CH96942A - Synchronized asynchronous machine, with combined starting and latching device. - Google Patents

Synchronized asynchronous machine, with combined starting and latching device.

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CH96942A
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Electrique Compagnie Generale
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Gen Electric
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Description

  

  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.

 

Claims (1)

REVENDICATION Machine asynchrone synchronisée, à rotor muni d'un enroulement triphasé, pouvant fonctionner comme réceptrice ou comme, gé nératrice, avec appareil de démarrage et d'accrochage combiné établi de manière à per mettre de mettre en court-circuit l'enroulement de la troisième phase du rotor qui n'est pas utilisée dans le fonctionnement en machine synchrone, de façon à faire fonctionner cet enroulement comme amortisseur dans la marche en génératrice ou dans la marche en réceptice, pour augmenter la stabilité de la machine dans ce dernier cas et en faciliter le réaccrochage. SOUS-REVENDICATIONS: CLAIM Synchronized asynchronous machine, with a rotor fitted with a three-phase winding, which can function as a receiver or as a generator, with a combined starting and latching device set up so as to make it possible to short-circuit the winding of the third phase of the rotor which is not used in synchronous machine operation, so as to make this winding operate as a damper in generator operation or in receiving operation, to increase the stability of the machine in the latter case and facilitate re-hooking. SUB-CLAIMS: 1 Machine asynchrone synchronisée avec ap pareil de démarrage et d'accrochage com- biné, suivant la revendication, caractérisée en ce que cet appareil comporte un ins trument à aimant permanent placé sur le circuit d'une des phases du rotor, devant assurer l'excitation pour permettre de suivre les pulsations du courant alternatif à basse fréquence dans le fonctionnement en ma chine asynchrone; de faon à pouvoir choisir le moment le plus favorable pour procéder à l'opération du couplage. 1 synchronized asynchronous machine with a combined starting and hooking device, according to claim, characterized in that this device comprises a permanent magnet instrument placed on the circuit of one of the phases of the rotor, to ensure the excitation to make it possible to follow the pulsations of the alternating current at low frequency in the operation in asynchronous china; so as to be able to choose the most favorable moment to proceed with the coupling operation. 2 Machine asynchrone synchronisée avec ap pareil de démarrage et d'accrochage com biné, suivant la revendication, caractérisée en ce que les trois phases du rotor sont montées en série et constituent un enrou lement diphasé dissymétrique, 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 for mer amortisseur, a une extrémité connectée à une bague et son autre extrémité con nectée à l'extrémité libre de l'une des deux premières phases au lieu d'être connectée au point neutre, cette disposition permet tant de n'employer que trois bagues sur la machine. 2 Asynchronous machine synchronized with com bined starting and hooking device, according to claim, characterized in that the three phases of the rotor are connected in series and constitute an asymmetrical two-phase winding, the two phases which are to be used for the excitation being connected respectively, on the one hand, to the neutral point and, on the other hand, 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 its other end connected to the free end of one of the first two phases instead of being connected to the neutral point, this arrangement makes it possible to use only three rings on the machine. 3 Machine asynchrone synchronisée avec ap pareil de démarrage et d'accrochage com biné, suivant la revendication, caractérisée en ce que cet appareil comporte deux ré sistances de démarrage et une résistance auxiliaire. 3 Asynchronous machine synchronized with com bined starting and latching apparatus, according to claim, characterized in that this apparatus comprises two starting resistors and an auxiliary resistor.
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