the armature of the trans-formative metadyne, create a flux <B> 0.,

  </B> which is also fixed in space since the special synchronous motor <B> 5 </B> drives the metadyne to the synchronization <B>; </B> the angular position of 0 ,, with respect to < B> to 0, </B> therefore depends on the setting of the magnetic axis of the inductor of the motor <B> 5 </B> with respect to <B> to </B> the shaft <B> 27 ; </B> therefore, by adjusting the rheostats <B> 16 </B> and <B> 17, </B> we can give the flow 0. any angular position with respect to <B> 0, </B> For a specific setting of the rheostats <B> 16 </B> and <B> 17, </B> the flow 0 ,, will therefore generally have a component <B> 0. ,, < / B> normal <B> to </B> the switching axis of the brushes <I> a, <B> b, </B> </I> and a component 0 ,,. in the switching axis in question.

   The component 0., induces an electromotive force <B> E </B> between the brushes <I> a, <B> b, </B> </I> which, multiplied by the constant current Ib, determines the power Eb transmitted from the turbine I to the LL network <B>; </B> the component 0 ,,. corresponds <B> to </B> the reactive power transmitted. Therefore, the adjustment of the timing angle of the magnetic axis of the inductors of the synchronous motor <B> 5 </B> with respect to <B> to </B> the shaft <B> 27, </ B> and the current intensity setting Ib determine the value of the real power and of the reactive power transmitted to the network.

   This adjustment is made by means of the rheostats <B> 16, 17 </B> and <B> 30. </B> It is important to note that the transforming metadyne <B> 7 </B> being <B> de - </B> provided with stator windings does not create any torque and, consequently, the synchronous motor <B> 5 </B> only has <B> to </B> develop <B> the < / B> torque corresponding to the frictions <B>;

  </B> the synchronous motor <B> 5 </B> is therefore a small motor compared to <B> </B> the <B> 7 </B> metadyne and, what is important, the offset of the magnetic axis of the inducing flux of the motor with respect to <B> to </B> the axis which a resulting flux should <B> have </B> in order for it to induce electromotive forces exactly equal and in phase with the electromotive forces of the LL network, an axis that will be called briefly <B> </B> reference axis <B>, </B> remains independent of the real and reactive power transmitted and simplifies adjustment.



  <B> It </B> should be noted, on the one hand, that the transmission of reactive power to the LL network constitutes a valuable element in the stability of this network and, on the other hand, that the reactive power transmitted by the transforming metadyne <B> 7 </B> does not require any real power from the generating metadyne <B> 6; </B> it is therefore possible, even during the first period of operation for which h < B> <I>> </I> </B> hj, leave the transforming metadyne <B> 7, </B> operating while keeping the switch <B> 19. </B> open



  The transformer <B> 53 </B> interposed between the line LL and the frequency transformer <B> 3 </B> allows to determine <B> at </B> will the quantity of reactive power transmitted from the transformer of frequency <B> 3 to </B> line LL in one direction or the other, modifying the transformation ratio of the star-delta transformer <B> 53. </B> Fig. 2 shows a variant relating only <B> to </B> of the elements which are in operation during the second period of operation.

   During this period, the transforming metadyne <B> 7 </B> is connected, on the one hand, <B> to </B> the generating metadyne <B> 6 </B> and, on the other hand, to the LL network, via a transformer 40, <B> with </B> variable outlets.



  This transformer, which has a delta conductor and a star primary <B> with </B> variable taps, makes it possible to control the value <B> of </B> the reactive power transmitted from the transforming metadyne < B> 7 </B> to the LL network. Thus, the control of the reactive power can be done, in the case of this figure, either by <B> the </B> rheostat <B> 30 </B> controlling the value of the intensity of the current 'b, either by the taps of the transformer 40, or by both means simultaneously. The generating metadyne <B> 6 </B> is indicated in fig. 2, as being coupled <B> </B> to the shaft <B> 26 </B> of the turbine.

   The synchronous motor <B> 55 </B> which drives the transforming metadyne <B> 7 </B> is, in the case of fi. 2, that a normal synchronous motor <B> with </B> salient poles and, consequently, that only one inductor winding <B>; </B> on the other hand, this synchronous motor is connected to the LL network by by means of a phase shifter 41, which makes it possible to angularly move <B> to </B> your axis of the flow to adjust the power transmitted to the network.

   In the case of fig. 2, it is possible to control the real power transmitted to the network, either by the offset of the phase shifter 41, or by the intensity of the current I, set <B> to </B> in turn by the rheostat <B> 30 , </B> or by these two means simultaneously.



  <B> It </B> is clear that a similar result would be obtained <B> at </B> by connecting the synchronous motor <B> 55 </B> directly to the network and by interposing a phase shifter between the LL network and the transforming metadyne <B> 7, </B> but then this phase shifter should be much more powerful. Figs. <B> 3, </B> 4 and <B> 5 </B> refer <B> to </B> details of construction of the transformative metadyne and FIG. <B> 6 </B> refers <B> to </B> construction details of the generator metadyne <B> 6. </B>



  Fig. <B> 3 </B> schematically represents the transforming metadyne in its simplest form <B>; </B> it comprises a stator <B> 70 </B> devoid of any main winding, and a rotor <B > 71, </B> provided with a winding <B> 72 </B> associated <B> with </B> a drive collar as in dynamos. On the drive neck carry two diametrically opposed brushes, <I> a, <B> b, </B> </I> the pitch of the winding being diametrically. On the stator, along the switching axis xx ', there are notches where the switching poles <B> 55 </B> and <B> 56. </B> are housed. <B> 3 </B> also shows the relative windings <B> to </B> these switching poles.



       The <B> 72 </B> winding is connected to the alternating current <B> </B> network by means of rings and brushes and, in fig. <B> 3 </B> six rings 54 have been shown, the six-phase system giving less losses than the three-phase system. The six-phase system naturally requires the use of a six-phase-three-phase transformer, interposed between the metadyne and the network.



  This machine behaves in a manner reminiscent of a commutator, the inductive flux being replaced by the magnetic flux <B> developed in the stator by the armature.



  Fig. 4 schematically represents a variant of FIG. <B> 3. </B> The pitch of the armature winding is diametrical, but the brushes <I> a, <B> b </B> </I> are not diametrically opposed <B>; </B> in this case there <B> y </B> has two switching axes, xx 'relative to brush a, <I> and </I> yy' relative to brush <B> b, </ B> and four switching poles <B> 57, 58, 59 </B> and <B> 60. </B> In the case of brushes arranged in two different diameters, the switching poles are distributed <B> at </B> the periphery of the armature.

   This arrangement has two advantages <B>: </B> it makes the distribution of the ampere-turns due to the direct current closer to a sinusoidal distribution and, consequently, it improves the operation and increases the efficiency; it also allows black switching for a much more intense current than the case of <B> of </B> fig. <B> '3. </B>



  The same result is obtained by adopting a greatly reduced pitch for the continuous winding and diametrically opposed brushes as shown in fig. <B> 5. </B> In this case, to the brush a correspond two half-axes of com mutation x and x 'inclined relative to each other <B> to </B> the other <B>; </B> also, to the brush <B> b </B> correspond the two half-axes <B>y</B><I>et</I> <B> y '. </B> Of course , there <B> y </B> has four switching poles.

   Above, the importance of the offset of the switching axis xx 'of FIG. <B> 3 </B> with respect to <B> to </B> the reference axis for the control of the real and reactive power <B>; </B> in the case of the arrangement according to the fig. 4, this offset angle must be measured starting from the internal bisector of the switching axes xx '<I> and </I> yy' for the case of fig. <B> 5,

  </B> we will start from the internal bisector of the two switching half-axes x <I> and <B> y '</B> </I> and from the two switching axes x' <I> and < B> y. </B> </I> Fig. <B> 6 </B> is relative <B> to </B> the generator metadyne <B> 6. </B> The operation of the latter is improved by the adoption of special stator windings.

   Among these windings, the following are particularly suitable <B>: </B> the primary amplifier winding <B> 61 </B> which, through which the primary current I ,,, creates a flow in the same direction as the rotor amperes-turns due to the same current 1 ,, <B>; </B> the primary stabilizer bearing 64 which, through the primary current I, induces an electromotive force between the primary brushes <I> a, < / I> c, opposing current 1 ,, <B>;

  </B> the secondary compensating winding <B> 62 </B> which, traversed by the secondary current, creates a flow opposite <B> to </B> that <B> due </B> to the ampere-turns rotor created by the secondary current Ibl which makes it possible to reduce the ampere-turns of the control winding <B> 29; </B> the secondary stabilizing winding <B> 66 </B> which, crossed by the secondary current lb, induced between the secondary brushes <B> b, </B> <B> d, </B> an electromotive force opposing the secondary current Ib <B>;

  </B> the secondary shunt winding <B> 65 </B> which, connected between the secondary brushes <B> <I> b, d, </I> </B> creates corrective ampere-turns in the same direction as those of the control winding <B> 29 </B> and makes it possible to maintain substantially constant the intensity of the secondary current 14 independently of the load of the generator metadyne. As a variant, one could use a metadyne comprising only part of the indicated windings. It has so far been assumed that the L-L network itself is powerful enough to dictate the <B> frequency of </B> the whole.

   If, on the contrary, the LL network does not contain powerful alternators, the frequency of the assembly will be determined by the speed of motor 4 during the first <B> period- </B> of operation and by the speed of the motor. motor <B> 5 </B> during the second period of operation <B>; </B> in this case, the speed of these motors will be stabilized by the use of the same means which make it possible to stabilize the frequency large alternators of a network <B> at </B> a value determined <B> in </B> in advance.

 

Claims (1)

REVENDICATION<B>:</B> Equipement transformant de l'énergie mé canique<B>à</B> vitesse variable en énergie électrique <B>à</B> fréquence constante, caractérisé en ce qu'il comporte un alternateur polyphasé couplé<B>à</B> un organe tournant<B>à</B> vitesse variable, une méta- dyne génératrice entraÎnée par cet organe tour nant, un transformateur de fréquence tournant mû par un moteur développant un couple cons tant contrôlable<B>à</B> volonté, une métadyne trans formant ledit courant<B>à</B> intensité constante, en courant alternatif polyphasé, cette métadyne transformatrice étant mue par un moteur syn chrone, CLAIM <B>: </B> Equipment transforming mechanical energy <B> at </B> variable speed into electrical energy <B> at </B> constant frequency, characterized in that it comprises an alternator polyphase coupled <B> to </B> a rotating member <B> at </B> variable speed, a generating metadyne driven by this rotating member, a rotating frequency transformer driven by a motor developing a constant torque controllable <B> at </B> will, a trans metadyne forming said current <B> at </B> constant intensity, in polyphase alternating current, this transforming metadyne being driven by a synchronous motor, la métadyne génératrice fournissant un courant<B>à</B> intensité constante malgré la varia tion de vitesse de l'organe tournant, le trans formateur de fréquence comportant un stator et un rotor concentriques et un troisième mem bre concentrique auxdits stator et rotor pou vant tourner librement entre le stator et le rotor et muni d'une cage d'écureuil, lesdits stator et rotor comportant chacun un enroulement poly phasé, l'enroulement statorique étant suscepti ble d'être connecté au réseau<B>à</B> fréquence cons tante<B>à</B> l'aide d'un premier interrupteur et l'en roulement rotorique <B>à</B> l'alternateur,<B>à</B> l'aide d'un deuxième interrupteur, the generator metadyne providing a current <B> at </B> constant intensity despite the variation in speed of the rotating member, the frequency transformer comprising a concentric stator and rotor and a third member concentric with said stator and rotor able to rotate freely between the stator and the rotor and provided with a squirrel cage, said stator and rotor each comprising a poly-phase winding, the stator winding being liable to be connected to the network <B> to </ B> constant frequency <B> at </B> using a first switch and the rotor bearing <B> at </B> the alternator, <B> at </B> using a second switch, la métadyne trans formatrice comportant un enroulement d'in duit relié, d'une part,<B>à</B> un collecteur associé avec une paire de balais pour être alimenté en courant continu<B>à</B> intensité constante et, d'autre part,<B>à</B> des bagues destinées<B>à</B> être reliées au réseau<B>à</B> fréquence constante par un troisième interrupteur, des moyens étant prévus pour per mettre de contrôler la puissance transmise par la métadyne transformatrice au réseau, le tout étant agencé de telle manière que, lorsque la vitesse de l'organe tournant<B>à</B> vitesse variable est inférieure<B>à</B> une valeur déterminée, les pre mier et deuxième interrupteurs étant ouverts et le troisième interrupteur étant fermé, the trans formative metadyne comprising an induction winding connected, on the one hand, <B> to </B> a collector associated with a pair of brushes to be supplied with direct current <B> at </B> constant intensity and, on the other hand, <B> to </B> rings intended <B> to </B> to be connected to the network <B> at </B> constant frequency by a third switch, means being provided for make it possible to control the power transmitted by the transforming metadyne to the network, the whole being arranged in such a way that, when the speed of the rotating member <B> at </B> variable speed is less <B> than </ B > a determined value, the first and second switches being open and the third switch being closed, la mé- tadyne génératrice transforme alors la puissance mécanique fournie par l'organe<B>à</B> vitesse varia ble en puissance électrique, sous la forme de courant continu<B>à</B> intensité constante fournie aux balais sur le collecteur de la métadyne transformatrice qui transforme cette puissance électrique<B>à</B> courant continu en puissance élec trique<B>à</B> courant alternatif polyphasé<B>à</B> fré quence constante fournie au réseau, tandis que, lorsque la vitesse de l'organe tournant<B>à</B> vitesse variable dépasse ladite valeur déterminée, les premier et deuxième interrupteurs étant fermés et le troisième ouvert, the metadyne generator then transforms the mechanical power supplied by the component <B> at </B> variable speed into electric power, in the form of direct current <B> at </B> constant intensity supplied to the brushes on the collector of the transforming metadyne which transforms this electric power <B> at </B> direct current into electric power <B> at </B> alternating current polyphase <B> at </B> constant frequency supplied to the network , while, when the speed of the rotating member <B> at </B> variable speed exceeds said determined value, the first and second switches being closed and the third open, l'alternateur fournit au transformateur de fréquence une puissance électrique correspondant<B>à</B> une partie de la puissance mécanique fournie par l'organe<B>à</B> vitesse variable, tandis que le reste de cette puis sance mécanique est transformé par la méta- dyne génératrice qui alimente le moteur<B>à</B> couple constant qui entraîne le rotor du trans formateur de fréquence de sorte que celui-ci transforme simultanément de la puissance élec trique<B>à</B> fréquence variable et de la puissance mécanique<B>à</B> couple constant en puissance élec trique<B>à</B> fréquence constante fournie au réseau. the alternator supplies the frequency transformer with an electrical power corresponding <B> to </B> a part of the mechanical power supplied by the component <B> at </B> variable speed, while the rest of this power mechanism is transformed by the generator metadyne which supplies the motor <B> with </B> constant torque which drives the rotor of the frequency transformer so that the latter simultaneously transforms electric power <B> to < / B> variable frequency and mechanical power <B> at </B> constant torque in electric power <B> at </B> constant frequency supplied to the network. SOUS-REVENDICATIONS <B>:</B> <B>1.</B> Equipement selon la revendication, ca ractérisé en ce que le transformateur tournant de fréquence est connecté au réseau<B>à</B> travers un transformateur<B>à</B> prises variables. 2. Equipement selon la revendication, ca ractérisé en ce que la métadyne transformatrice est connectée au réseau par l'intermédiaire d'un transformateur<B>à</B> prises variables. SUB-CLAIMS <B>: </B> <B> 1. </B> Equipment according to claim, characterized in that the rotary frequency transformer is connected to the network <B> to </B> through a transformer <B> to </B> variable sockets. 2. Equipment according to claim, ca ractérisé in that the transformer metadyne is connected to the network by means of a transformer <B> with </B> variable taps. <B>3.</B> Equipement selon la revendication, ca ractérisé en ce que le moteur synchrone entraî nant la métadyne transformatrice est connecté au réseau par l'intermédiaire d'un appareil dé- phaseur. 4. Equipement selon la revendication et la sous-revendication <B>3,</B> caractérisé en ce que les balais de la métadyne transformatrice sont dis posés chacun suivant un diamètre différent du collecteur, cette machine étant munie de quatre pôles de commutation. <B> 3. </B> Equipment according to claim, characterized in that the synchronous motor driving the transforming metadyne is connected to the network by means of a phaser device. 4. Equipment according to claim and sub-claim <B> 3, </B> characterized in that the brushes of the transformer metadyne are each arranged according to a different diameter of the collector, this machine being provided with four switching poles . <B>5.</B> Equipement selon la revendication et la sous-revendication 2, caractérisé en ce que la métadyne transformatrice a un enroulement de pas non diamétral et deux balais diamétrale ment opposés, la machine étant pourvue de quatre pôles de commutation. <B> 5. </B> Equipment according to claim and sub-claim 2, characterized in that the transformer metadyne has a non-diametrical pitch winding and two diametrically opposed brushes, the machine being provided with four switching poles .
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AT73942B (en) * 1913-05-27 1917-10-25 Otto Titus Blathy Gear unit for hydropower plants with rapidly changing incline and with alternating current synchronous generators driven directly by the turbines.

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