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Dispositif régulateur de vitesse pour génératrice a courant alternatif.
L'invention concerne un dispositif régulateur de vitesse pour une génératrice à courant alternatif afin d'obtenir une tension aux bornes déterminée lors d'un débit variable.
La "tension aux bornes déterminée" peut être une tension aux bornes pratiquement constante, mais éventuelle- ment aussi une tension aux bornes qui croît avec l'intensité du courant débité, de manière que l'accroissement des pertes qui en résulte soit pratiquement compensé. Si l'on désigne par V la tension aux bornes, par V , la force électro-motrice qui est proportionnelle à la vitesse de rotation et par V, la chute de tension interne, on 'a la formule V = Vo-¯v
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A charge croissante, deux facteurs provoquent une baisse de V, a savoir
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a) 1L force lectro-aotrice V , qui tombe intensité crois- sante du courant watt'; et b) la C:lUt de tensi.Jn.1 V qui est a,¯.roydnattve^ent pro- ortionnelle au courant déwatté.
L'invention est basée sur l'idée qu'il est néces- saire que le dispositif réagisse de la même manière pour une chute de V provoquée par la raison énoncée sous a) que pour une chute provoquée par la raison énoncée sous b)., à savoir un dispositif qui ne réagit pratiquement que sur la tension aux bornes V et qui est indépendant d'une variation de la vitesse ce rotation de la génératrice, ou ce 'lui revient au même d'une variation de la fréquence
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de la tensiondeiageneratriee.
A cet eret, dans le dispositif conforme a l'invention, on branche sur la ten- sion eux bornes à relier un moteur asynchrone monophasé à condensateur, induit en court-circuit tel que la valeur
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1 Cv C du moteur dépasse la valeur 6) LL (Lg est la # C self-induction de la bobine insérée dans la branche à condensateur) d'un montant tel que le couple du moteur à condensateur soit pratiquement indépendant de la vitesse de rotation mentionnée et qu'il soit utilisable cornue facteur de réglage de la vitesse de rotation.
Soit il le courent dans la branche ne comportant pas de condensateur et dont la bobine a une self-induction L1 et une résistance Rl, et 12 le courant dans la branche à condensateur dont le condensateur a une capacité C et la bobine, une self-induction L et une résistance R, la self-induction de l'induit étant incorporée dans L1 et L2 tout comme la résistance du rotor et la résistance de substitu- tion des pertes fer sont incorporées dans R1 et R2.
L. possibilité de maintenir approximativement constant
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le couple du condensateur est basée sur la considération suivante:
Le moteur étant mis en circuit, et maintenu l'arrêt par exemple à l'aide d'un ressort, le couple est, pr approximation:
K = Ci 1 1 2 sin (#1 + # 2) expression dans laquelle il et i ont la signification pré- citée tandis que et # 2 sont les angles de phase corres- pondants.
L'intensité du courant dans la brcnche dépourvue de condensateur est:
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expression dans laquelle V est le. tension aux bornes.
A fréquence décroissante, # diminue et il augmente.
L'intensité du courant dans la branche comportant un condensateur est :
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un peut faire en sorte que 1 vanue en sens inverse ae ia fréquence en faisant en sorte que 1 soit plus grand que #c # L2, ce qui peut s'obtenir, par exemple, par l'emploi d'un condensateur approprié. Dans ce cas, i diminue à fréquence décroissante, de sorte que il et i varient alors en sens inverses.
En ce qui concerne les angles de phase -( et # a;
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tgv =0/1 et tg"" =WL - zk
R1 R A fréquence décroissante tg 1 diminue, et.?, diminue donc aussi, tandis que tg #; et donc- augmentent.
Le produit qui exprime la valeur du couple K comporte donc deux grandeurs (iL et' 1) qui diminuent à fréquence
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décroissante, et deux grandeurs (il et # 2) qui augmentent a fréquence décroissante.
Un choix Judicieux de la capacité C permet donc de maintenir praticuement constant le couple dans une zone de réglage déterminée, en ce sens qu'il dépend encore uniquement de la tension aux bornes V a relger que comportent les formules obtenuespour il et i2,
Uns variation de V entraîne donc une vacation du couple et cette dernière variation est utilisée comme f,¯cteur de regiage de le. vitesse de rotation, nécessaire par exemple pour maintenir constante la tension V.
L'emploi d'un moteur à condensateur offre un sérieux avantage; le couple de ce moteur est assez grand et il est à même de fournir un as:.ez grand travail aux organes utilisés pour le réglage.
Pratiquement, ce résultat peut s'obtenir, par exemple, en retenant l'induit du moteur condensateur par un ressort de préférence on ressort spiralé entourant l'arbre, la déviation de l'induit étant utilisée, de manière connue, pour déplacer un organe de réglage du moteur d'entraînement de la génératrice à courant alternatif, par exemple un moteur à gaz chaud, ce qui provoque une augmentation ou unediminution du nombre de tours.
Les valeurs L , L2 et C peuvent être choisies de manière que la tension aux bornes V croisse avec la charge et ce de manière que les chutes de tension soient compensées.
La demanderesse a constaté, par voie expérimentale, que dans une garnie de fréquences s'étendant de - 20% à + 20% de la fréquence nominale, la variation du couple peut être limitée a 0,5%.
Le dispositif conforme à l'invention offre un sérieux avantage: il règle uniquement la vitesse de rotation, ce qui, dans le cas d'une génératrice dont le champ est fourni
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par des aimants permanents et dont il est donc impossible ae régler l'intensitt de champ, constitue la seule méthode de réglage de tension économique, car, comparativement aux ré- qui; tueurs de tension connus, un moteur à condensateur du ganre précit est simple à réaliser et bon marché.
Le dispositif conforme à l'invention offre encore un autre avantage: il permet de combiner le mode de réglage de tension décrit avec une génératrice i grande résistance interne et donc3 grande chute de tension interne qui peut alors être compensée, ce qui permet de donner à la généra- trice des dimensions plus petites.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donne '-, titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particuliarités qui resrortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La branche sans condensateur 1 et la branche comportant un condensateur 3 de l'inducteur sont con- nectes par l'intermédiaire des bornes 4 et 5, sur la tension à régler V. L'induit en cage d'écureuil 6 du moteur à condensateur comporte un levier 7, qui est retenu par un ressort 8. Lorsque le couple augmente ou diminue, le levier 7 se déplacera dans l'un des sens dela flèche 9 et ce déplace- ment peut être transmis, de manière connue, à un organe de réglage du nombre de tours du moteur d'entraînement de la génératrice.
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Speed regulator device for alternating current generator.
The invention relates to a speed regulator device for an AC generator in order to obtain a terminal voltage determined during a variable flow.
The "determined terminal voltage" may be a practically constant terminal voltage, but possibly also a terminal voltage which increases with the intensity of the current drawn, so that the resulting increase in losses is practically compensated. If we denote by V the voltage at the terminals, by V, the electro-motive force which is proportional to the speed of rotation and by V, the internal voltage drop, we have the formula V = Vo-¯v
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With increasing load, two factors cause a decrease in V, namely
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a) 1L electro-motor force V, which falls in increasing intensity of the current watt '; and b) the C: lUt of tension Jn.1 V which is a, ¯.roydnattve ^ ent proportional to the dewatted current.
The invention is based on the idea that it is necessary for the device to react in the same way for a drop in V caused by the reason given under a) as for a fall caused by the reason given under b). , namely a device which reacts practically only on the voltage at the terminals V and which is independent of a variation in the speed of this rotation of the generator, or that it is equivalent to a variation of the frequency
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of the energy supply voltage.
To this end, in the device according to the invention, one connects to the voltage their terminals to be connected to a single-phase asynchronous motor with capacitor, induced in short-circuit such that the value
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1 Cv C of the motor exceeds the value 6) LL (Lg is the # C self-induction of the coil inserted in the capacitor branch) by an amount such that the torque of the capacitor motor is practically independent of the speed of rotation mentioned and that it can be used as a speed adjustment factor.
Either it runs in the branch not including a capacitor and whose coil has a self-induction L1 and a resistance Rl, and 12 the current in the capacitor branch whose capacitor has a capacity C and the coil has a self- induction L and a resistance R, the self-induction of the armature being incorporated in L1 and L2 as well as the resistance of the rotor and the substitution resistance of the iron losses are incorporated in R1 and R2.
L. possibility of maintaining approximately constant
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the capacitor torque is based on the following consideration:
With the engine switched on, and maintained at a standstill for example by means of a spring, the torque is, roughly:
K = Ci 1 1 2 sin (# 1 + # 2) expression in which il and i have the above meaning while and # 2 are the corresponding phase angles.
The intensity of the current in the connector without capacitor is:
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expression in which V is the. voltage at the terminals.
With decreasing frequency, # decreases and it increases.
The intensity of the current in the branch comprising a capacitor is:
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One can cause 1 to run in the opposite direction to the frequency by making 1 greater than #c # L2, which can be achieved, for example, by the use of a suitable capacitor. In this case, i decreases with decreasing frequency, so that il and i then vary in opposite directions.
Regarding the phase angles - (and # a;
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tgv = 0/1 and tg "" = WL - zk
R1 R With decreasing frequency tg 1 decreases, and.?, Therefore also decreases, while tg #; and therefore- increase.
The product which expresses the value of the torque K therefore comprises two quantities (iL and '1) which decrease at frequency
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decreasing, and two quantities (il and # 2) which increase at decreasing frequency.
A judicious choice of the capacity C therefore makes it possible to keep the torque practically constant in a determined adjustment zone, in the sense that it still depends only on the voltage at the terminals V to be released that include the formulas obtained for il and i2,
A variation of V therefore involves a vacation of the couple and this last variation is used as f, ¯ctor of adjustment of le. speed of rotation, necessary for example to keep the voltage V.
The use of a capacitor motor offers a serious advantage; the torque of this motor is large enough and it is able to provide a great deal of work for the components used for adjustment.
In practice, this result can be obtained, for example, by retaining the armature of the capacitor motor by a spring, preferably a spiral spring surrounding the shaft, the deflection of the armature being used, in a known manner, to move a member. adjustment of the drive motor of the alternating current generator, for example a hot gas engine, which causes an increase or a decrease in the number of revolutions.
The values L, L2 and C can be chosen so that the voltage at the terminals V increases with the load and this so that the voltage drops are compensated.
The Applicant has observed, experimentally, that in a range of frequencies extending from -20% to + 20% of the nominal frequency, the variation in the torque can be limited to 0.5%.
The device according to the invention offers a serious advantage: it only regulates the speed of rotation, which, in the case of a generator whose field is provided
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by permanent magnets and the field strength of which it is therefore impossible to adjust, constitutes the only economical voltage adjustment method, because, compared to re- which; known voltage killers, a capacitor motor of the above type is simple to make and inexpensive.
The device according to the invention offers yet another advantage: it makes it possible to combine the voltage adjustment mode described with a generator i large internal resistance and therefore3 large internal voltage drop which can then be compensated, which makes it possible to give the generator of smaller dimensions.
The description which will follow with regard to the appended drawing gives' -, by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of said invention.
The branch without capacitor 1 and the branch comprising a capacitor 3 of the inductor are connected via terminals 4 and 5, to the voltage to be set V. The squirrel cage armature 6 of the capacitor motor comprises a lever 7, which is retained by a spring 8. When the torque increases or decreases, the lever 7 will move in one of the directions of the arrow 9 and this movement can be transmitted, in a known manner, to an organ for adjusting the number of revolutions of the generator drive motor.