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''Dispositif pour la production de courants alternatifs de fré- quenoes différentes au moyen d'un groupe moteur générateur, en particulier dang les installations de commande à moyenne fréquence". pour la production de courants alternatifs de fréquences dif- férentes, destinés à la commande à distance des appareils à tarifs, des horloges, des conjoncteurs-disjoncteurs et appareils analogues, sur des lignes existantes à courant de haute intensité, on emploie généralement des générateurs rotatifs à oourant alternatif, la fré- quence nécessaire dans chaque cas étant obtenue par un réglage ap- proprié du nombre de tours du moteur de commande.
Ces installations
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de production de courant alternatif présentent l'inconvénient que, lorsque l'excitation du générateur est constante, sa tension augmen- te proportionnellement au nombre de tours, c'est-à-dire proportion- nellement à la fréquence.
On connaît déjà. diverse méthodes grâce auxquelles on arrive à ce que les relais commandés par les courants alternatifs puissent être tous actionnes par la même tension. Ainsi, dans les installa- tions qui sont mises en marche à la main, le réglage de la tension peut se faire à la main, d'après un voltmètre. Dans les installations d'émission actionnées automatiquement, il est possible d'accoupler mécaniquement le régulateur de tours qui contrôle le moteur de com- mande , avec le régulateur de tension qui contrôle le générateur. Une autre solution consiste à commander le régulateur de tension par un instrument sensible à la tension.
Ces installations, pour autant ou, elles satisfont à certaines exigences en ce qui concerne un travail automatique, sont relativement compliquées. En outre,elles donnent fréquemment lieu aussi à, des dérangements.
La présente invention est relative à un dispositif pour la production des courants alternatifs de fréquences différentes à l'aide d.'un groupe moteur générateur, et en particulier pour les in- stallations de commande à moyenne fréquence. Ce dispositif est très simple de construction et il garantit, en toute sécurité, l'obten- tion et le maintien durable d'une grande sûreté de fonctionnement.
Avant tout, il présente l'avantage de maintenir automatiquement, par un simple montage approprié de l'excitation, la tension aux bornes du générateur, constante dans des limites assez étroites, sans que l'on ait besoin de recourir à des dispositifs de réglage spéciaux.
Conformément à la présente invention, afin d'obtenir que la tension du générateur soit indépendante de le fréquence, on a monté en série les bobinages inducteurs du générateur et du moteur et le régulateur. Avec cette disposition, les bobinages inducteurs du
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groupe moteur-générateur peuvent, à leur tour, être montés soit en série, soit en parallèle', l'un par rapport à l'autre. En outre, on peut arriver de diversea façons à ce que la tension du généra- teur soit indépendante de la charge. Ceci peut avantageusement être réalise au moyen d'un bobinage compound au moins place en série avec le bobinage d'induit du moteur; ce bobinage compound peut, d'une manièse appropriée, coopérer Boit avec le bobinage inducteur du moteur, soit avec celui du générateur.
Dans les installations ayant une charge d'émission constante, on pourrait aussi obtenir que la tension aux bornes du générateur soit indépendante de la charge, en mettant en circuit ou hors circuit, d'une manière appro- priée, des parties du bobinage inducteur du générateur ou du moteur.
Quand les bobinages inducteurs sont montés en parallèle l'un par rapport à l'autre, on peut encore rendre la tension aux bornes du générateur indépendante de la charge, en intercalant une résistance de compensation dans le circuit d'excitation du groupe moteur-96- nérateur.
La présente invention va être expliquée d'une manière plus détaillée grâce aux dessins annexés, dans lesquels les fige.1 à 17 représentent plusieurs modes d'exécution choisis à titre d'exemple.
Les modes d'exécution des figs.1 à 7 sont relatifs à des montages dans lesquels les bobinages inducteurs sont en série l'un par rap- port à l'autre, et les modes d'exécution des figs.8 à 17 sont rela- tifs à des montages dans lesquels les bobinages inducteurs du groupe moteur-générateur sont en parallèle l'un par rapport à l'autre.
Four que l'invention soit comprise plus facilement, on expose- ra d'abord, en se servant de la fiel, la raison pour laquelle, grâce au montage en série des bobinages inducteurs du moteur et du avec le régulateur générateur/ on arrive à ce que la tension aux bornes du génétateur soit indépendante de la fréquence.
Le bobinage inducteur 1 du moteur 2, le bobinage inducteur 3 du générateur 4, et le régulateur 5 qui agit ici pour régler la fré-
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quence , sont montés en série les uns par rapport aux autres, et raccordes au réseau à courant continu 6 de tension constante, A ce réseau de courant continu 6 est relié, en outre, par l'intermédiaire de la résistance de démarrage 7, le bobinage d'induit du moteur 2.
Au moyen du conjoncteur-disjoncteur principal 8 on peut relier le générateur 4 au réseau à haute intensité 9. Le résesu à haute in- tensité comporte des relais à résonance 10,qui sont commandés par les courants à fréquence musicale du générateur 4.
Soit : EG - tension induite du générateur, n = nombre de tour 9 du groupe, LEG= courant d'excitation du générateur, IEM= courant d'excitation du moteur, K,K1,K2 = constantes.
Pour une tension constante de la source de courant continu, le nombre de tours d'un moteur shunté est sensiblement inversement proportionnel à son excitation.
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n.-## gld dtou : 1 IF, ¯¯ 1
La tension d'un générateur de courant alternatif est 8. Bon tour proportionnelle à son excitation et à son nombre de tours, donc :
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EG = K2 n . bzz Si l'on pose : %G = fivs on a : EG = KZ n . zum K., Si l'on remplace 1 par - on a : hi EG. K , n n en Borte que EG = K2 . 0 r 1 = X
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Ainsi qu'il résulte de la dernière de ces formules, on arrive, par le montage en série des bobinages inducteurs, ainsi que par un dimensionnement convenable du moteur et du générateur, à ce que le générateur conserve toujours la tension constante induite que l'on désire, indépendamment de son nombre de tours.
En agissant donc sur la résistance de réglage 5, on peut obtenir la fréquence désirée, sans que, du fait des variations de fréquence, la tension induite du générateur se modifie.
L'explication ci-dessus n'est naturellement strictement valable que dans l'hypothèse où les flux magnétiques de champ dans le moteur et dans le générateur sont proportionnels aux courants d'excitation
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eorrespondants, c'est-à-:lire si l'on admet que la courbe de magné- tisation est rectiligne. En réalité, ,cette hypothèse d'une courbe rectiligne de magnétisation n'est Jamais tout à fait exacte, elle ne l'est pas en particulier, pour les nombres très faibles et très élevés de tours. La saturation du fer dans le moteur se manifeste par le fait que le courant d'excitation IEM pour une fréquence dé- terminée, doit être réglé par le régulateur automatique de tours, à une valeur un peu plus élevée que celle qui correspondrait à une courbe rectiligne de magnétisation.
Au générateur la saturation a pour conséquence une tension EGplus faible que celle qui correspon- drait à une excitation déterminée IEG pour une courbe rectiligne de magnétisation. Afin de maintenir la constance de la tension du géné- rateur , le courant d'excitation IEG devrait donc être un peu plus considérable que si la courbe de magnétisation était rectiligne. Les effets de la saturation dans le moteur et dans le générateur se com- pensent donc totalement, ou, pour le moins, partiellement. On ne peut obtenir une compensation intégrale que si le moteur et le générateur sont équivalents au point de vue de la construction magnétique (ma- tière, entrefer, nombre de spires, bobinage inducteur).
Dans le montage décrit de la fig.1, si l'on relie le générateur
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4 au réseau 9 à haute intensité, en agissant sur le cononcteur- disjoncteur principal 8, il se produira, une forte réduction de tension du générateur 4. Quand le générateur 4 est en charge, le moteur 8 a en effet tendance à l'abaissement de Bon nombre de tours.
Le régulateur automatique 5 tendra donc, par diminution de l'exci- tation du moteur, à maintenir constant le nombre de toursdu moteur 2. Il se produit donc, du fait de la mise en charge ou de l'accrois- sement de la charge, un abaissement de la tension induite du géné- rateur. La chute de tension dans le bobinage d'induit du générateur agit de plus dans le même sens. Ces deux effets, c'est-à-dire l'a- baissement de l'intensité du courant d'excitation et la chute in- terne de tension du générateur, sont donc proportionnels à, la charge, en sorte que ces effets peuvent être facilement éliminés en disposant un ou plusieurs bobinages compound sur le groupe moteur- générateur.
Pour une charge d'émission constante, on peut aussi obtenir que la tension aux bornes du générateur soit indépendante de la charge, en mettant en circuit et hors circuit des parties du bobinage inducteur du moteur , ou du bobinage inducteur du géné- rateur.
Les figs.2 à 4 représentent des montages dans lesquels on est arrivé , au moyen de bobinages compound, à ce que la tension aux bornes du générateur soit indépendante de le. charge. Dans tous ces cas, les bobinages compound sont en série avec le bobinage d'induit du moteur.
Dans le montage de la fig.2, un bobinage sur-compound 11, qui renforce le bobinage d'excitation 3, et qui est en série avec le bobinage d'induit du moteur 2, agit sur le rotor du générateur 4.
Lorsque le générateur 4 est en charge, le régulateur 5, afin de maintenir constant le nombre de tours du moteur 2, réglera l'in- tensité du courant d'excitation à une valeur plus faible. La portion de champ du bobinage sur-compound 11, qui est dépendante de la char-
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ge, est calculée de façon que cette portion compense l'abaissement de tension du circuit d'excitation, ainsi que la chute interne de tension du générateur 4, lorsqu'on relie ce générateur 4 au réseau, ou lorsqu'il se produit des variations de la charge.
Au lieu de prévoir un bobinage sur-compound 11 au générateur, on peut aussien placer un sur le moteur, mais ce bobinage contra- riera alors celui du bobinage d'excitation 1 ; il aura donc ainsi l'effet d'un bobinage sur-oompound négatif. En fig.3 on a représen- té un montage de ce genre. Le bobinage compound antagoniste 12, se trouve, ioi enoore, en série avec le bobinage d'induit du moteur 2, et agit en sens Oppose à celui du bobinage d'excitation 1. Le bo- binage oompound antagoniste 12 est calculé de façon que, quand on réunit le générateur 4 au circuit à haute intensité, et quand la charge augmente, le moteur 2 a tendance à accroître son nombre de @ tours.
Le régulateur 5 contrarie cette tendance en renforçant l'excitation shunt, qui compense la chute interne de tension du générateur 4. En choisissant d'une manière appropriée le nombre de spires du bobinage antagoniste 12, on arrive donc à ce que la tension aux bornes du générateur 4 soit largement indépendante de la charge.
En fig.4, on a représenté une combinaison des montages des figs.2 et 3. Dans ce cas, le bobinage compound 13 du moteur est calculé, autant que possible, pour que, lors des variations de charge, le nombre de tours du moteur 2 ne varie pas. Pour une fré- quence déterminée, le courant est alors constant dans le circuit d'excitation. Il suffit de calculer le bobinage compound 14 du gé- nérateur, de façon que ce bobinage compense la chute de tension dans le bobinage d'induit du générateur 4. Etant donné que, de cette façon, le régulateur 5 n'a pour ainsi dire pas à assurer un réglage, ce régulateur est presque complètement sans charge, ce qui a pour avantage que, lorsdesvariations de charge, la compen-
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sation Be produit beaucoup plus vite.
Le rapport de compoundage sera de préférence rendu réglable, au moyen de résistances de réglage 16-15 parallèles aux bobinages compound 13-14.
Lors de l'explication du mode d'action des montages compound représentés aux figs.2 à 4, on a considéré la chute de tension du générateur comme proportionnelle à. la charge. Dans les machines nombre de toursvariables, cette chute de tension dépend de plus encore de la fréquence, et précisément les machines , moyenne et haute fréquences ont une chute inductive de tension relativement élevée, et qui croit proportionnellement à la fréquence. Pour main- tenir cependant une tension constante aux bornes , le compoundage doit avoir, aux hautes fréquences, un effet plus considérable qu'aux basses fréquences. C'est effectivement le cas dans les trois monta- ges des figs.2 à 4.
Dans le montage de la. fig.2. par exemple pour une fréquence f = 500 Hertz et pour une charge déterminée, le bo- binage inducteur 3 du générateur 4 fournit 95 %, et le bobinage sur-compound 11 5 % de la, totalité des ampères-tours inducteurs. pour la même charge, mais pour une fréquence double (1000 Hertz) les ampères-toursdu bobinage sur-compound 11, ne varient absolument pas, tandis que ceux du bobinage inducteur 3 sont réduits à la moi- tié. Si l'on fait la proportion, on voit donc que pour 1000 Hertz, le bobinage sur-compound prend une fraction double (10 %) que pour 500 Hertz.
Dans certains cas, la charge du générateur pendant l'émission demeure approximativement toujours la même. Il n'y a alorsqu'une marche à vide et la charge d'émission constante. Dans ce cas, on peut arriver même sans bobinage compound, . ce que la tension aux bornes du générateur soit indépendante de la charge, et cela par mise en circuit ou hors circuit de parties d'enroulement des bobi- nages inducteurs du moteur et du générateur.
Aux figs.5 à 7 on a reposante des montages de ce genre.
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Dans le montage de la fig.5, le bobinage inducteur 3 du géné- rateur 4 présente une prise 17, qui est reliée au contact 18 d'un commutateur de prise 19, lequel est relié obligatoirement avec le conjoncteur-disjoncteur 8 de réseau. L'autre contact 20 du commu- tateur de prise 19 est relié, par l'intermédiaire d'une résistance 21, à une extrémité de l'enroulement inducteur 3 du générateur 4.
Lorsque le générateur 4 n'est pas branché sur le réseau, la partie d'enroulement 22 du bobinage inducteur 3 et la résistance 21 sont débranchées du circuit d'excitation. Dès que le conjoncteur-disjonc- teur 8 de réseau relie le générateur 4 au réseau 9 à haute intensité, la partie d'enroulement 22 et la résistance 21 sont branchées dans. le circuit d'excitation.
Etant donné que, lorsqu'il subit la charge du rseau, le moteur 2 a tendance à 1'abaissement de son nombre de tours, alors qu'il , doit conserver son nombre de tours, l'intensité du circuit d'exci- tation doit être diminuée. Normalement le régulateur de tours 5 as- sure automatiquement cet effet. Dans le cas présent, le résultat sera obtenu par la résistance 21 et par la résistance ohmique de la partie d'enroulement 22 du bobinage inducteur 23. La partie d'en- roulement 22 du bobinage inducteur 3, lorsqu'elle est branchée, assure par contre la compensation de la chute interne de tension du générateur 4. Dans ce cas également, le régulateur de tours est déchargé.
Dans le mode d'exécution de la fig.6, le contact 20 du commu- tateur de prise 19, qui est accouplé au conjoncteur-disjoncteur de réseau 8, est réuni à une prise 23, et le contact 18 est relié, par l'intermédiaire d'une résistance 24, à une extrémité du bobinage d'excitation 1.
Lorsque le générateur 4 est débranché du réseau, la totalité du bobinage inducteur 1 du moteur et la résistance 24 sont inter- calées dans le circuit d'excitation. Quant le générateur 4 est
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branché sur le réseau 9, la partie 25 du bobinage inducteur 1 et la. résistance Z4 sont débranchées. Du fait du débrechement de la partie 25 du bobinage inducteur 1, on arrive à ce que le nombre de tours du moteur 2 reste constant. L'abaissement de la résistan- ce totale, par débranchement de la partie 25 du bobinage inducteur 1, et du fait du débranchement de la résistance 24, a pour résul- tat la compensation de la chute de tension du générateur 4. Dans ce montage également, le régulateur est décharge.
En fig.7,on a représenté une combinaison des deux modes de montage des figs.5 et 6. Lorsque le générateur 4 est branché sur le réseau 9, il en résulte obligatoirement que, par l'action du commutateur de prise 19, le nombre efficace de spires du bobinage inducteur 3 du générateur 4 se trouve augmenté, et celui du bobinage inducteur 1 du moteur 2 se trouve réduit. On peut arriver ainsi à ce que le régulateur 5, lorsqu'on fait passer le générateur 4 de la marche à vide à la position de charge, soit aussi peu que pos- sible mis à contribution, ce qui permet de réaliser rapidement un état de stabilité.
Lorsqu'on manoeuvre le commutateur de prise 19, la résistance totale du circuit d'excitation varie de la différence des résis- tances des parties d'enroulement 26-27, si ces part le26-27 des bobinages inducteurs 1, 3 n'ont pas la même résistance. Cette dif- férence peut être rendue égale ': zéro en intercalant une petite résistance dans le circuit d'excitation. Dans le montage représen- té on a admis que la résistance de la partie 27 du bobinage indue- teur 3 est plugrande que la résistance de la partie 28 du bobinage inducteur 1.
Dans ces conditions, on intercale dans le branchement 28 une petite résistance 29 égale à la valeur de la différence des résistances des parties d'enroulement 26, 27. Dans ces conditions, l'intensité du courant d'excitation ne se modifie pas lorsqu'on passe de la marche à vide à la position de charge du générateur.
On calcule les parties 26, 27 du bobinage inducteur 1 du moteur et
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du bobinage inducteur 3 du générateur, de façon que la portion à court-circuiter de la partie d'enroulement 26 du bobinage inducteur du moteur soit proportionnelle à l'affaiblissement du champ néces- saire pour assurer la constance du nombre de tours du moteur 2, et de façon que la portion à brancher de la partie d'enroulement 27 du bobinage inducteur du générateur soit égale au pourcentage voulu de la chute de tension du générateur 4.
Contrairement à ce qui se passe dans le montage des fige.5 et 6, on peut, avec le montage de la fig.7, obtenir, pour toutes les fréquences, que le régulateur 5 ne subisse aucune charge. En effet, une charge déterminée provoque indépendamment du nombre de tours, une diminution proportionnelle bien déterminée du nombre detours, et cette diminution dépend seulement de la résistance du bobinage d'induit du moteur. Pour compenser cette diminution constante du nombre de tours, il est nécessaire d'affaiblir proportionnellement l'excitation du moteur, et cet affaiblissement doit être également constant pour toutes les fréquences. Cette condition n'est pas rem- plie dans les fige.5 et 6, car la résistance totale du circuit d'ex- citation varie proportionnellement avec la fréquence, du fait de l'action du régulateur 5.
L'accroissement de résistance du fait du branchement de la par- tie d'enroulement 22 et de la résistance 21 dans le montage de la fig.5, a donc plus d'importance pour les basses fréquences que pour les fréquences plusélevées. Il en est de même pour le montage de la fig.6. Le régulateur 5 n'est débarrassé de toute charge, lorsque l'installation est mise en charge, que pour une fréquence d'émission unique. La résistance 21 en fig.5 ou la résistance 24 en fig.6, seront donc de préférence calculées de façon que, lorsqu'on branche le générateur 4 sur le réseau, le régulateur 5 demeure complètement au repos pour une fréquence d'émission moyenne.
Pour une fréquence plus faible, le régulateur 5 doit subir encoreune légère compensai tion dans un sens, et pour une fréquence plus élevée, dans l'autre
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sens.
:Par contre, dans le montage de la fig.7, le courant d'exci- ta,tion ne varie pas lorsqu'on agit sur le commutateur 19. La va- riation de champ au moteur 2 et au générateur 4 est obtenue exclu- sivement en modifiant les nombres de spires efficaces des bobinages inducteurs 26-27. Le besoin d'une variation constante de champ pour toutes les fréquences se trouve ainsi satisfait, si bien que, pour toutes les fréquences, le nombre de tours et la tension aux bornes du générateur 4 restent sans modification,sans intervention du régulateur 5, lorsqu'on passe de la marche à vide %, la position de charge.
La portion de champ des bobinages inducteurs additionnels, dans les montages des figs.5 à 7, peut aussi être rendue réglable au moyen de résistances de réglage branchées parallèlement à ces bobinais- Dans le montage de la fig.7, on a montré des résistances de réglage 30, 31 montées ainsi parallèlement aux bobinages induc- teurs additionnels 26,27 Afin de pouvoir provoquer, dans des li- mites aussi larges que possibles, une variation de la portion de champ afférente aux bobinages additionnels 26, 27, on donnera de préférence aux bobinages additionnels 26, 27 un pombre de spires plus grand qu'il ne serait strictement nécessaire-
Il conviendrait encore d'indiquer que, dans lesmontages des fige.5 à 7,
contrairement à ce qui se passe dans les montage com- pound des figs.2 à 4, le renforcement proportionnel du champ, en cas de charge brusque du générateur, ne dépend pas du nombre de tours.. Ces montages conviennent donc particulièrement n. des instal- lations qui fonctionnent avec des organes de superposition accordes, c'est-à-dire avec la superposition à résonance, car, dans ce ces, ce n'est pas seulement la réactance inductive des organes de super- position, mais aussi celle du générateur qui est compensée par la réactance des condensateurs accordés. Il ne reste donc plus alors à compenser que la ohute ohmique de tension.
Etant donné que cette
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chute est indépendante de la fréquence, le programme sera entière- ment rempli par un renforcement proportionnel constant du champ pour toutes les fréquences.
Dans ce qui précède, on a toujours parlé uniquement de la chute de tension du générateur. Bien entendu, on pourrait employer aussi les divers montages qui ont été proposés, pour la compensation de la chute de tension, en tenant compte des chutes de tension dans les organes de superposition et dans le réseau, jusque devant les relais. Dans la superposition à résonance, il s'agit alors de la somme des chutes ohmiques de tension, cette somme étant avantageu- sement compensée par le montage à bobinage inducteur présentant une prise. Si, par contre, les organes de superposition ne sont pas accordés, on compensera avantageusement à l'aide d'un montage com- pound, la somme des chutes de tension dans les impédances du réseau,' des transformateurs de superposition et du générateur.
Dans tous les montages décrits jusqu'ici, le bobinage du moteur et le bobinage du générateur sont montésen série l'un par rapport à l'autre.
Le montage en série du bobinage inducteur du moteur et du bobinage inducteur du générateur présente un inconvénient en ce sens que l'on ne peut pas accoupler un générateur quelconque à un moteur quelconque, parce que, en général, les deux machines n'exi- gent pas des courants d'excitation égaux. Il est donc généralement nécessaire d'adapter l'un à l'autre les bobinages inducteurs des deux machines, ou de shunter celui dont les besoins de courant sont les moindres. La première solution aboutit à augmenter le prix d'a- chat, la seconde à, une dépense inutilement élevée de puissance pour l'excitation.
Généralement même, les bobinages de champ des deux machines devront être construits avec un nombre de spires spéciale- ment faible, car, par machine, on n'a à sa disposition que la moi- tié environ de la tension du courant continu.
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Dans les montages des fige.8 à 17 qui vont être maintenant décrits, les bobinages inducteurs du groupe moteur-générateur ne sont pas en série leuns avec les autres, maie ils sont montés en parallèle, le montage en série des enroulements inducteurs avec le régulateur étant conservé.
La condition que les ampère a-tour indvc- teurs du générateur doivent être inversement proportionnels à la fréquence, est remplie ici également car dans le cas du montage en parallèle des bobinages inducteurs, les courants d'expitetion du moteur et du générateur sont de nouveau proportionnels l'un à l'autre, et, puisque le nombre de tours du moteur, ou la fréquence du générateur est inversement proportionnel à l'excitation du moteur, il en est de même pour l'excitation du générateur.
L'avantage du montage en parallèle par rapport au montage en série des bobinages inducteurs consiste donc en ce qu'il ne résulte ici aucune perturbation de ce que les besoins de courant des bobi- nages inducteurs du moteur et du générateur sont différents, et en ce que, lorsqu'on emploie un moteur shunténormal, le circuit d'ex- citation commun peut être réuni 8. la même tension que l'induit du moteur.
En outre, le montage en parallèle des circuits d'excitation du groupe moteur-générateur permet d'employer des moyens addition- nels pour arriver à ce que non seulement la tension d'émission soit indépendante de la fréquence, maie aussi . ce que cette tension soit largement indépendante de la charge. Il suffit de modifier convenablement les montages des figs.1 à 7 pour les adapter au mon- tage en parallèle. C'est- pourquoi, dans la suite, on ne donnera que peu de détail sur les montages des fige. à 17.
La fig.8 est, comme la fig.l, relative à un montage grâce au- quel la tension en marche à vide est simplement indépendante de la fréquence, c'est-à-dire que ce montage ne compense pas la chute de tension en charge. Lorsqu'on introduit dans le circuit la charge du
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générateur, la tension aux bornes du générateur 4 s'abaisse. De même , le nombre de tour8 du moteur ?, a tendance à diminuer . Cotte chute du nombre de tours est automatiquement compensée par l'accrois- sement de la résistance du régulateur 5, c'est-à-dire par affaiblis- sement du champ du moteur 2. Mais le champ du gènérateur s'affaiblit aussi dans le même rapport, ce qui provoque un nouvel abaissement de la tension aux bornes du générateur 4.
La chute totale propor- tionnelle de tension aux bornes du générateur est donc égale à la somme de la chute interne de tension provoquée par la dispersion et par la résistance du bobinage d'induit du générateur 4, et de la chute proportionnelle du nombre de tours du moteur 2.
Les figs.9 à 11 montrent des montages dans lesquels la tension aux bornes du générateur est rendue indépendante de la charge grâce à des enroulements compound. Dans tous ces cas, les enroulements compound seront également montés en série avecle bobinage d'induit du moteur.
Dans le montage de la fig.9, un enroulement sur-compound 11 qui, comme en fig.2, renforce le bobinage inducteur du générateur 4 et qui est en série avec le bobinage d'induit du moteur 2, agit sur le rotor du générateur 4. Le bobinage sur-compound 11 est de préfé- rence calculé ici encore de façon que, lorsqu'on branche la charge, non seulement il compense la chute interne de tension du générateur 4, mais aussi la chute de tension qui est provoquée par l'affaiblis- sement du champ nécessaire pour maintenir la constance du nombre de tours.
Ainsi qu'on l'a déjà expliqué en détail, le bobinage compound agit plus énergiquement aux hautes fréquences qu'aux basses fré- quences. L'emploi des bobinages compound est donc avantageux en particulier pour les fréquences assez élevées, alors même que l'on n'utilise aucun organe accordé de superposition. Dans ce dernier cas, les chutes de tension dans le générateur et dans les organes de su- perposition sont aussi surtout inductives, c'est-à-dire sensiblement
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proportionnelles à la fréquence.
Dans tous les cas, on ne peut pas exactement déterminer à l'avance la chute de tension., car elle dé- pend. fortement du genre de la charge. ,poux cette raison, il faudra prévoir suffisamment de spires dans le bobinage compound, afin de pouvoir régler après coup le rapport de compountdage à l'aide d'une résistance en dérivation parallèle au bobinage compound. En fig.9 on a représenta une résistance de réglage 15 de ce genre parallèle l'enroulement compound 11.
En fig.10, on a, représenté un monta.ge dans lequel le bobinage sur-compound n'est pas prévu sur le générateur 4 mais aux le moteur 2. Ce bobinage, cependant, contrarie le bobinage inducteur 1 du mo- taux Z, et par suite produit l'effet d'un bobinage sur-compound né- gatif. Du fait de l'action du bobinage sur-compound négatif 12, en charge, l'excitation shuntes sera augmentée par le :régulateur 5, afin d'éviter un accroissement du nombre de toursdu moteur 2. Le régulateur 5 agit donc dans ce cas indirectement aussi comme régu- lateur de tension, en ce sens qu'il renforce l'excitation du géné- ratsur.
Dans ce cas aussi, il sera avantageux d'évaluer très large- ment le nombre de spires du bobinage compound, afin de permettre de régler le rapportde compoundage au moyen d'une résistance de réglage 16.
En fig.ll, on a montré une combinaison des montages des figs.9 et 10. En dimensionnant d'une manière appropriée les bobinages sur- compound 13, 14, on arrive à ce que le régulateur, quand on branche la charge du générateur, demeure au repos, su moins pour une fréquen- ce moyenne. Ici encore, on a placé parallèlement à chacun des bobi- nages compound 13, 14, une résistance de réglage 15, 16 qui sert régler le rapport de compoundage.
Aux figs.12 à 14, on a, représenté des montages dans lesquels, à la plaoe de bobinages compound, on emploie des bobinages inducteurs à prises. Ici le passage du nombre de spires des bobinages induoteurs
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qui correspond à la marche à vide, au nombre de spires réduit pour le moteur ou augmente pour le générateur, se fait obligatoirement lorsqu'on branche la charge du générateur. Dans le conducteur de prise on intercale une petite résistance que l'on rend de préfé- rence égale à la résistance des parties du bobinage inducteur débrancher. On arrive ainsi à ce que, lorsqu'on passe de la marche à vide à la charge du générateur, le courant d'excitation total ne subisse aucune action.
Si, par exemple dans le montage de la fig.12, on rendait la résistance intercalée 32 plus petite que la résistance de l'enroulement additionnel 22 du générateur 4, il se produirait, lors du branchement de l'enroulement auxiliaire 22, une diminution de l'intensité du courant dans l'enroulement inducteur principal 3. l'accroissement de la totalité des ampères-tour in- ducteurs serait donc moindre que celui qui correspondrait à l'accrois- sèment du nombre de spires. En outre, le nombre d'ampères-tours du champ du moteur subirait ainsi une variation- La résistance résul- tante des bobinages inducteurs montés en parallèle augmenterait donc légèrement.
L'intensité résultante et, par suite, la chute de tension dans la résistance de réglage diminuerait. par conséquent, la tension augmenterait dans l'enroulement inducteur du moteur , et, avec elle, l'excitation du moteur. De plus, cette action varierait avec la fré- quence et elle serait maxima pour la fréquence la plus élevée parce qu'alors la résistance de réglage intercalée serait aussi grande que possible. Si. cependant, l'on rend la résistance intercalée 32 égale à la résistance du bobinage auxiliaire de champ 22, les cou- rants d'excitation ne varient pas lorsqu'on passe de la marche à vide à la charge du générateur, de sorte que l'on réalise une indé- pendance complète par rapport à la fréquence, en même temps qu'une plus grande facilité de surveillance du fonctionnement.
Les montages des figs.l± à 14 présentent par rapport aux montages compound des figs.9 à 11, certaines différences- Tandis que les mon-
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tagea oompound compensent correctement pour toutes les charges aussi bien la diminution du nombre de tours que la chute de tension, cela. ne se produit, dans les montages à prises, que pour une charge bien déterminée.
Etant donné, de plus, que, dans le montage des figs.12 à 14, lorsqu'on passe de la merche à vide à la charge, la variation proportionnelle des nombres d'ampères-tours inducteurs se fait exactement dans le rapport des nombres de spires additionnelles aux nombres de spires en circuit lors de la marche 8. vide, 11 effet est tout à fait indépendant des intensités de courant d'excitation, et par conséquent aussi de la fréquence.
Le phénomène qui a été indiquéci-dessus se manifeste d'une façon particulièrement favorable dans le montage de la fig.14. En choisissant correctement les nombres de spires des bobinages addi- tionnels 26,27, on peut arriver à ce que, lorsqu'on branche le gé- nérateur 4 sur le réseau avec une charge déterminée, le nombre de tours ainsi que la. tension aux bornes restent constants pour toutes les fréquences sana intervention du régulateur 5- Du fait que la compensation de la.
chute de tension est indépendante de la fréquence, les montages des figs.12 à 14 conviennent particulièrement pour une charge principalement ohmique et aussi pour la commande à distance au moyen d'organes de superposition accordés, et, dans ce dernier cas, surtout lorsqu'on emploie des fréquences relativement basses.
Pour rendre réglable dans certaines limites le rapport des ampères-tours des bobinages inducteurs du moteur 2 et du générateur 4 en marche à vide, à celui qui existe en charge, on peut shunter les bobinages inducteursadditionnels. Une dérivation ordinaire paral- lèle aux bobinages partiels n'aurait cependant ici qu'une très fai- ble action, car, du fait d'un shtntage plus fort, le courant aug- menterait dans lesbobinages inducteurs. On peut réduiretrès forte- ment cet inconvénient au moyen de dérivations du genre du montage des potentiomètres, comme on l'a par exemple montré en 34, 35, sur la fig.14.
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En fig.15, on a représenté un montage pour lequel on emploie un groupe moteur-générateur tout à fait normal. Ici on n'a prévu ni bobinages compound, ni bobinages inducteurs additionnels. Pour com- penser la diminution du nombre de tourset la chute de tension, on a prévu une résistance de compensation 36 intercalée lors de la mar- che à vide en avant du bobinage inducteur du générateur, et une ré- sistance de compensation 37 intercalée devant le bobinage inducteur du moteur lorsde la charge du générateur.
L'effet de compensation de ce montage peut être également rendu indépendant de la fréquence. A. cet effet, il faut que par suite du changement de position du commutateur 39 de compensation, le poten- tiel entre les points A et B ne varie pas, c'est-à-dir quela ré- sistance résultante entre les points A et B soit la même avant et après la commutation. Mais comme , en général, les résistances des bobinages inducteurs 1, 3 du groupe moteur-générateur ne sont pas égales entre elles, et qu'il en est de même surtout des résistances de compensation 36 et 37, cette condition n'est pas satisfaite sans précautions spéciales. Au moyen d'une résistance d'équilibrage 38 ent tre les points A et @, on peut cependant équilibrer la différence.
Cette résistance d'équilibrage est mise en circuit soit lors de la marche à vide, soit quand le générateur est en charge, suivant que la résistance résultante est plus grande pour la marche à vide ou pour la charge.
Dans le montage de la fig.16, il existe, dans le circuit d'exci- tation, une résistance de compensation 40, qui, lors de la marehe â vide, est intercalée en avant du bobinage inducteur du générateur, et, lorsque le générateur est en charge, en avant du bobinage induc- teur 1 du moteur. Ici donc, à la place des deux résistances 36 et 37 du montage de la fig.15, intervient une résistance unique 40. Le mon- tage de la fig.16 représente donc une forme simplifiée du montage de la fig.15; il est en particulier employable lorsqu'on n'a pas trop
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d'exigences en ce qui concerne la. constance de la tension d'émission.
Le montage peut aussi être employé lorsque la. diminution du nombre de tours et la chute de tension, ainsi que les résistances des bobi- nages inducteurs 1, 3 du groupe sont égaleentre elles.
La fig.17 représente un montage constitué par une combinaison des montages des fige. et 15. Ce montage assure une compensation de la chute de tension pour toutes les fréquences et pour toutes les charges, dans le casoù la charge est de nature surtout inductive.
La compensation de la diminution du nombre de tours, par contre, ne peut être rendue indépendante que soit de la charge, soit de la fré- quence. Bour la commande à distance, l'indépendance par repport àla fréquence est naturellement plus importante. Les variations du nombre de tours sont cependant très faibles lorsqu'on branche la charge, de sorte qu'on peut les éliminer sans difficultés au moyen d'un ré- gulateur automatique, lorsque la résistance de compensation 37 est régléepour une charge moyenne.
R é s u m é.
1.- Dispositif pour la production de courants alternatifs de fréquences différentes au moyen d'un groupe moteur-générateur, en particulier dans les installations de commande moyenne fréquence, caractérisé par le fait que, pour obtenir que la tension du généra- teur soit indépendante de la fréquence, les bobinages inducteurs dans le groupe moteur-générateur sont montés en série avec le régu- lateur.
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