SUR LE DEGRÉ D'IRRÉGULARITÉ DES RÉGLEURS DE TURBINES ET L'INFLUENCE DE L'ASSERVISSEMENT DE MARCHE À VIDE ESCHER-WYSS

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38 LA H O U I L L E BLANCHE

Sur le degré d'irrégularité des régleurs de turbines et l'influence de l'asservissement de marche à vide Escher-Wyss

(A propos d

^m

une étude de M. Gagg)

par L . B A R B I L L I O N , Professeur à la Faculté des Sciences de V Université de Grenoble

D a n s u n article publié d a n s le Bulletin EscherAYyss d e Mars-Avril 1934, page 39, M. Gagg cherche à préciser ce q u ' o n a pris l ' h a b i t u d e d'appeler « degré d'irrégularité » d ' u n régu- l a t e u r de groupe électrogène. Celui-ci caractérise le p h é n o m è n e qui consiste dans la d i m i n u t i o n de la vitesse q u a n d la charge a u g m e n t e , p h é n o m è n e c o m p a r a b l e p a r c o n s é q u e n t au glis- s e m e n t du r o t o r d ' u n m o t e u r électrique.

A v a n t de fournir la définition en question, l ' a u t e u r rappelle le p r o b l è m e classique du f o n c t i o n n e m e n t d ' u n r é g u l a t e u r indirect asservi. Supposons q u ' à l ' i n s t a n t t^x (fig. 1) le couple

Fig. i

r é s i s t a n t t o m b e de la valeur C^{r i} à la valeur C^{r 2}. La vitesse n c o m m e n c e à croître e t le r é g u l a t e u r ferme : le couple m o t e u r d i m i n u e l i n é a i r e m e n t (Cm)* On sait q u e la vitesse croît p a r a b o l i q u e m e n t e t a t t e i n t son m a x i m u m à l ' i n s t a n t i^% q u a n d on a Cm = Cr- L e rôle de l'asservissement serait d ' a r r ê t e r la m a n œ u v r e de f e r m e t u r e à l ' i n s t a n t t^% ou p e u après. S'il en é t a i t ainsi, la vitesse se m a i n t i e n d r a i t à la valeur n%> ce q u i e s t inadmissible, en général.

E n p r a t i q u e , d ' u n e p a r t , l'asservissement a r r ê t e la fermeture à u n i n s t a n t £³> £²; d ' a u t r e p a r t , des dispositifs de compen- s a t i o n p e r m e t t e n t de r a m e n e r , à la m a i n ou a u t o m a t i q u e m e n t , la vitesse n³ à u n e valeur quelconque.

Ce q u ' i l y a lieu de retenir, c'est q u e Ton pourra tracer d a n s

t o u s les cas u n e courbe q u i r e p r é s e n t e la d i m i n u t i o n de vitesse en fonction de la charge. Avec nos n o t a t i o n s habituelles, nous p o u r r o n s désigner c e t t e d i m i n u t i o n p a r

C 0^e O )

wm o y .

z est la d i m i n u t i o n r e l a t i v e de la vitesse d o n t ù> est la valeur actuelle. w⁰ la v a l e u r à v i d e .

11 n e f a u t p a s oublier q u e les r a i s o n n e m e n t s présents sont établis en faisant a b s t r a c t i o n des périodes de régime troublé L e f o n c t i o n n e m e n t d u r é g u l a t e u r a u p o i n t de v u e qui nous intéresse p o u r r a d o n c ê t r e r e p r é s e n t é p a r u n e courbe tell q u e la courbe (1) de la figure 2. L a v a l e u r en pleine charge % d i la d i m i n u t i o n de vitesse (en % ) caractérise l'action de l'asservissement, ou ce q u e l'on appelle s o u v e n t le « staft«

m e » du réglage. D a n s t o u t r é g u l a t e u r m o d e r n e , l'action d$

r é g u l a t e u r p o u r r a ê t r e mise a u p o i n t à- v o l o n t é , savoir,à p a r t i r d ' u n z^c m a x i m u m de 5 à 6 % , j u s q u ' à un z nul pour

t o u t e s les c h a r g e s .

Ceci p o s é , il r e s s o r t des explications de F a u t e u r q u e l ' o n appelle degré cïim gularitéy soit z, le q u o t i e n t

_ A ^z\

de la v a r i a t i o n de la diminution de la v i t e s s e A z (ou de la vitesse elle-même, ci qui r e v i e n t a u m ê m e ) q u i s u i t une va*

t i o n de charge A p , p a r c e t t e v a r i a t i o n de charge A p.

Si Ton e x p r i m e t o u t en p o u r cent, il v i e n t :

De cette définition, en découlent n a t u r e l l e m e n t deux autres 1° On appelle degré d'irrégularité total (désignons-le par /ï) le degré d'irrégularité r a p p o r t é à u n e v a r i a t i o n de la charge de 100 % à p⁰ % de la pleine c h a r g e , p⁰ é t a n t la fraction a b s o r b é e dans la m a r c h e à v i d e .

N o u s a v o n s donc :

Or : z⁰ — o ( p a r définition de z)

ÏT % =

100 —

p

⁰^X¹⁰⁰

Comme en général p^o< ^ 1 0 0 , le plus souvent on admet

\h%=Zc%

2° On appelle degré d'irrégularité effectif à chaque in^{s t a B t} i — — quand A p — <~ o, A z

Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1934006

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LA HOUILLE BLANCHE

figure. Cette c o u r b e se r é d u i r a i t à l'horizontale *^T, si la courbe (I) se confondait a v e c la d r o i t e a b> E n réalité, elle ne fait q u e couper cette horizontale à l'abscisse où la t a n g e n t e à la courbe (I) est parallèle à la d r o i t e a ô.

Dans la p r a t i q u e , la c o u r b e y = / (p) a u r a toujours l'allure représentée (1), p o u r des raisons de r e n d e m e n t , q u a s i - évidentes, c'est-à-dire qu'elle sera de plus en p l u s t o m b a n t e à mesure que d i m i n u e r a la charge donc aussi le r e n d e m e n t (1).

Il s'ensuit q u e d a n s la m a r c h e à vide, le degré d'irrégularité

№ élevé. Or c e t t e p r o p r i é t é se révèle a v a n t a g e u s e , car elle a pour effet de r e n d r e le réglage plus sensible dans la m a r c h e à vide, donc de faciliter la s y n c h r o n i s a t i o n e t la mise en parallèle du groupe.

L'asservissement de marche à vide b r e v e t é d u régulateur Escher-Wyss a s i m p l e m e n t p o u r b u t d'amplifier cet a v a n - tage, donc d ' a c c e n t u e r le degré d'irrégularité d a n s la m a r c h e à vide. 11 se compose d ' u n m é c a n i s m e additionnel, qui e n t r e wdusiuement en a c t i o n e n t r e la position de fermeture

et une position d ' o u v e r t u r e q u e l q u e p e u supérieure Po à celle de la m a r c h e à v i d e .

La figure 3 m o n t r e q u e cet asservissement à vide, t o u t en facilitant la mise en parallèle, n'influence a u c u n e m e n t la zone P^ratiquement employée, a t t e n d u q u e celle-ci ne s'étend p r a t i - quement jamais a u delà de 5 % de la m a r c h e à vide. T o u t

,^{e a} P°^{s s é}<ïant un degré d ' i r r é g u l a r i t é de 24 % environ p e n d a n t

& mise en parallèle, d a n s t o u t e la zone d e charge a p p r o x i m a -

J ^ î î î ^ l ^ j ^ I î ^ "

⁸

®

e n t r e 5 e t 1 0 0 0 / /

°

d e l a p l e i n e c h a r

£

^e

>

^{l e}

ûat^ ^^{G S t} " P r e s s a n t de r e m a r q u e r qu'il n ' e n sera pas ainsi la et C e r t a i n e s t u r b i n e s , d o n t le r e n d e m e n t ne décroît pas avec

caarge suivant u n e fonction continue.

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Fig. 3

on serait c o n d u i t a u coefficient angulaire de la d r o i t e a 6, ce q u i d o n n e r a i t u n e idée a b s o l u m e n t erronée s u r le s t a t i s m e d u réglage. L a différence additionnelle d e v i t e s s t , p r o - v o q u é e p a r F asservissement de m a r c h e à vide, e s t à r e t r a n c h e r de la différence t o t a l e , c'est-à-dire, p o u r préciser le degré réel d'irrégularité, que l'on n ' a à considérer q u e la zone effec- t i v e de charge, ce qui c o n d u i t à un degré d'irrégularité t o t a l r e p r é s e n t é p a r le coefficient angulaire de la d r o i t e a^x b. C'est ce q u e l'on p o u r r a identifier a u « s t a t i s m e » du réglage.

D a n s sa d é t e r m i n a t i o n , c'est-à-dire dans le choix de son ordre de g r a n d e u r , il y a u r a t r o i s cas à considérer :

a) Le réglage « isodrome » ou degré d'irrégularité zéro p o u r machines en m a r c h e i n d é p e n d a n t e ;

b) Faible degré d'irrégularité (1 à 2 % ) p o u r les groupes qui d o i v e n t endosser les b r u s q u e s v a r i a t i o n s de c h a r g e du réseau s u r lequel ils s o n t en parallèle (on les appelle dès lors s o u v e n t groupes « régleurs »).

c) Fort degré d'irrégularité (3 à 6 % ) p a r t o u t ou les machines d o i v e n t réagir le moins possible a u x v a r i a t i o n s d u réseau.

s t a t i s m e p o u r r a être réglé à v o l o n t é , s u i v a n t la n a t u r e du service q u ' o n d e m a n d e à la m a c h i n e .

U n e r e m a r q u e qui s'impose : en définissant d a n s le cas a c t u e l le degré d'irrégularité t o t a l *^T s u i v a n t la définition habituelle, c'est-à-dire :

d z

On voit q u ' i l est r e p r é s e n t é en c h a q u e p o i n t p a r le coefficient angulaire de la t a n g e n t e en ce p o i n t à la courbe z = / (p) (I, fig, 2) donc p a r une courbe telle q u e J?i, d a n s le cas de la m ê m e