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Dispositif de régulation de la fréquence d'un groupe convertisseur La présente invention a pour objet un dispositif de régulation de la fréquence d'un groupe convertisseur dont le moteur d'entraînement est un moteur synchrone et dont le générateur doit fournir une tension alternative à fréquence constante, malgré les variations de fréquence du réseau sur lequel est branché le moteur d'entraînement.
Le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que l'arbre du moteur synchrone est relié à l'arbre du générateur par un différentiel dont l'un des planétaires est entraîné, à l'aide d'une transmission irréversible, par l'arbre de sortie d'un variateur de vitesse, dont l'arbre d'entrée est entraîné par un moteur, et dont le rapport de réduction est réglé par un moteur à inversion de marche commandé par un relais fréquence métrique branché aux bornes du générateur, ledit variateur étant réglé de telle sorte que, d'une part, pour une valeur de la fréquence du réseau choisie comme étant la valeur minimum en dessous de laquelle cette fréquence est supposée ne pouvoir descendre, la fréquence du générateur ait la valeur désirée lorsque ledit planétaire du différentiel reste immobile, et que,
d'autre part, pour une fréquence du réseau supérieure à cette valeur minimum, ledit planétaire tourne dans un sens tel qu'il provoque le ralentissement de l'arbre entraînant le générateur, le servomoteur réglant alors le rapport de réduction du variateur de vitesse de manière que la vitesse de rotation dudit planétaire soit telle que la fréquence du générateur ait constamment la valeur désirée.
La figure unique du dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif de régulation suivant la présente invention.
Dans cette figure, 1 représente un moteur synchrone branché aux bornes R, S, T d'un réseau dont la fréquence du courant peut varier. Ce moteur synchrone entraîne, par l'intermédiaire d'un différentiel 2, un alternateur 3 (dont l'enroulement d'excitation n'est pas représenté) qui doit fournir une tension.alterna- tive de fréquence constante Fo entre les bornes 4 et 5. Le porte-satellite 21 du différentiel est entraîné par le moteur synchrone 1, tandis que le premier planétaire 22 entraîne le générateur 3.
Le deuxième planétaire 23 du différentiel est solidaire, à l'aide d'une transmission irréversible 6 (roue tangente-vis sans fin), de l'arbre de sortie d'un variateur de vitesse 7 d'un type quelconque connu. L'arbre d'entrée de ce variateur est entraîné par le moteur 1 à l'aide de rouages appropriés 8 (roue tangente-vis sans fin ou pignons d'angle). Cet arbre pourrait
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aussi être entraîné par un moteur auxiliaire, par exemple un moteur asynchrone à faible glissement ou par un moteur asynchrone synchronisé.
Le planétaire 23 agit toujours pour provoquer le ralentissement de l'arbre entraînant le générateur 3. Le variateur est réglé de manière que ce planétaire reste immobile pour une vitesse du moteur synchrone 1 correspondant à une valeur de la fréquence du réseau sur lequel ledit moteur synchrone est branché, choisie comme étant la valeur minimum en dessous de laquelle cette fréquence est supposée ne pouvoir descendre, la fréquence du générateur ayant alors la valeur désirée.
Le rapport de réduction du variateur 7 est réglé par un servomoteur 9, à inversion de marche, commandé par un relais fréquence métrique 10 alimenté par l'alternateur 3. Ce relais fréquence métrique possède un contact mobile 11 et deux contacts fixes 12 et 13. Les contacts 11-12 ou 11-13 sont fermés suivant que la fréquence F de la tension aux bornes de l'alternateur 3 est plus forte ou plus faible que la fréquence Fo. 14 est une source auxiliaire qui alimente le servomoteur 9 par l'intermédiaire soit des contacts 11-12, soit des contacts 11-13: Le servomoteur tourne dans un sens ou dans l'autre suivant le sens du courant qui le parcourt.
Si la fréquence F est plus forte que la fréquence désirée Fo, le relais fréquence métrique 10 ferme ses contacts 11-12, ce qui provoque la rotation du servomoteur 9 dans un certain sens. La vitesse de rotation de l'arbre de sortie du variateur de vitesse 7 est modifiée, provoquant ainsi une variation de la vitesse de rotation du planétaire 23 de façon à augmenter le ralentissement de la vitesse de rotation de l'arbre entraînant l'alternateur 3 produit par ce planétaire, jusqu'à ce que la fréquence de la tension aux bornes de l'alternateur 3 atteigne la valeur désirée Fo. A ce moment, le relais fréquence métrique 10 ouvre ses contacts et le servomoteur 9 s'arrête.
Si, au contraire, la fréquence F est plus faible que la fréquence désirée F, le relais fréquence métrique 10 ferme ses contacts 11-13, ce qui provoque la rotation du servomoteur 9 en sens inverse de celui qu'il avait dans le cas précédent. La vitesse de rotation de l'arbre de sortie du variateur de vitesse 7 est modifiée de façon à diminuer le ralentissement de la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement de l'alternateur 3 produit par le planétaire 23 jusqu'à ce que la fréquence de la tension aux bornes de l'alternateur 3 atteigne la valeur F,,.
Puisque le planétaire 23 provoque le ralentissement de l'arbre entraînant l'alternateur 3, il ne produit pas de couple moteur supplémentaire, de sorte qu'il est possible d'utiliser un variateur de vitesse de dimensions réduites et que la puissance nécessaire pour l'entraînement dudit variateur est très faible.
Bien entendu, le moteur 1 pourrait entraîner un des planétaires du différentiel 2, tandis que le générateur 3 pourrait être entraîné par le porte-satellite de ce différentiel.
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A device for regulating the frequency of a converter group The present invention relates to a device for regulating the frequency of a converter group, the drive motor of which is a synchronous motor and the generator of which must supply an alternating voltage at frequency constant, despite variations in the frequency of the network to which the drive motor is connected.
The device according to the invention is characterized in that the shaft of the synchronous motor is connected to the shaft of the generator by a differential of which one of the planetary is driven, by means of an irreversible transmission, by the output shaft of a variable speed drive, the input shaft of which is driven by a motor, and the reduction ratio of which is adjusted by a reversing motor controlled by a metric frequency relay connected to the terminals of the generator, said variator being adjusted so that, on the one hand, for a value of the network frequency chosen as being the minimum value below which this frequency is not supposed to be able to fall, the frequency of the generator has the desired value when said planetary differential remains stationary, and that,
on the other hand, for a network frequency greater than this minimum value, said sun gear rotates in a direction such that it causes the shaft driving the generator to slow down, the servomotor then adjusting the reduction ratio of the speed variator from so that the speed of rotation of said planetary is such that the frequency of the generator constantly has the desired value.
The single figure of the attached drawing represents, by way of example, an embodiment of the regulation device according to the present invention.
In this figure, 1 represents a synchronous motor connected to the terminals R, S, T of a network whose current frequency can vary. This synchronous motor drives, via a differential 2, an alternator 3 (the excitation winding of which is not shown) which must supply an alternating voltage of constant frequency Fo between terminals 4 and 5. The planet carrier 21 of the differential is driven by the synchronous motor 1, while the first sun gear 22 drives the generator 3.
The second sun gear 23 of the differential is secured, by means of an irreversible transmission 6 (tangent-worm wheel), to the output shaft of a speed variator 7 of any known type. The input shaft of this variator is driven by the motor 1 using appropriate cogs 8 (tangent wheel-worm or angle gears). This tree could
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also be driven by an auxiliary motor, for example a low slip asynchronous motor or by a synchronized asynchronous motor.
The sun gear 23 always acts to cause the slowing down of the shaft driving the generator 3. The variator is adjusted so that this sun gear remains stationary for a speed of the synchronous motor 1 corresponding to a value of the frequency of the network on which said synchronous motor is connected, chosen as being the minimum value below which this frequency is supposed not to be able to go down, the frequency of the generator then having the desired value.
The reduction ratio of the variator 7 is regulated by a reversing servomotor 9, controlled by a metric frequency relay 10 supplied by the alternator 3. This metric frequency relay has a moving contact 11 and two fixed contacts 12 and 13. Contacts 11-12 or 11-13 are closed depending on whether the frequency F of the voltage across the terminals of the alternator 3 is higher or lower than the frequency Fo. 14 is an auxiliary source which supplies the servomotor 9 via either contacts 11-12 or contacts 11-13: The servomotor rotates in one direction or the other depending on the direction of the current flowing through it.
If the frequency F is higher than the desired frequency Fo, the metric frequency relay 10 closes its contacts 11-12, which causes the servomotor 9 to rotate in a certain direction. The speed of rotation of the output shaft of the speed variator 7 is changed, thus causing a variation of the speed of rotation of the planetary 23 so as to increase the slowing down of the speed of rotation of the shaft driving the alternator 3 produced by this sun gear, until the frequency of the voltage across the alternator 3 reaches the desired value Fo. At this moment, the metric frequency relay 10 opens its contacts and the servomotor 9 stops.
If, on the contrary, the frequency F is lower than the desired frequency F, the metric frequency relay 10 closes its contacts 11-13, which causes the rotation of the servomotor 9 in the opposite direction to that which it had in the previous case. . The speed of rotation of the output shaft of the variable speed drive 7 is changed so as to decrease the deceleration of the speed of rotation of the drive shaft of the alternator 3 produced by the sun gear 23 until the frequency of the voltage across the alternator 3 reaches the value F ,,.
Since the sun gear 23 causes the shaft driving the alternator 3 to slow down, it does not produce additional motor torque, so that it is possible to use a variable speed drive of reduced dimensions and the power required for it drive of said variator is very low.
Of course, the engine 1 could drive one of the planetary gear of the differential 2, while the generator 3 could be driven by the planet carrier of this differential.