CH93400A - Device for the transformation of electric current. - Google Patents

Device for the transformation of electric current.

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CH93400A
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current
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transformation
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Earnshaw Calverley John
Eden Highfield William
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Earnshaw Calverley John
Eden Highfield William
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Description

  

  Dispositif pour la transformation de courant électrique.    La présente invention se rapporte<B>à</B> un       dispositif    pour la transformation de courant  électrique d'ans lequel     l'enroulement    pri  maire et     l'enrc.ulenrent    secondaire d'au  moins un     transformateur    sont interconnec  tés chacun     respectivement    de façon à     former     un circuit fermé clans lequel la somme des  forces     électromotrices    est nulle à tout ins  tant., les deux circuits fermés étant connectés  chacun à une série distincte d'appareils de  commutation, l'une pour introduire et l'au  tre pour     débiter    l'énergie électrique,

   d'une  manière en principe pareille au couplage de  l'enroulement d'un anneau de Gramme à son  collecteur, ce dispositif étant caractérisé par  un troisième enroulement sur le transforma  teur, cet enroulement étant couplé magné  tiquement aux enroulements primaires et se  condaires et alimenté par un circuit de cou  rant alternatif distinct de et sans connexion  électrique avec l'un ou l'autre des circuits  reliés aux commutateurs, dans le but., d'en  gendrer par ce troisième enroulement l'exci  tation     nécessaire    à produire .le flux dans le         transformateur    à la. marche à vicie et de li  bérer ainsi les autres circuits de ce courant  de magnétisation à toute les charges.  



       G.ràce    à l'emploi de ce-     troisième    enrou  lement alimenté par     du    courant alternatif on  peut prévoir     d'engendrer    l'excitation     toute     entière ou de sa plus grande partie là part  de l'effet réactif     cles    courants secondaires)  nécessaire à la     pro;

  lrtction    des flux dans les  transformateurs, les     circuits    reliés aux     com-          rnutateurs    étant ainsi libérés de la     nécessité          cle    fournir cette excitation avec son effet     ac-          compagnant    de     déformation    de la courbe du  courant, pouvant. nuire à la     commutation.     



  Grâce à ce dispositif il     cst    possible, d'ob  tenir le réglage de la     distribution    de voltage  clans le     circuit        fermé.    et de plus, comme il  est dit plus haut     d'engendrer    une force     con-          tre-électromotrice        dans    le     circuit    fermé, agis  sant au     commutateur    et aux balais avant       l'enclenchement        du.    courant primaire.

   Ceci       évite    un trop fort. courant,     pouvant    être     dan-          gereux    au     moment    de la mise en     circuit.          quand    il s'agit de tensions de l'ordre de           grandeur    de     1011000    volts, la distribution du       voltaze    autour du, ou des     commutateurs.     étant     t-églée    jusqu'à un certain point.  



  Le dessin ci-joint représente, à titre       cl'exclliple,    une     l'orme        d'exécution    de l'objet  de     Finvention:    comprenant. un dispositif  pour la transformation de courant continu  d'une certaine     tension    en     courant    continu       d'une        --nitre        t.en@ion.     



       La        fig.    7. représente     schématiquement    le  dispositif;  La fi,.     N    est. un     diagramm,e,    de phases.       Deux        transformateurs    à trois colonnes, A  et B. sont reliés au dispositif de     -commutation          comprenant    les     t1 ois    commutateurs<I>C D</I> et       L',    et. quatre     anneaux    collecteur F<I>G H</I> et<I>J.</I>  



       Le_@.     et les .anneaux sont       fixes,    et pourvus chacun     respectivement    de  deux     et    d'un halais, désignés par     C'        C'    Dl  <I>D=</I>     E1        E=        F1        G1        H1        Jl.     



  Ces balais sont tous portés par un arbre       uniclu-        K,        co_n-nandé    par un moteur     syn-          chr.onc        Kt.    muni     d'une        excitatrice        K'.     



  Le bon fonctionnement exige que les ba  lais     ii(-    soient pas seulement animés d'une vi  tesse de     rotation    déterminée, mais qu'ils  soient de plus     synchronisés    de manière que       chaque    balais sait à tout moment situé en  un point. de son     commutateur        correspondant          électriquement    au point de calage des balais       d'une        machine    à     gourant    continu ordinaire.

    En     el'aîilres    termes, des     noeuds    de la distri  bution de force     électro:motrire    autour du       commutateur,    tournent autour de ce dernier,  et     chaque        balais    doit constamment coïncider  avec, roi au     moins        être    dans le voisinage     im-          mé.rliat        d'un    de ces     n#uds.     



       Afiii    de toujours réaliser cette condition.  on peut prévoir un moyen pour ralentir ou       acc(Wrër    la. vitesse de. l'arbre, soit en fai  sant     @:        acier        l'inti>iisité    de champ du     moteur          syncfron.e    qui .le commande, ou en     déplaçant.     le     stator    de ce     moteur    autour de l'axe de ro  tation.  



       Dans    le     dessil:,    les trois porte-balais     C'    D   et     E     sont     reprfl,#entés    parallèles les uns aux  autres. Cependant. dans certains cas il- peut.       être    ii('     .¯essaïre        d(:    les décaler les uns par rap-    port aux     autres    par un moyen approprié  quelconque, par exemple un manchon d'ac  couplement     ajustable        K"    comme le fait voir  le dessin.

   Le même résultat peut être atteint  en connectant de telle façon les segments  d'un commutateur aux     enroulements    de son  circuit., qu'ils soient     avancés        angulairement     par rapport aux mêmes segments d'un autre       com.rnutateur,    reliés aux     enroulements    cor  respondants de son circuit fermé.  



  Le balais     Fl    est connecté au balais Cl au  moyen d'un conducteur monté sur l'arbre     K     et     tournant    avec lui, de même les, balais     C'     <I>à Dl,</I>     D'   <I>à</I>     Gl,    Hl à     El    et     E2    à .1'.  



  Les anneaux collecteurs F et G sont. reliés  chacun à un conducteur principal 1, diffé  rent, de même les anneaux<I>H</I> et<I>J</I> chacun à  un conducteur principal II différent. Ces  conducteurs     principaux    1 et II sont parcou  rus     respectivement    par du courant continu  de très haute et de     moyenne    tension.     S'agit:-          il    d'élever<B>la</B> tension, les conducteurs II ser  vent au courant continu     -provenant    de la  source de courant et les conducteurs 1 au  courant dont, la     tension    a été élevée au     movc#ii     du dispositif de transformation.  



  Chaque colonne des     transformateurs        :I    et  B     porte    quatre     enroulements        X    1- L et Z.  Ceux désignés par 1 sont, connectés     entre        euv     et aux segments du     commutateur    C,     comme     le fait voir le     dessin.    de manière à     produire     une. suite d'angles de     décalage    des phases en  tre des     segments        commutateurs    successifs       (fig.    2).  



  Les     en:roulenienfs        désignés    par 3'. sont re  liés entre eux et -au     commutateur    D, et les       enroulements    Z sont. reliés entre eux et à leur  commutateur     E,        formant    ainsi des circuits  fermés, dans lesquels la     somme    des     force          électromotrices    est nulle à toute instant     Les          connections    entre les enroulements     I'    et Z el,

    les commutateurs D et     /i    ne sont pas     repré-          sentées    dans le dessin.  



  Les enroulements L sont reliés aux trois  conducteurs principaux<I>a b</I>     r    d'une     ligne        tri-          ph,asée,    de manière à produire des     f1111    se  succédant suivant     les    angles de     pï,,asc,          qués    dans le     diagramme    de la     fig.    2     dont    les           vecteurs    sont numérotés de 1 à 6     coanme    les  colonnes des     transformateurs,

          1A    à 6A     indi-          rtuant    des enroulements renversés par rap  port à ceux portant des numéros correspon  dants, 5A étant     Lui    enroulement. semblable à  celui désigné par     :a    niais dont les     connections     sont renversées par rapport à ce dernier.  



  Le courant     provenant.    de la ligne<I>a</I>     1)        c.     sert à alimenter le     moteur    hl,     qui    sera avan  tageusement     choisi    (lu type fonctionnant  comme     moteur    asynchrone au démarrage, et  ensuite     comme    moteur     asynchrone.     



  Pour faire fonctionner le     dispositif,    on fait  démarrer le moteur     Kl    et au moment où il  arrive en phase, on le connecte pour la     mar-          clre        synchrone,    et on enclenche alors le cou  rant (lu circuit<I>a b</I> c sur les     enroulements   <I>L.</I>  Ce-ci a pour     résultat        d'en'zendrer    une     tension     entre chaque paire de     segments    (le     chacun     des     conrmrrtateurs    C     D        e1        E,

      telle, que les rap  ports successifs<B>(le</B> leurs phases soient celles       indiqués    par le     diabramnie    de la     fib.        ?.    Or,  peut,     maintenant        enclencher    le courant con  tinu sur les     conducteurs    (le la ligne II et  prendre du courant     continu    survolté à ,la  ligne de départ 1.  



  Pendant la     niai-he    à     vide        d'un        transfor-          nrat-eur    la. forme de la courbe     du    courant  primaire est différente (le celle (le la courbe  du courant secondaire. La différence pro  vient du fait que l'enroulement primaire né  cessite d'une façon     constanfe    une     cornpo-          sante        do        courant    représentant 1e     courant    à  vide pour la     magnétisation    du fer.

   Il faudra  donc; que, si la courbe du courant secon  daire est     exactement        sinusoïdale,    la courbe  du courant.     prirrraire    soit. une     courbe    sinusoï  dale     cIo    forme exactement égale     2t    opposée  à celle-ci (mesurée en     ampères-tours)    com  posée. avec la susdite composante     (tu    courant  à vide.

   Il est     clone        évident    qu'en     alimentant-          l'enroulement.        ct'excit.ation    par     lui    courant  équivalent. à la susdite composante à     vide     une déformation de la courbe du courant    primaire pourra être évitée et ainsi le nom  bre des     ampères-tours        primaires        elï        secon-          claires    sera uniforme à tout instant.  



  On peut     inversement.    en employant le dis  positif     comme        tr@arrsforrnate,ur    réducteur.  c'est-à-dire     introduire    du courant. continu de       haute    tension à la ligne 1 et. prendre du cou  rant<B>(le,</B> lasse tension à la ligne Il. le rôle       joué    par l'enroulement L étant, important  dans ce cas, à cause de la force contre-élec  tromotrice agissant: aux commutateurs C et  1>.     avant        l'arrivée        du    courant à haute     ten-          sion.  



  Device for the transformation of electric current. The present invention relates to <B> </B> a device for transforming electric current in which the primary winding and the secondary input of at least one transformer are each respectively interconnected in a manner. to form a closed circuit in which the sum of the electromotive forces is zero at all times, the two closed circuits being each connected to a separate series of switching devices, one to introduce and the other to debit the 'electric energy,

   in a manner similar in principle to the coupling of the winding of a Gramme ring to its collector, this device being characterized by a third winding on the transformer, this winding being magnetically coupled to the primary windings and being connected and supplied by an alternating current circuit distinct from and without electrical connection with one or the other of the circuits connected to the switches, in order., to generate by this third winding the excitation necessary to produce the flux. in the transformer at the. runs stale and thus free the other circuits of this magnetization current to all charges.



       Due to the use of this third winding supplied by alternating current, provision can be made to generate the entire excitation or of its greatest part there part of the reactive effect of the secondary currents) necessary for the pro ;

  The action of the fluxes in the transformers, the circuits connected to the switches being thus freed from the need to provide this excitation with its accompanying effect of deformation of the current curve, which can. interfere with switching.



  Thanks to this device it is possible to obtain the regulation of the voltage distribution in the closed circuit. and moreover, as stated above to generate a counter-electromotive force in the closed circuit, acting on the switch and on the brushes before the engagement of the. primary current.

   This avoids too much. current, which can be dangerous when it is switched on. when it comes to voltages of the order of magnitude of 1011000 volts, the distribution of voltaz around the, or switches. being t-regulated to a certain extent.



  The accompanying drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention: comprising. a device for the transformation of direct current of a certain voltage into direct current of --nitre t.en@ion.



       Fig. 7. schematically represents the device; The fi ,. N is. a diagramm, e, of phases. Two three-column transformers, A and B. are connected to the switching device comprising the three switches <I> C D </I> and L ', and. four collector rings F <I> G H </I> and <I> J. </I>



       The_@. and the rings are fixed, and each provided respectively with two and a halais, designated by C 'C' Dl <I> D = </I> E1 E = F1 G1 H1 Jl.



  These brushes are all carried by a uniclu- K shaft, co_n-nandé by a synchronous motor Kt. Provided with an exciter K '.



  Correct operation requires that the bays ii (- not only be driven at a determined speed of rotation, but that they are also synchronized so that each brush knows at any time located at a point of its corresponding switch. electrically to the brush setting point of an ordinary DC machine.

    In other words, nodes of the distribution of electro force: motor around the commutator, revolve around the latter, and each brush must constantly coincide with, king at least be in the immediate vicinity. of these nodes.



       In order to always fulfill this condition. a means can be provided for slowing down or increasing the speed of the shaft, either by making the field inti> iisity of the syncfron.e motor which controls it, or by moving the stator. of this motor around the axis of rotation.



       In the drawing :, the three brush holders C 'D and E are shown, # entered parallel to each other. However. in some cases it can. be ii ('.¯essary d (: shift them relative to each other by any suitable means, for example an adjustable coupling sleeve K "as shown in the drawing.

   The same result can be achieved by connecting the segments of a switch in such a way to the windings of its circuit, that they are angularly advanced with respect to the same segments of another switch, connected to the corresponding windings of its circuit. closed circuit.



  The brushes Fl is connected to the brushes C1 by means of a conductor mounted on the shaft K and rotating with it, as are the brushes C '<I> to Dl, </I> D' <I> to </ I> Gl, Hl to El and E2 to .1 '.



  The collector rings F and G are. each connected to a main conductor 1, different, likewise the rings <I> H </I> and <I> J </I> each to a different main conductor II. These main conductors 1 and II are respectively traversed by very high and medium voltage direct current. It is a question of: - raising <B> the </B> voltage, the conductors II serve with direct current - coming from the current source and conductors 1 with the current, the voltage of which has been raised at movc # ii of the transformation mechanism.



  Each column of transformers: I and B carries four windings X 1- L and Z. Those designated by 1 are, connected between euv and to the segments of switch C, as shown in the drawing. so as to produce a. sequence of phase shift angles between successive switching segments (fig. 2).



  The en: roulenienfs designated by 3 '. are linked to each other and to the switch D, and the Z windings are. connected to each other and to their switch E, thus forming closed circuits, in which the sum of the electromotive forces is zero at any time The connections between the windings I 'and Z el,

    switches D and / i are not shown in the drawing.



  The windings L are connected to the three main conductors <I> ab </I> r of a triph, ased line, so as to produce f1111 following one another at the angles of pi ,, asc, qué in the diagram of fig. 2 whose vectors are numbered from 1 to 6 as the columns of transformers,

          1A to 6A indicating windings reversed with respect to those bearing corresponding numbers, 5A being the winding. similar to that designated by: a but whose connections are reversed with respect to the latter.



  The current coming from. from line <I> a </I> 1) c. is used to power the hl motor, which will be advantageously chosen (the type operating as an asynchronous motor when starting, and then as an asynchronous motor.



  To operate the device, we start the motor Kl and when it arrives in phase, we connect it for the synchronous ground, and we then engage the current (see circuit <I> ab </I> c on the windings <I> L. </I> This results in en'zendrer a voltage between each pair of segments (each of the CD e1 E controllers,

      such that the successive ratios <B> (the </B> their phases are those indicated by the diabramnia of the fib.?. Now, can, now engage the direct current on the conductors (line II and take of the boosted direct current at, the starting line 1.



  During the vacuum niai-he of a transformer the. The form of the curve of the primary current is different (that of the curve of the secondary current. The difference arises from the fact that the primary winding constantly requires a component of current representing the no-load current for the magnetization of iron.

   It will therefore be necessary; that, if the secondary current curve is exactly sinusoidal, the current curve. either. a sinusoidal curve cIo forms exactly equal 2t opposite to this one (measured in ampere-turns) composed. with the aforesaid component (you run empty.

   It is obvious that by feeding the winding. ct'excit.ation by him current equivalent. at the aforementioned no-load component a distortion of the primary current curve can be avoided and thus the number of primary and secondary ampere-turns will be uniform at all times.



  We can vice versa. by using the positive say as tr @ arrsforrnate, ur reducing agent. that is to say, introduce current. continuous high voltage on line 1 and. take current <B> (the, </B> lows voltage on line II. the role played by winding L being important in this case, because of the counter-electromotive force acting: at the switches C and 1>. before the arrival of the high voltage current.

 

Claims (1)

R.E VE-lN-DICATION Dispositif pour la. transformation de cou rant électrique dans. lequel l'enroulement. R.E VE-lN-DICATION Device for. transformation of electric current in. which winding. primaire et I'errroulemënt secondaire d'au moins un transformateur sont interconnec tés chacun respectivernf@nt de faon à former un circuit fermé dans lequel la somme des forces électromotrices est, nulle à tout ins- tant., les deux circuits fermés étant connectés chacun à une série distincte d'appareils de commutation, primary and secondary winding of at least one transformer are each interconnected respectively so as to form a closed circuit in which the sum of the electromotive forces is zero at all times, the two closed circuits being each connected. to a separate series of switching devices, l'une pour introduire et l'au tre pour débiter l'énergie électrique, d'une manière en principe pareille au couplage de l'enr-oulemerr! (l'un anneau de Gramme à son collecteur, ce dispositif étant caractérisé par nu troisième enroulement sur le trarrs- fornrateur- cet. one to introduce and the other to deliver electrical energy, in a manner similar to the coupling of the enr-oulemerr! (the one Gramme ring to its collector, this device being characterized by a third winding on the trarrs- fornrateur- this. enroulement étant couplé ma- çrrrfflquernerit aux enroulements primaires et secondaires et alimenté par un circuit de courant alternatif distinct de et sans con nexion électrique avec l'un ou l'autre des cir cuits reliés aux commutateur, dans le but Tunendrer par ce troisième enroulement l'excitation nécessaire à produire le flu#ï clans le transformateur à. winding being coupled ma- çrrrfflquernerit to the primary and secondary windings and supplied by an alternating current circuit distinct from and without electrical connection with one or the other of the circuits connected to the commutator, with the aim of tuning by this third winding l excitation necessary to produce the fluid # ï clans the transformer. la marche à vide et de libérer ainsi les autres circuits de ce cou rant de m.a;nétisation à toutes le.,; charges. idling and thus free the other circuits of this current of m.a; netization at all.,; charges.
CH93400D 1919-06-10 1920-03-26 Device for the transformation of electric current. CH93400A (en)

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