Installation pour la transmission d'énergie électrique. La présente invention a pour objet une installation pour la transmission d'énergie électrique, comprenant au moins un. moteur électrique relié à une génératrice couplée à une turbine à gaz et comportant un contrô leur de la puissance fournie réglant.
automati quement la vitesse de la turbine à des valeurs déterminées croissant avec la valeur de la puissance fournie. Cette installation, est carac- térisée par un dispositif de commande seDsi- ble à la vitesse de la turbine et destiné à pro duire une grandeur de référence représentant le débit de combustible maximiun à même d'être fourni à lia turbine pour les différen-
tes vitesses de celle@ci, ce dispositif étant asso cié à ;des moyens semibles à la différence entre cette grandeur et la valeur réelle du dé bit du combustible fourni à la turbine pour empêcher toute augmentation du débit de combustible au-dessus de ce maximum, cor respondant à la vitesse de la turbine au mo ment considéré.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1 et 1A ensemble forment un schéma du circuit électrique de l'installation de transmission d'énergie.
La fig. 2 .est un graphique montrant les caractéristiques de fonctionnement -de l'ins- tallation.
Se référant aux fig. 1 et 1-1, la turbine à gaz représentée en T est couplée. par des en- grenages réducteurs S à trois génératrices. G1, G. et G3 et à une excitatrice E.
La turbine peut entraîner une génératrice auxiliaire AG pour alimenter .les circuits de commande et autres installations auxiliaires sur la locomo tive.
Dans l'exemple représenté, chacune des génératrices Gl, G.2 et Gs est reliée à deux moteurs -de traction 1111 et 04, D'13 et<I>I1</I> 1<I>4,- et</I> vls et 111s, qui peuvent être du type série;
les enroulements inducteurs moteurs comportent des interrupteurs inverseurs de type habituel (non représentés). Chaque génératrice est pourvue d'un enroulement inducteur, respec tivement GFl, GF2, GF3 reliés à l'induit de l'excitatrice E.
L'excitatrice est pourvue -d'un enroulement inducteur principal EFt destiné à être excité par des conducteurs d'alimenta tion auxiliaires sous tension constante 2 et 3 en série avec un rhéostat Ri formant partie d'un contrôleur principal 111C. L'excitatrice est également pourvue d'un enroulement in- <RTI
ID="0001.0092"> d'acteur EF2 lequel, comme il ressortira-plus loin, est automatiquement commandé par le dispositif de commande afin de modifier l'ef fet de l'enroulement de champ principal EF2. L'excitatrice comprend, en outre,
un enroule ment inducteur EF3 qui est monté en série avec la génératrice Gt et agit en opposition à l'enroulement inducteur principal EFt de l'excitatrice.
Cet enroulement inducteur EF3 agissant en opposition par rapport à l'enroule- ment EFt communique aux génératrices -une caractéristique tension/courant telle que le courant fourni aux moteurs tombe avec une augmentation de vitesse de ceux-ci pour un cqurant donné dans l'enroulement
inducteur principal EF1 de l'excitatrice.
L'alimentation en combustible de la tur bine T est réglée par une soupape à, combus tible FV dont la position est réglée au moyen d'un servomoteur électrique FSX La sou pape à combustible est avantageusement une soupape à pointeau actionnée par lie moteur FSDI au moyen d'une crémaillère.
Le fonc tionnement du servomoteur est réglé au moyen d'un régulateur à vibrations FR, tan dis que le courant dans l'enroulement induc teur EF2 de l'excitatrice est commandé au moyen d'une paire de régulateurs à vibrations OR et<I>TER.</I> Les régulateurs <I>FR, OR</I> et<I>TER</I> seront ci-après désignés comme régulateur de combustible , régulateur de débit et ré gulateur d'effort de traction .
Ces régulateurs peuvent être de tout type approprié, mais sont de préférence conformes à la construc- tion suivant le brevet N 301188.
L'induit du servo-moteur FS111, dans l'exemple représenté, est monté en série avec une résistance de charge 1 entre les conduc- teurs d'alimentation auxiliaires 2 et 3.
Le mo teur est pourvu d'un enroulement -inducteur, dont' les deux parties 4 et 5 montées en pa rallèle sont relié, d'une part., au conducteur 2 et, d'autre part, à des contacts fixes 6 et 7 du régulateur de combustible FR.
Un contact vibrateur 8 de ce régulateur coopérant avec les contacts fixes est relié au conducteur 3. Le régulateur de combustible est pourvu de bo bines de commande OCFR1, OCFR2 et OCFR3 montées comme il sera décrit ci-après.
Les diverses babines sont enroulées ensemble pour constituer la bobine mobile du régula teur. Le régulateur est disposé de telle sorte que lorsque les ampère-tours résultants pro duits par ces bobines de commande sont nuls,
le contact mobile 8 vibrera dans l'intervalle entre les contacts 6 et 7 sans toucher ces con- tacts, de sorte que le couple du servomoteur est nul. Lorsque les ampère-tours résultants produits par les bobines de commande dû ré- gulâteur sont dirigés dans un sens donné,
le contact mobile 8 viendra en prise avec le con tact 6 afin d'amener le servomoteur FSIYI <I>à</I> produire un couple qui augmente le débit de combustible fourni par la, soupape FV à la turbine T, tandis que lorsque ces ampère- tours sont de sens opposé,
le contact 8 vien dra en prise avec le contact 7 pour amener le servomoteur à réduire le taux de distribu tion de -combustible à la turbine. Le couple produit par le servomoteur et, par consé- quent l'accélération de ce dernier et le taux d'augmentation de la distribution de combus tible à 1a turbine, .dépendront de la durée pendant laquelle le contact 8 est en prise avec le contact 6 ou le contact 7, suivant le cas,
durée mesurée par rapport à la période to tale de vibration du contact 8 et ceci dépen- dra du nombre d'ampère-tours résultants pro- duits .par les bobines de commande du r6gu- lateur. Lorsque les ampère-tours de commande suffisent pour maintenir le contact 8 conti nuellement en prise avec le contact 6 ou le contact 7,
le couple du servo-moteur sera maximum.
Pour une description complète de la dis position et du fonctionnement du régulateur de débit OR et du régulateur d'effort de trac tion<I>TER,</I> on attire l'attention sur le brevet N 304589. Puisque l'installation décrite est généralement applicable aux dispositifs de transmission de puissance électrique du genre précité entraînb és par une turbine à gaz et que les autres parties du dispositif de commande ne
forment pas par elles-mêmes partie de la présente invention, il suffira d'indiquer que lorsque la puissance à fournir effectivement par la turbine pour les conditions de fonction nement des moteurs de traction définies par la courbe B (fig. 2) est inférieure à celle que la turbine peut fournir pour les conditions dé terminées à l'avance de puissance maxima dé finies par cette courbe,
la vitesse de la tur bine est réglée à la valeur désirée au moyen du régulateur de combustible, tandis que, lorsque la puissance correspond à celle déter minée par le contrôleur principal pour la courbe B, la vitesse de 1a, turbine est réglée à la valeur désirée par la commande du débit de la génératrice,
et la transition d'un mode de commande à l'autre s'effectue par des moyens qui sont sensibles au -débit de la tur bine tel que mesuré par le taux de distribu- tion de combustible à celle-ci, c'est-à-dire par la tension au potentiomètre 60.
De plus, le régulateur d'effort de traction agit aux vi- tesses inférieures concurremment avec le ré gulateur de combustible pour limiter le cou rant d'induit et l'effort de traction, mais à la transition entre les deux modes de com mande le régulateur d'effort de traction abandonne la commande du débit de la géné. ratrice au régulateur de débit.
On se rendra compte qu'on obtiendra en core le fonctionnement suivant les caractéris- tiques de la fig. 2 sôias l'action d'une chute de vitesse des moteurs de traction, due par exemple à une augmentation- de pente, comme cela, a déjà été décrit pour une vitesse en aug mentation.
Pour d'autres positions du contrôleur principal, on obtiendra des caractéristiques correspondantes. Par exemple pour la posi tion du contrôleur correspondant à la carac- téristique El', le fonctionnement sera donné par la caractéristique B',
la valeur hyperbo lique ou à puissance constante de la caracté ristique augmentant en raison du réglage effectué par le potentiomètre P et la valeur horizontale ou à composante constante de la caractéristique augmentant grâce au réglage du rhéostat R2 déterminant une réduction du courant dans l'enroulement de champ PTER -du régulateur .d'efforts de traction, de telle sorte que le courant d'induit croît avant que le régulateur d'effort de traction ne soit en état ,de réduire l'excitation de la génératrice.
Pour un fonctionnement correspondant à une position du contrôleur principal telle que l'on obtienne la caractéristique B', l'excitation de la génératrice n'atteint-par la valeur maxima avant une vitesse supérieure telle que celle représentée par le point X'. Par la suite, l'accélération des moteurs continue soies ten sion constante avec une puissance décrois sante de la turbine à gaz, comme dans le cas de la courbe B. Si, à un moment quelconque on déplace le contrôleur principal pour aug menter le débit de puissance, la vitesse de la turbine à gaz augmente, comme déjà décrit.
On va maintenant décrire la disposition des bobines de commande du régulateur de débit et du régulateur de combustible FR. Ces bo bines- de commande du régLllateur de combus tible et du régulateur de débit sont montées dans trois circuits de commande, lesquels, pour plus de commodité, seront désignés ci- après respectivement:
circuit de réglage, cir cuit @de commande et circuit de restriction. Le circuit sélectif de commande peut également, si nécessaire, comprendre des moyens pour li miter la température de fonctionnement de la turbine, ainsi qu'il sera décrit ci-après.
Le circuit de réglage est sensible à un écart de la vitesse de la turbine par rapport à la vitesse désirée -et., pour mesurer la vitesse de la turbine, on utilise un alternateur à tachymètre comportant un enroulement de sortie 30 qui est relié par un redresseur sec à plaques 32 à une résistance de charge 33 constitué par un potentiomètre réglé à l'avance,
sur la prise 34 duquel est prélevée wne tension qui est proportionnelle à la vi tesse de la turbine. Le circuit de réglage com prend encore un potentiomètre 35 monté en série avec une résistance fixe 36 entre les con ducteurs d'alimentation 2 et 3.
Le contact mobile est couplé avec la soupape à combusti ble FV, et se déplace vers le haut du schéma avec une augmentation du taux de distribu tion du combustible. Une résistance 38 et un condensateur 39 sont montés entre le contact 37 et le conàuetenr 3, de tel-le sorte que la ten sion aux bornes du condensateur 39 représen tera la valeur moyenne de la tension au con tact 37.
La bobine OCFRi du régulateur de combustible est montée en série avec une ré- sistance 40 pour recevoir la différence entre les tensions des potentiomètres 33 et 34, et la bobine de commande OCOR1 du régulateur de débit est montée -de façon analogie en sé rie avec une résistance 41 entre ces potentio mètres.
La bobine OCFR1 est montée dans un sens tel que le courant allant d11 poten tiomètre 34 au potentiomètre 35 amènera ire réduction dans la distribution de combustible, tandis que le courant passant dans la bobine OCOR1 dans le même sens provoquera une augmentation de l'excitation de l'excitatrice E, .et, par conséquent, du débit des généra trices.
Une génératrice -à tachymètre <I>TG</I> est cou plée au servomoteur FS111 et est montée en série avec une résistance 42 à travers la bo bine OCFRi. Cette génératrice à tachymètre, produisant une tension dépendant de la vi tesse du servomoteur,
est disposée pour four nir une composante de courant à la bobine OCFR1 dans iii sens qui s'oppose à la vitesse du servomoteur afin d'assurer l'amortisse ment qui stabilise le dispositif contre l'iner tie du servomoteur et des organes se dépla çant avec lui.
Le circuit sélectif de commande comporte un potentiomètre 60 monté entre les conduc teurs 2 et 3 et ayant son contact mobile 61 couplé avec la soupape à combustible FV, de telle sorte que sa position indique 1a valeur du débit de combustible fourni à la turbine, et un potentiomètre P qui est également monté entre les conducteurs 2 et 3 et dont le contact mobile 62 est relié à la poignée du contrôleur principal.
La bobine OCFR2 du régt,ilateur de combustible est montée en série avec une résistance 63 et un redresseur 64 entre les contacts mobiles 61 et 62, et la bo bine de commande OCOR2 du régulateur de débit est montée de façon analogue entre ces contacts en série avec -une résistance 65 et un redresseur 66.
La bobine OCFR2 est montée dans un sens tel qu'un courant allant du po tentiomètre 61 vers le potentiomètre 62, c'est- à-dire dans la direction. permise par le redres seur 64, agira sur le régulateur FR de ma nière à réduire le taux de distribution de combustible,
tandis que la bobine OCOR2 est montée de telle façon qu'an passage de cou rant du contact 62 vers le contact 61 dans la direction permise par le redresseur 66, agira sur le régulateur de débit OR de manière à amener ce dernier à augmenter le débit, de la génératrice. Une résistance 67 et un condensateur 68 sont montés entre une extrémité de la bobine OCFR2 et le conducteur 3.
La connexion entre le contact 62 du potentiomètre et les bo- bines OCFR2 et OCOR2, comprend les con tacts 69 normalement fermés d'un disjoncteur à maxima pourvu de bobines de commande OCs9 formant partie des circuits d'induit principaux. Une résistance 70 est montée entre ces bobines de commande et le conducteur 3.
Lorsqu'on désire prévoir une limitation automatique de la température de la turbine, une bobine de commande OCFR4 est prévue sur le régulateur de combustible et. est mon tée dans -Lui circuit sensible à la température de fonctionnement de la turbine, comme dé crit en détail dans le brevet 1V 304589.
Le circuit de restriction est destiné à limi ter le taux de débit,de combustible fourni à la turbine et également à réduire la charge sur la turbine, lorsqu'une telle réduction de charge est nécessaire afin de permettre une augmentation de la vitesse de la turbine en cours de fonctionnement.
A cet effet, le cir cuit de restriction comprend des moyens pro duisant une tension proportionnelle à la vi tesse de la turbine; par exemple un enroule ment de sortie supplémentaire 80 de l'alter nateur est relié en série par le redresseur sec à plaques 81 à nue résistance fixe 82 et à iule résistance non linéaire 83 présentant une ca ractéristique résistance tension négative. Les bobines de commande OCFR3 et
OCOR3 des régulateurs de combustible et de débit respec tivement sont reliés en série l'un avec l'autre et avec un redresseur sec à plaques 84 afin de recevoir la différence entre la tension aux bornes de la résista.nee 83 et de celle prélevée sur le potentiomètre 60,
le redresseur 84 ne permettant au courant de passer dais ces bo bines que lorsque la tension aux bornes de la résistance 83 est inférieure à celle prélevée sur le potentiomètre.
Ces bobines sont montées dans leurs régulateurs respectifs dans des sens tels qu'elles tendent à réduire le taux de dis tribution .de combustible et à réduire le débit des génératrices respectivement. Dans le fonctionnement du dispositif dé crit ci-dessus, la puissance fournie par la tur bine est réglée par le contrôleur principal.
Le déplacement de la poignée du contrôleur prin- eipal définit au moyen du rhéostat R1 le cou rant fourni à l'enroulement EPI, de telle sorte que la tension des génératrices Gl, G2 et G3 augmente progressivement à mesure que le contrôleur est amené de sa, position initiale à sa position extrême.
L'excitation des génératri- ces est réduite au moment d'une augmenta tion de courant fourni aux moteurs de trac tion, sous l'effet de l'enroulement inducteur EP3, de sorte que pour une position don- née de la poignée du contrôleur,
on obtient une caractéristique inliércnte du dispositif.' telle que celle représentée par la courbe A de la fig. 2, et pour une autre position du con- trôleur, on obtient une caractéristique inhé rente telle que celle représentée par la courbe A'.
La courbe B forme la caractéristique obte nue, comme il sera, décrit en détail ci-après, par le dispositif de commande automatique lorsque le contrôleur se trouve à la position donnant la caractéristique inhérente A; de façon analogue, la courbe B' forme la carac- téristique obtenue automatiquement pour la position du contrôleur correspondant à la ca ractéristique inhérente A'.
On se rendra compte que le dispositif fournira un groupe de courbes analogues aux courbes A, A', B et B', le nombre de courbes A, B étant égal au nombre d'encoches prévues sur le contrô leur. Les rhéostats RI et R2 et le Potentio mètre P peuvent être réglés d'ume manière continue de manière à obtenir une variation continue de la puissance de l'installation.
Dans une turbine à gaz, le taux de distri bution de combustible est limité par des con- sidérations de température et par la n6ces- sité d.'éviter une rupture du flux aérodyna mique.
Dans le fonctionnement du circuit de res triction, on applique aux résistances 82 et 83 une tension proportionnelle à la vitesse de la turbine.
Le taux admissible -maximum d'in jection de combustible dépend de la vitesse de la turbine et dans la forme d'exécution dé crite, la tension aux bornes de la.
résistance 83 est définie sensiblement par une fonction de la tension prélevée sur le redresseur 81 qui est la même que celle qui définit le débit maximum de combustible par rapport à la -vitesse de la turbine. La tension pmélevée sur le contact 61 du potentiomètre indique le dé bit de combustible à un moment
quelconque et, par suite, la différence entre les tensions à ce contact et aux bornes de la résistance 83 dé finit au moment considéré la possibilité d'une augmentation a=dmissible du débit de combus tible.
Le redresseur 84 empêche le courant de passer lorsque la tension au contact 61 est inférieure à celle prélevée sur la résistance 83, de talle sorte que le circuit de restriction est normalement incapable de modifier le fonctionnement .de l'installation. Si toutefois,
à un moment quelconque le taux de distribu- tion de combustible devait s'approcher du taux admissible maximum de distribution de combustible à la.
vitesse à laquelle la turbine fonctionne à un moment quelconque, la ten sion au contact 61 dépassera celle prélevée sur la résistance 83 et le courant pourra passer par le redresseur 84 et les bobines OCFR3 et OCOR3. La bobine OCPR3 fonctionnera alors de manière à réduire la distribution du coin- bustible et empêchera ainsi toute augmenta tion
du taux de distribution de combustible, tandis que la bobine OCOR3 fonctionnera de manière à réduire la puissance de sortie des génératrices et, par conséquent, au moment même où la distribution de combustible est limitée,
elle réduira la charge sur la généra trice pour permettre ainsi une augmentation de la vitesse de la turbine. Lorsque la vitesse de la turbine aura augmenté, le débit de com- bustible pourra croître d'une manière corres pondante.
Le régulateur de combustible est également soumiseà une commande prédominante par la bobine OCb'R4, laquelle, comme décrit en<B>dé-</B> tail, dans le brevet N 304589,
est exeitée en fonction de la température des gaz d'échappe- ment lorsque celle-ci dépasse une valeur maxüna déterminée afin de réduire le taux de distribution de combustible et empêcher ainsi cette température de dépasser ledit maximum. Une telle disposition est particulièrement avantageuse dans des installations qui doivent fonctionner avec de grands <RTI
ID="0006.0008"> écarts de tempé rature ambiante ou de pression atmosphé- r ique.
On peut remplacer un ou plusieurs de chacun des régulateurs vibrateurs <I>FR, OR</I> et <I>TER</I> par toute autre forme appropriée de dispositif réagissant aux grandeurs désirées et susceptible de régler, suivant le cas, 1e taux d'entrée du combustible, ou l'excitation de la génératrice en fonction de la vitesse de la turbine,
ou l'excitation de la génératrice en, fonction du circuit d'induit ou de l'effort de traction. Par exemple, les _ enroulements com- mandésparlesrégulateurs peuvent être montés dans les circuits de sortie de dynamos, de pré férence du type à réaction d'induit et méta dynes,
ou dans les circuits de sortie d'ampli- ficateurs magnétiques (transducteurs), ou d'amplificateurs électroniques, les enroule ments-d'entrée des dynamos ou des transduc- teurs. ou les:
circuits - d'entrée des amplifica teurs électroniques étant destinés à produire dans les circuits de sortie les composantes dé- sirées en fonction des grandeurs auxquelles réagissent les diverses bobines de commande des régulateurs, comme décrit ci-dessus.