Machine asynchrone synchronisée, avec appareil de démarrage et d'accrochage combiné. Cette invention a pour objet une machine asynchrone synchronisée, à rotor muni d'un enroulement triphasé, pouvant fonctionner comme réceptrice ou comme génératrice, avec appareil de démarrage et d'accrochage combiné établi de manière à permettre de mettre en court- circuit l'enroulement de la troisième phase du rotor qui n'est pas utilisée dans le fonc tionnement en machine synchrone, de faon à faire fonctionner cet enroulement comme amortisseur dans la marche en génératrice, ou dans la marche en réceptrice, pour aug menter la stabilité de la machine dans ce dernier cas et en faciliter le réaccrochage.
L'appareil précité peut être réalisé de faon à comporter deux résistances de dé marrage et une résistance auxiliaire, en vue que dans le couplage en parallèle de géné ratrices, il permette d'intercaler dans les en roulements du rotor les résistances de dé marrage, d'éliminer successivement ces résis tances pour mettre finalement ces enroule ments en court-circuit, d'amener le courant continu nécessaire à l'excitation à ces enrou lements, par l'intermédiaire d'une résistance auxiliaire, de rompre ensuite le court-circuit et d'éliminer finalement lesdites résistances auxiliaires.
Puis, dans le cas du démarrage et de l'accrochage de machines réceptrices, il permet, avant de rompre le court-circuit des enroulements du rotor, d'amener aux bornes de ces enroulements. le courant continu d'excitation par l'intermédiaire de la résis tance auxiliaire que l'on élimine après que le court-circuit des enroulements du rotor a été rompu.
La mise en court-circuit de l'enroulement de la troisième phase du rotor que permet de réaliser l'appareil précité, a pour effet d'assurer à la machine fonctionnant en gé nératrice, les avantages qu'offre la présence d'un enroulement amortisseur dans la marche en parallèle de plusieurs unités et dans le fonctionnement des génératrices à courant monophasé. D'autre part, elle augmente con sidérablement la stabilité du fonctionnement dans la marche en réceptrice. En effet, si lors de la, marche en moteur synchrone sans amortisseur, une surcharge exagérée ou une baisse excessive de tension surviennent, qui amènent la machine au delà de son couple maximum, il y a décrochage. Cepen dant la machine continue alors à tourner en moteur asynchrone à rotor monophasé débitant sur l'excitatrice.
En raison du couple maxi mum très élevé des moteurs asynchrones synchronisés dans le fonctionnement en mo teur asynchrone à rotor triphasé, le couple maximum dans le fontionnement en asyn chrone à rotor monophasé est encore supé rieur au couple maximum du moteur syn chrone; néanmoins, ce fonctionnement est assez précaire. La mise en court-circuit sur elle-même de la troisième phase du rotor a pour effet de permettre à la machine de fonctionner lors d'un décrochage, en moteur asynchrone à rotor diphasé, dissymétrique il est vrai, mais lui assurant néanmoins un couple maximum beaucoup plus élevé, un glissement plus faible que dans le fonction nement à rotor monophasé et par suite une possibilité de réaccrochage beaucoup plus grande lorsque la surcharge ou la baisse de tension ont disparu.
Au dessin annexé, donné à titre d'exemple: La fig. 1 est une vue schématique d'une machine asynchrone synchronisée avec appareil de démarrage et d'accrochage combiné, le rotor de la machine comportant un enroule ment triphasé en étoile; La fig. 2 montre les diverses connexions pouvant être établies successivement avec cet appareil; Les fig. 3 et 4 sont des figures ana logues aux fig. 1 et 2, respectivement, cor respondant au cas d'une machine dont le rotor comporte un enroulement triphasé en triangle La fig. 5 montre une variante simplifiée de l'appareil de démarrage et d'accrochage combiné; La fig. 6 montre les diverses connexions pouvant être établies successivement avec cette variante d'appareil.
L'appareil de démarrage et d'accrochage combiné de la forme d'exécution représentée à la fig. 1 comporte un plot supplémentaire a relié par le conducteur b au point neutre de l'enroulement du rotor de la machine. Une bague supplémentaire connectée à ce point neutre est prévue sur la machine à cet effet.
Dans le cas, par exemple, d'une machine réceptrice, le stator étant mis sous tension, lors du déplacement de la mallette de l'ap pareil de la position d'arrêt 1 à la position de démarrage 2, on opère le démarrage de la machine en moteur asynchrone sur les ré sistances subdivisées de démarrage<I>RD</I> qui se trouvent graduellement éliminées, voir fig. 2, schéma 2. En passant à une position inter médiaire 3, on établit le courant d'excitation aux bornes des enroulemonts du rotor R de la machine en intercalant sur le circuit une résistance auxiliaire R A montée symétrique ment sur les deux pôles, voir fig. 2. schéma 3. En passant à la position d'accrochage 4, on ouvre le court-circuit des enroulements du rotor, voir fig. 2, schéma 4.
Enfin, en passant à la position de marche 5, on élimine la résis tance auxiliaire R3 précédemment introduite sur le circuit d'excitation, de façon à per mettre au courant d'excitation d'atteindre sa valeur normale et on met en même temps en court-circuit l'enroulement de la phase r1 du rotor de la machine pour lui permettre de fonctionner comme amortisseur ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, voir fig. 2, schéma 5.
Pour les machines de grande puissance, on est amené à préférer le montage en triangle des enroulements du rotor, qui conduit à des tensions au démarrage réduites dans le rap port de @ à 1. Cette disposition condui rait cependant à l'emploi d'un courant d'excitation augmenté dans le rapport de 1 à #/_3. Pour ce mode de montage, on ajoute sur le rotor deux bagues supplémentaires qui permettent de rendre une des phases du rotor indépendante et on emploie l'appareil de dé marrage et d'accrochage conforme au schéma de la fig.2. Les diverses connexions que l'on peut ainsi établir successivement sont représentées à la fig. 4 par les schémas 1, 2, 3, 4 et 5.
L'appareil de démarrage et d'accrochage peut, soit dans le cas d'un rotor à enroule- ment triphasé, soit dans le cas d'un rotor à enroulement biphasé, être pourvu d'un ampèremètre A à aimant permanent monté aux bornes d'un shunt B placé sur le circuit de l'une des phases du rotor servant à l'exci tation. Cet ampèremètre permet de suivre les pulsations du courant alternatif dans la marche en asynchrone de faon à permettre de faire l'accrochage au moment le plus fa vorable de la période. Le choix de cet ins tant qui n'est pas nécessaire dans le cas où le démarrage se fait à faible charge, favorise au contraire grandement l'opération du cou plage si elle doit être faite avec un couple élevé sur le moteur.
La forme d'exécution représentée à- la fig. 5 permet de n'employer que trois bagues au lieu de quatre ou cinq sur la machine et d'utiliser un appareil de démarrage et d'ac crochage plus simple.
Dans cette forme d'exécution, les trois phases du rotor sont montées en série et constituent un enroulement diphasé dissymé trique, les deux phases qui doivent servir à l'excitation étant connectées respectivement d'une part, au point neutre et, d'autre part, à une bague, comme habituellement dans le montage en étoile, tandis que la troisième phase, qui doit être mise en court-circuit et former amortisseur, a une extrémité connectée à une bague et soir autre extrémité connectée à l'extrémité libre de l'une des deux pre mières phases, au lieu d'être connectée au point neutre.
Comme le montre la fig.5, les deux phases 1 et 2 du rotor R qui doivent servir à l'excitation sont connectées respectivement à une bague par leur extrémité externe (fig. 5), tandis qu'elles sont connectées en semble au point neutre par leur extrémité. En outre, la troisième phase 3, qui doit ser vir d'amortisseur, est connectée à une bague par son extrémité externe, tandis que son extrémité interne est connectée par le con ducteur c à l'extrémité externe de la phase 2. Les trois phases sont ainsi en série et constituent un enroulement biphasé dissymé trique; e désigne la ligne d'excitation. La connexion 1 (fig. 6) correspond à l'ar rêt.
Le démarrage s'effectue d'abord sur les deux résistances de démarrage RI et<B>R'.,</B> le moteur fonctionnant alors à rotor biphasé à phases inégales, les deux résistances RI et RI doivent par suite être établies en conséquence. Le démarrage terminé (connexion 2), on amène le courant d'excitation aux extrémités des phases 1 et 2 avec interposition d'une résistance auxiliaire<I>RA</I> destinée à éviter la mise en court-circuit de l'excitatrice (con nexion 3). On rompt ensuite le court-circuit des phases 1 et 2 (connexion 4). Le courant continu se substitue alors aux courants à basse fréquence circulant dans le rotor et la machine passe du fonctionnement en ma chine asynchrone au fonctionnement en ma chine synchrone. On élimine enfin la résis tance<I>RA</I> tout en maintenant la phase 3 en court-circuit sur elle-même (connexion 5).
Cette phase en court-circuit assure l'amor tissement, et, par suite, la stabilité de la, machine comme- décrit plus haut.
Cette disposition du rotor permet d'em ployer un appareil de démarrage et d'accro chage simplifié dont la construction ressort clairement de la fig. 5.
Synchronized asynchronous machine, with combined starting and latching device. This invention relates to a synchronized asynchronous machine, with a rotor provided with a three-phase winding, which can function as a receiver or as a generator, with a combined starting and latching device established so as to allow the winding to be short-circuited. of the third phase of the rotor which is not used in the operation as a synchronous machine, so as to make this winding function as a damper in the generator mode, or in the receiver mode, to increase the stability of the machine in the latter case and to facilitate re-hooking.
The aforementioned apparatus can be produced in such a way as to include two starting resistors and an auxiliary resistor, with a view that, in the parallel coupling of generators, it makes it possible to insert the starting resistors in the bearings of the rotor, successively eliminate these resistors in order to finally short-circuit these windings, to bring the direct current necessary for the excitation to these windings, by means of an auxiliary resistor, then to break the short- circuit and finally eliminate said auxiliary resistors.
Then, in the case of starting and hooking up receiving machines, it allows, before breaking the short-circuit of the rotor windings, to bring to the terminals of these windings. the direct excitation current through the auxiliary resistor which is removed after the short circuit of the rotor windings has been broken.
The short-circuiting of the winding of the third phase of the rotor that allows the aforementioned apparatus to be produced has the effect of ensuring for the machine operating as a generator the advantages offered by the presence of a winding damper in the parallel operation of several units and in the operation of single-phase current generators. On the other hand, it considerably increases the stability of operation in the receiving gait. In fact, if during operation as a synchronous motor without a shock absorber, an exaggerated overload or an excessive drop in voltage occurs, which brings the machine beyond its maximum torque, there is a stall. However, the machine then continues to run as an asynchronous motor with a single-phase rotor delivering on the exciter.
Due to the very high maximum torque of synchronized asynchronous motors in three-phase rotor asynchronous motor operation, the maximum torque in single-phase rotor asynchronous motor operation is still greater than the maximum torque of the synchronous motor; nevertheless, this operation is rather precarious. The short-circuiting on itself of the third phase of the rotor has the effect of allowing the machine to operate during a stall, as an asynchronous motor with two-phase rotor, asymmetrical it is true, but nevertheless ensuring a torque. much higher maximum, a lower slip than in single-phase rotor operation and consequently a much greater possibility of re-hooking when the overload or the voltage drop has disappeared.
In the accompanying drawing, given by way of example: FIG. 1 is a schematic view of a synchronized asynchronous machine with a combined starting and coupling device, the rotor of the machine comprising a three-phase star winding; Fig. 2 shows the various connections that can be successively established with this device; Figs. 3 and 4 are figures similar to FIGS. 1 and 2, respectively, corresponding to the case of a machine whose rotor comprises a three-phase delta winding. FIG. 5 shows a simplified variant of the combined starting and hooking device; Fig. 6 shows the various connections that can be established successively with this variant of the device.
The combined starting and hooking device of the embodiment shown in FIG. 1 comprises an additional pad a connected by the conductor b to the neutral point of the rotor winding of the machine. An additional ring connected to this neutral point is provided on the machine for this purpose.
In the case, for example, of a receiving machine, the stator being energized, when the device case is moved from the stop position 1 to the start position 2, the start of the machine as an asynchronous motor on the subdivided starting resistors <I> RD </I> which are gradually eliminated, see fig. 2, diagram 2. Passing to an intermediate position 3, the excitation current is established at the terminals of the windings of the rotor R of the machine by inserting an auxiliary resistor RA mounted symmetrically on the two poles on the circuit, see fig. . 2. diagram 3. Passing to latching position 4, the short-circuit of the rotor windings is opened, see fig. 2, figure 4.
Finally, by switching to the on position 5, the auxiliary resistor R3 previously introduced on the excitation circuit is eliminated, so as to allow the excitation current to reach its normal value and at the same time it is put in short-circuit the winding of phase r1 of the machine rotor to allow it to function as a damper as indicated above, see fig. 2, figure 5.
For high-power machines, preference is given to mounting the rotor windings in a triangle, which leads to reduced starting voltages in the ratio of @ to 1. This arrangement would however lead to the use of a excitation current increased in the ratio of 1 to # / _ 3. For this mounting method, two additional rings are added to the rotor which make it possible to make one of the phases of the rotor independent and the starting and hooking device is used in accordance with the diagram in fig. 2. The various connections which can thus be successively established are shown in FIG. 4 by diagrams 1, 2, 3, 4 and 5.
The starting and rigging device can, either in the case of a rotor with three-phase winding, or in the case of a rotor with two-phase winding, be provided with a permanent magnet ammeter A mounted on the terminals. a shunt B placed on the circuit of one of the phases of the rotor used for excitation. This ammeter makes it possible to follow the pulsations of the alternating current in the asynchronous operation so as to allow the coupling to be made at the most favorable moment of the period. The choice of this ins which is not necessary in the case where the starting is done at low load, on the contrary greatly favors the operation of the neck range if it must be done with a high torque on the engine.
The embodiment shown in FIG. 5 makes it possible to use only three rings instead of four or five on the machine and to use a simpler starting and hooking device.
In this embodiment, the three phases of the rotor are connected in series and constitute an asymmetric two-phase winding, the two phases which must be used for the excitation being respectively connected on the one hand, to the neutral point and, on the other hand. part, to a ring, as usual in the star connection, while the third phase, which must be short-circuited and form a damper, has one end connected to a ring and the other end connected to the free end of one of the first two phases, instead of being connected to the neutral point.
As shown in fig. 5, the two phases 1 and 2 of rotor R which are to be used for the excitation are respectively connected to a ring by their external end (fig. 5), while they are connected seemingly at the point neutral at their end. In addition, the third phase 3, which must act as a shock absorber, is connected to a ring by its outer end, while its inner end is connected by the conductor c to the outer end of phase 2. The three phases are thus in series and constitute an asymmetric two-phase winding; e designates the line of excitation. Connection 1 (fig. 6) corresponds to the stop.
The starting is carried out first on the two starting resistors RI and <B> R '., </B> the motor then operating with two-phase rotor with unequal phases, the two resistors RI and RI must therefore be established in result. When the start-up is complete (connection 2), the excitation current is brought to the ends of phases 1 and 2 with the interposition of an auxiliary resistance <I> RA </I> intended to prevent short-circuiting of the exciter. (connection 3). The short-circuit of phases 1 and 2 (connection 4) is then broken. The direct current then replaces the low frequency currents flowing in the rotor and the machine switches from operation in asynchronous ma chine to operation in synchronous ma chine. Finally, the <I> RA </I> resistor is eliminated while maintaining phase 3 in short-circuit on itself (connection 5).
This short-circuited phase ensures the damping and, consequently, the stability of the machine as described above.
This arrangement of the rotor makes it possible to employ a simplified starting and hooking device, the construction of which emerges clearly from FIG. 5.