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"Disposition pour améliorer la commutation de génératrices . à excitation indépendante en couplage Léonard"
Il est connu d'utiliser des machines à courant continu en couplage Léonard pour la commande de machines d'extraction et de
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lamin irf&L. insi que pour des commandes réversibles de tous gen- res. Ces commandes Léonard doivent répondre à des exigences sévères au point de vue de leur manoeuvre, parce que les condi- tions de service sont telles que la machine de commande doit pouvoir être fréquemment accélérée et décélérée en un temps très court.
Ces manoeuvres rapides de commande ont toutefois pour conséquence qu'il se produit, des charges par à-coups ou des poin- tes de courant qui ont un effet très défavorable sur la commuta- tion de la génératrice à courant continu, puisque le champ d'in- version de la génératrice à courant continu ne sait pas suivre ces rapides variations de courent.
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Dans le but d'éliminer cette influence néfaste sur la com- mutation lorsqu'il se produit par à-coups des pointes de courant, on a déjà préconisé diverses solutions, par exemple l'utilisation d'un bobinage auxiliaire alimenté par l'intermédiaire d'un trans- formateur, mais les dispositions proposées ne donnent en général que des résultats incomplets et ont, en outre, un effet défavora- ble sur les dimensions de la machine, ou bien elles donnent lieu à une forte augmentation du coût de l'installation. Cela devient surtout désagréable pour les grandes machines, où le courant peut par exemple varier alternativement dans les deux sens jusqu'à un multiple de la valeur nominale, à une vitesse d'au moins environ 150% par seconde.
En cherchant la solution du problème, il a maintenant toute- fois été constaté que la diminution de la qualité de la commuta- tion n'est pas uniquement dû au fait que, lors d'un accroissement brusque du courant, le champ d'inversion de la génératrice ne suit pas assez rapidement la variation de la charge. Des essais ont notamment prouvé qu'en plus de l'effet cité, il s'en produit enco- re un autre qui exerce également une influence défavorable sur la commutation.
Cet autre effet désavantageux est engendré par le fait que la commande ondulatoire rapide du courant principal, qui provoque les à-coups de courant, se traduit par un comportement du type "courant-alternatif" de la génératrice à courant continu, et il se produit donc, d'une façon similaire à ce qui a lieu dans un moteur-série monophasé, une tension de transformateur dans les spires court-circuitées de l'induit, qui peut donner lieu à une formation d'étincelles aux balais.
En se basant sur ces constatations, une amélioration satis- faisante de la commutation est seulement possible lorsque les mesures envisagées éliminent simultanément les deux effets nuisi- bles de la commande par à-coups, et ce d'une façon simple qui est également avantageuse au point de vue économioue.
L'objet de l'invention consiste en une disposition pour
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améliorer la commutation de génératrices à courant continu avec excitation indépendante, en couplage Léonard, la génératrice étant non seulement pourvue d'un enroulement de pôle auxiliaire, à excitation en série, mais aussi d'un enroulement additionnel de pôle auxiliaire.
Selon l'invention, l'amélioration recherchée de la commutation est obtenue grâce au fait que l'enroulement additionnel de pôle auxiliaire est disposé directement ou indirec- tement en parallèle avec l'enroulement excitateur principal de la génératrice et fournit donc un courant en avance sur le courant d'excitation principal, de sorte que, dans le cas de brusques variations de charge, il se produit une augmentation rapide du champ d'inversion et qu'en même tempsla force électro-motrice induite dans le rotor à la façon d'un transformateur est compensée par la composante du champ d'inversion additionnel.
L'invention sera décrite d'une façon plus détaillée avec référence au dessin annexé dans lequel les Figs. 1 et 2 représen- tent schématiquement deux modes de réalisation de l'invention.
En Fig. 1, 1 désigne une génératrice à courant continu qui alimente, en couplage Leonard, un moteur àcourant continu 2, par ex. le moteur de commande d'une installation d'extraction. La généra- trice 1 est pourvue de l'enroulement de champ principal à excita- tion indépendante 3, ainsi que de l'enroulement de pôle auxiliaire à excitation en série 4, tandis que 5 désigne l'enroulement de champ en série du moteur 2. Le réglage du courant dans le circuit Leonard s'opère à l'aide du potentiomètre 6 qui est manoeuvré, de la façon connue en soi, au moyen d'un levier de commande, par l'intermédiaire d'un régulateur non montré au dessin. En plus de l'enroulement de pôle auxiliaire 4, la génératrice comprend encore un enroulement additionnel de pôle auxiliaire 7, qui se trouve en dérivation avec l'enroulement d'excitation principal 3.
Dans ce circuit de dérivation est disposée une résistance ohmique 8 avec un condensateur 9 branché en parallèle.
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Cette installation fonctionne comme suit. Zn service sta- tionnaire ou en cas d'augmentation lente du courant dans le cir- cuit de commande d'excitation, le champ d'inversion engendré par l'enroulement excité en série 4 assure une commutation parfaite de la génératrice 1. Dès qu'il se produit toutefois de rapides variations de courant dans le circuit d'excitation indépendante de la génératrice 1, provoquées par un rapide mouvement de va-et- vient du levier de commande, la tension d'excitation sera en avan- ce sur le courant d'excitation. Il en résulte que le champ d'in- version 4 ne peut pas suivre assez rapidement les variationsdu courant d'induit, ce qui donne lieu à une commutation plus mau- vaise. Cet effet défavorable en cas de service par à-coups est éliminé par l'enroulement additionnel de pôle auxiliaire 7.
Lors d'un déplacement brusque du potentiomètre 6, il passera, dans le circuit de champ d'inversion additionnel 7, qui se trouve en dérivation avec l'enroulement d'excitation principal 3, un courant qui présente, par suite de l'effet de la résistance 8 avec le condensateur 9 branché en parallèle, une avance sur le courant dans l'enroulement d'excitation principal 3, de sorte que l'en- roulement de pôle auxiliaire 7 provoquera une augmentation rapide du champ d'inversion.
Tel qu'il a déjà été signalé ci-dessus, la génératrice 1 se comporte comme dans le cas du courant alternatif, par suite de la commande ondulatoire du courant principal, de sorte que, dans les spires d'induit court-circuitées, il se produit une tension de transformateur qui aide à rendre la commutation plus mauvaise. Cette force électro-motrice induite dans le rotor à la façon d'un transformateur est maintenant compensée en même temps par le champ d'inversion de 1'enroulement additionnel 7, qui présente une composante ayant une position de phase en avance correcte. L'enroulement additionnel de pôle auxiliaire 7 agit donc par deux composantes sur la commutation, l'une compensant la force électro-motrice du transformateur, tandis que l'autre
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assure la création rapide du champ d'inversion.
Dans le cas de la Fig. 1, il est encore prévu un autre enroulement additionnel de pôle auxiliaire 10, monté en série avec l'enroulement d'excitation principal 3. Cet enroulement 10 est opposé à l'enroulement 7 et sert à annuler l'effet de ce dernier en service stationnaire, car sinon le champ d'inversion serait trop fort en service normal et aurait alors une influence nuisible sur la commutation.
La Fig. 2 montre un autre exemple d'exécution de l'inven- tion, qui se distingue de la disposition selon le Fig. 1 par le fait que l'enroulement additionrel 7 est alimenté par l'intermé- diaire d'une génératrice auxiliaire 12. Le couplage selon la Fig. 2 est avantageux pour de grandes machines à forts courants, car dans de tels cas l'enroulement de pôle auxiliaire 7 devrait, sinon, présenter une inductivité beaucoup trop grande pour pro- duire le nombre d'ampères-toursnécessaire à la commutation. Les éléments de la Fig. 2 qui se retrouvent en Fig. 1 sont indiqués par les mêmes références. Dans le cas de la Fig. 2, l'enroulement monté en dérivation par rapport à l'enroulement d'excitation principal 3 est l'enroulement excitateur 11 de la génératrice auxiliaire 12 qui alimente l'enroulement additionnel de champ d'inversion 7 de la génératrice.
Grâce à l'intercalation de la génératrice auxiliaire 12 il est donc possible de donnen/des dimen- sions beaucoup plus petites à l'enroulement 7 qu'il serait sinon nécessaire. Lors de brusques variations de courant dans le circuit d'excitation principal, l'excitation de la génératrice auxiliaire 12 est modifiée en conséquence et le courant dans l'enroulement 7 augmente aussi très rapidement. Une résistance ohmique 13 est montée en série avec l'enroulement 7, laquelle résistance produit une correction supplémentaire de la position du champ d'inversion, dans le sens de l'avance. Tel qu'il a déjà été décrit avec réfé- rence à la Fig. 1, l'autre enroulement additionnel de champ d'in-
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version 10 annule l'effet de l'enroulement 7 en cas de service stationnaire.
Grâce à cet enroulement 10, l'installation est très indépendante de la fréquence des mouvements du levier de commande.
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- REVEIIDICATIONS-
1. Disposition pour améliorer la commutation de génératrices à courant continu à excitation indépendante, en couplage Léonard, la. génératrice étant non seulement pourvue d'un enroulement de pale auxiliaire à excitation en série, mais aussi d'un enroulement additionnel de pôle auxiliaire, caractérisée en ce que l'enroule- ment additionnel de pôle auxiliaire est disposé directement ou indirectement en parallèle avec l'enroulement excitateur principal de la génératrice et fournit donc un courant en avance sur le courant d'excitation principal, de sorte que, dans le cas de brus- ques variations de charge,
il se produit une augmentation rapide du champ d'inversion et qu'en même temps la force électro-motrice induite dans le rotor à la façon d'un transformateur est compensée par la composante du champ d'inversion additionnel.