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Dispositif pour maintenir le synchronisme entre des appareils écartés l'un de l'autre, en employant une machine magnéto - électrique contrôlée par un dispositif à contacts.
On connaît, dans la technique, le problème consistant à faire fonctionner plusieurs machines, particulièrement celles qui sont séparées l'une de l'autre par un grand espace, et qui ne peuvent ou ne doivent pas être accouplées entre elles méca - niquement, de telle façon que leurs vitesses de rotation soient rigoureusement égales entre elles ou restent entre elles dans un rapport déterminé maintenu constant pour toutes les vitesses.
On a cherché à résoudre ce problème au moyen de moteurs syn - chronos, que l'on raccordait à un réseau à courant alternatif, car on sait que la vitesse de rotation de ces moteurs est dans un rapport constant vis-à-vis de la fréquence du réseau. De telles installations avec moteurs synchrones ont cependant di - vers inconvénients. D'abord, un réglage de la vitesse de rota - tion n'est pratiquement pas Possible, car il faut à peine songer
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à effectuer une modification de la fréquence du réseau. Ensuite, de semblables moteurs doivent être préalablement entraînés à la vitesse de rotation synchrone qui correspond à la fréquence exis- tante du réseau, avant qu'ils puissent continuer à tourner par eux-mêmes.
Enfin, le synchronisme obtenu n'est pas absolu, car on sait qu'on ne peut pas éviter dans ces moteurs un certain glissement lors de charges variables.
Pour commander des dispositifs qu'il faut mettre en syn - chronisme avec un autre dispositif, on a par conséquent proposé des machines magnéto-électriques avec couronne de pôles fixes, dont l'excitation à courant continu est contrôlée par un dispo- sitif à contacts accouplé à l'arbre de l'autre machine motrice, de telle façon qu'il se forme un champ de force tournant que 1' induit peut suivre. quoique cette voie ait conduit à des résul - tats meilleurs que les essais avec les moteurs synchrones, on a cependant constaté que de semblables machines magnéto- électriques ne peuvent pas maintenir le synchronisme d'une façon absolument certaine.
On a pu particulièrement établir que l'induit ne peut pas suivre de façon absolument sûre le champ tournant du stator et reste collé ou glisse d'une petite quantité par rapport au champ tournant du stator.
L'invention élimine cet inconvénient des machines magnéto- électriques connues, de sorte qu'on peut employer avantageuse - ment les machines suivant l'invention dans de nombreuses bran - ches de la technique, par exemple dans le domaine de la télé - graphie rapide ou multiple.
Suivant l'invention, l'inducteur des machines magnéto - électriques comprend deux couronnes coaxiales de pôles chaque couronne présentant alternativement des pôles positifs et néga- tifs qui sont décalés l'un par rapport à l'autre de telle façon que des pôles de noms contraires se trouvent également l'un vis- à-vis de l'autre dans le sens axial de la machine. Dans ce cas, les pôles adjacents dans le sens axial de la machine sont toujours
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excités en même temps, de sorte que les coins des pièces polai- res de l'induit, qui sont situées vis-à-vis de ces pôles sont influences de façons différentes au point de vue magnétique.
Le dispositif à contacts qui contrôle l'excitation de la machine magnéto-électrique n'a pas besoin d'être entraîné par un moteur à vitesse de rotation régulière, mais il peut être accouplé par exemple aussi avec un arbre à manivelle actionné à la main et dont la vitesse de rotation est variable entre des limites quelconques. La machine magnéto-électrique suit dans ce cas de façon précise les variations de la vitesse de rotation. La machine magnéto-électrique secondaire contrôlée par la machine primaire peut être également accouplée à son tour avec un dispositif à contacts, qui sert à contrôler une ou plusieurs autres machines.
L'invention sera expliquée plus complètement ci-après à. l'aide du dessin annexé qui représente un exemple non limitatif d'exécution du nouveau dispositif.
La fig.l montre la disposition générale et le montage de la machine primaire et de la machine secondaire (magnéto - élec- trique ).
La fig.2 est une coupe à travers la machine magnéto - électrique.
La fig.3 montre la disposition des pôles de la machine magnéto-électrique.
La fig.4 montre un dispositif pour obtenir des rapports de transmission différents entre la machine primaire et la machine secondaire.
La fig.5 est le développement du disque à contacts repré- senté à la fig.4.
Les fige. 6 7 et 8 montrent une variante de,la disposition représentée à la fig.4.
Dans la disposition d'ensemble représentée à la fig.l, le moteur primaire l, dont la vitesse de rotation doit coïncider
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avec le moteur secondaire 2 suivant l'invention, est raccordé par le montage décrit ci-après. Dans cette forme d'exécution, le rapport des vitesses de rotation entre les moteurs 1 et 2 est le même, c'est-à-dire que les deux moteurs tournent à la même vitesse. Un dispositif de contrôle 4, qui contrôle la marche du moteur magnéto-électrique secondaire 2, est monté sur l'arbre 3 du moteur primaire, lequel peut aussi éventuellement être remplacé, comme il a déjà été mentionné, par une machine à vitesse de rotation irrégulière.
Le dispositif à contacts sur l'arbre 3 est composé des pièces distinctes suivantes . Un disque 4 présente plusieurs éléments conducteurs, qui sont isolés l'un de l'autre et qui sont reliés électriquement en trois groupes aux bagues conduc- trices 5, 6, 7. Les éléments conducteurs, à raison de un sur trois, sont montés en parallèle, de sorte qu'on forme les groupes a, b, c.
Le groupe a est réuni à la bague conductrice 5 , le groupe b à la bague 6 et le groupe..± à la bague 7 La liaison avec la machine magnéto-électrique 2 est réalisée par les conducteurs 11, 12, 13 au moyen des balais 8, 9 et 10 ap - puyant sur les bagues conductrices 5 6 7 La tension néces - saire est amenée au dispositif à l'aide des balais 14 frottant sur les segments conducteurs mentionnés, et cette tension est prise au réseau 15, 16, qui peut évidemment être remplacé par une batterie. Le conducteur de raccord avec le réseau est dési- gné en 17. Le conducteur 16 du réseau est relié par le conduc - teur 18 à la machine magnéto-électrique 2.
Les conducteurs 11 , 12, 13 et 18 peuvent être évidemment de nature et de longueur quelconques, de sorte que la distance de séparation entre les machines primaire et secondaire peut être aussi étendue qu'on le veut.
Différents groupes d'électro-aimants de la machine magnéto- électrique 2 sont contrôlés par l'intermédiaire des 4 conduc - tours mentionnés : 11, 12,.13 et 18. Pour mieux montrer la
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coopération entre le dispositif à contacts 4 et la machine 2, les électro-aimants sont désignés par les mêmes lettres, mais avec des indices. Le groupe d'électro-aimants a' est donc con - trolé par le segment de collecteur a, le groupe d'électro - ai- mants Il¯ est contrôlé par le segment de collecteur b et le grou- pe c' est contrôlé par le segment .0.. Le nombre des groupes con- ducteurs du dispositif 4 est donc identique au:nombre des grou- pes d'électro-aimants montés en parallèle.
Vers l'intérieur des électro-aimants est monté rotative - ment un induit sans enroulements 19, qui est porté par un ar- bre 20, lequel entra±ne le dispositif 21 dont il faut maintenir la marche synchrone.
Comme le montre le circuit de montage, les électro -aimants de l'un des groupes sont montés en série et sont excités simul- tanément par l'intermédiaire de l'un des segments a, b ou c du disque à contacts 4. Le conducteur de retour 18 est commun à tous les groupes.
Pendant une révolution du moteur l, un segment a vient d' abord sous le balai 14, ce qui excite le groupe d'électro - aimants a' ; ensuite vient un segment b qui envoie le courant dans le groupe d'électro-aimants b' et enfin vient le segment c correspondant au groupe c' Le sens de rotation de la machine magnéto-électrique 2 dépend donc de l'ordre de succession des . segments conducteurs du disque à contacts 4.
Comme le montrent les figures 2 et 3, deux électro-aimants 22 et 23 se trouvent toujours l'un à côté de l'autre dans le sens axial et appartiennent au même groupe. Ceci ressort par - tioulierement de la fig.3. Cependant les polarités des électro- aimants alternent, de sorte qu'à côté d'un électro-aimant 23 du groupera, qui a par exemple une polarité Nord, se trouve un électro-aimant 23 , appartenant au groupe b et ayant une polarité Sud.
Le mode de fonctionnement de la machine magnéto-électrique
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sera expliqué à l'aide de la fig.3, dans laquelle la disposi - tion des pôles est représentée en développement. Les pièces polaires 24 de l'induit 19 sont un peu plus grandes que la moitié de la division polaire, la division polaire s'entendant ici pour la distance entre des pôles de même nom. La pièce po - laire 24 de l'induit est donc constamment soumise au flux de lignes de force de 4 pôles (chaque fois deux électro-aimants 22 et deux électro-aimants 23 de deux groupes différents d'électro- aimants), de sorte que les coins diagonalement opposés de cette pièce polaire sont toujours excités à la même polarité.
La po - larité est indiquée à la partie gauche de la fig. 3, où les let- tres N et S montrent quelle est la polarité des électro-aimants 22, 23 et de la pièce polaire 24 de l'induit. Suivant les lois physiques applicables d'une façon générale, il faut qu'il se forme toujours des polarités contraires, de sorte qu'un pôle Nord se trouve vis-à-vis d'un pôle Sud.
La moitié droite de la fig. 3 montre diverses phases du mouvement de la pièce polaire 24 de l'induit vis-à-vis des électro-aimants fixes. Si l'on n'excitait que les électro - aimants appartenant au groupe a' la pièce polaire 24 se pla- cerait symétriquement sous les pôles 22, 23 appartenant au groupe a' (dans la position I dessinée en traits interrompus .9.la droite de la fig.3 ). Par suite de la force vive inhérente à la roue à pièces polaires par la rotation, la pièce polaire parvient cependant à la position dissymétrique désignée en II.
Par suite de la rotation du disque à contacts 4, après que le groupe a' d'électro-aimants a été excité, le grouper est en outre excité. La.largeur donnée au balai 14 offre un moyen de choisir à volonté, pour les cas particuliers, la durée pendant laquelle les groupes a' et b' sont excités simultanément, car un balai large 14 recouvre de part et d'autre l'isolant se trouvant entre les segments a et b du disque à contacta 4 plue ou moins longtemps.
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Par suite de l'excitation simultanée des électro-aimants
22 et 23 des groupes ± et b' , la pièce polaire 24 de l'induit est poussée dans la position magnétique moyenne entre les deux pôles. Cette position est indiquée en III. Par suite de la for- ce vive inhérente, cette pièce polaire est entraînée, de la même façon qu'il a été indiqué ci-dessus, de cette position III à la position indiquée en IV.
Lorsque l'excitation simultanée de deux groupes d'électro- aimants est terminée, les électro-aimants a' sont désexcités et il n'y a plus que les électro-aimants appartenant au groupe b' qui reçoivent du courant. Il en résulte que la pièce polaire de l'induit continue à se déplacer dans le sens de la flèche et parvient à la position indiquée en V, dans laquelle les polarités des 4 coins de la pièce polaire d'induit sont inver- sées par suite des nouvelles polarités des électro-aimants appartenant au groupe b'..
En passant du goupe d'électroaimants b' au groupe ±, les mêmes phénomènes se reproduisent, de sorte qu'il est inutile de les détailler. Il est facile de voir que la marche de la machine magnéto-électrique sera d'autant plus uniforme que le nombre des groupes ou des pôles inducteurs sera plus grand. De plus, il sera avantageux de monter un accouplement entre la ma- chine magnéto-électrique secondaire et le dispositif à entraî- ner, pour obtenir une marche plus régulière.
Pour faciliter l'inversion continuelle de polarités, il est avantageux de constituer les pièces polaires 24 d'induit en fer aussi doux que possible. Les supports 25 des pièces po - laires sont fabriqués en une matière non magnétique. Pour que les électro-aimants inducteurs 22, 23 perdent le plus rapide - ment possible leur aimantation après leur mise hors circuit, les noyaux de ces électro-aimants sont également faits en fer doux. Cette mesure est adoptée pour ne pas enlever à la roue à pièces polaires sa force vive, dont elle a besoin, comme il a
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été indiqué ci-dessus, pour dépasser la position magnétique moyenne.
Il peut être avantageux, pour les usages les plus divers, que la machine 1 et la machine 2 tournent uniformément l'une par rapport à l'autre, mais avec des vitesses de rotation dif - férentes. Les dispositions suivant l'invention décrites ci- après permettent d'entraîner deux dispositifs à des vitesses de rotation différentes, tout en assurant l'uniformité de leurs mouvements. Pour de semblables usages, les deux dispositifs re- présentés aux figures 4 et 6 conviennent particulièrement.
Dans ces dispositifs, on utilise également le principe ap- pliqué à propos de la fig.l, et on place côte à côte, en les isolant entre éux, plusieurs disques correspondant au disque à contacts 4 de la fig.l, ces disques opérant, suivant les besoins, le contrôle de la machine magnéto-électrique secondai- re 2. Dans l'exemple de la fig.4, l'arbre 3 porte, outre le disque à contacts 4, deux autres disques de contrôle 26 et 27.
Outre les trois disques à contacts mentionnés (4, 26, 27), le même arbre 3 porte un autre disque à contacts 28 présentant un petit élément conducteur 29. Le mode de fonctionnement de ce disque est expliqué plus complètement ci-après.
La fig. 5 montre en développement les disques à contacts 4, 26 et 27 , 28 pour faciliter la compréhension. Le disque à con - tacts 4 possède 4 éléments conducteurs de chacun des groupes a, b et..9., soit en tout 12 éléments ; le disque à contacts 26 ne possède que 2 éléments de chacun des groupes, soit en tout 6 éléments conducteurs ; le disque à contacts 27 ne présente en tout que 3 éléments conducteurs.
Grace à cette disposition, pendant une révolution de l'arbre 3 du moteur, si on suppose que l'on a établi les connexions correspondantes, on excite les groupes distincts d'électro-aimants quatre fois par tour de 1' arbre 3 au moyen du disque à contacts 4, tandis qu'au moyen du disque à contacts 26, les excitations n'ont lieu que deux fois
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par tour et au moyen du disque à contacts 27 une seule fois par tour., Le choix du disque à contacts en fonctionnement se fait à l'aide du balai 14, que l'on peut déplacer dans le sens axial.
Pour pouvoir effectuer un contrôle à distance de l'ensem- ble de l'installation, on peut, dans l'exemple représenté, opé- rer le déplacement du balai 14 au moyen d'un dispositif électro- magnétique. L'axe 30, sur lequel est fixé le balai 14, est dé - placé vers la droite ou vers la gauche, suivant la position du balai, au moyen des électro-aimants 31 et 32. Le balai 14 est raccordé au conducteur 17 et on met par ce moyen le disque à contacts 4,26 ou 27 en circuit.
L'excitation des électro-aimants 31 et 32 se fait à l'aide du commutateur-sélecteur 33. Si le commutateur se trouve sur le segment 34 (position indiquée en pointillé), la bobine d'ai- mantation 32 est excitée et le balai 14 est attiré vers la gauche, de sorte que le disque à contacts 4 est mis en circuit.
Lorsqu'on fait passer le commutateur 33 dans la position moyenne entre les segments 34 et 35, les deux électro-aimants sont ex- cités de la même façon et le balai 14 ne peut se placer que dans la position médiane représentée à la fig.4. Si l'on place le commutateur sur le segment 35, le balai 14 est attiré vers la droite au moyen de l'électro-aimant 31 sur le disque à con - tacts 27.
Pour assurer le synohronisme de la machine primaire 1 et de la machine secondaire 2,même lors du passage d'un rapport de transmission à un autre, on ménage le disque à contact 26 avec son segment conducteur 29. Sur ce disque frottent deux balais 36 et 37, qui se trouvent dans le circuit d'excitation des deux électro-aimants 31 et 32. Ce n'est que lorsque le segment 29 passe sous les balais 36 et 37 que le courant peut traverser les bobines d'excitation et la source de courant 38, qui sert à alimenter le dispositif de contrôle à distance.
La position
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@ du segment 29 par rapport aux disques à contacts 4 , 26 et 27 est choisie de telle façon que la commutation de l'un des dis- ques à contacts à un autre se produit au moment où des segments conducteurs d'un même groupe se trouvent sous le balai 14, car lors de la commutation, il y a évidemment une position dans laquelle les segments conducteurs de deux disques k contacts sont couverts par le balai 14.
En choisissant l'un des trois disques à contacts 4,26 ou 27, on peut ainsi déterminer le rapport entre les vitesses de rotation de la machine primaire 1 et de la machine magnéto - électrique 2, soit dans l'exemple représenté le rapport 1 : 1, 1 : 2 ou 1 : 3.
Au lieu de déplacer le balai 14, on pourrait évidemment aussi déplacer le dispositif collecteur 4,26 et 27 et mainte- nir le balai fixe.
On peut également réaliser le rapport de transmission va- riable entre le moteur primaire 1 et la machine magnéto-électri- que secondaire 2 au moyen du dispositif représenté à la fig.6, lequel est analogue au dispositif de la fig. 4. Sur l'arbre 3 , qui est entraîné par le moteur 1, se trouvent encore les trois disques à contacts 4, 26 et 27. Dans ce cas cependant, trois balais 39, 40, 41 frottent sur les disques à contacts. Les trois balais sont reliés entre eux et le courant est amené par le conducteur 42. Sur un autre disque 43, qui est également représenté à la fig.7, se trouvent des goujons de contact 44, 45 et 46 qui sont reliés respectivement à l'un des groupes conducteurs a b et c des disques à contacts 4 , 26 et 27.
Cette condition est indiquée au dessin, en ce sens qu'on a donné aux goujons de contact, en outre des numéros de référence, des indi- ces littéraux a, b et c.
Le disque 47, rotatif sur l'arbre 3 et tournant également avec les disques à contacts, tout en pouvant être décalé par rapport au disque 43 pendant la marche, permet de relier aux
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contacts 48, 48", 48, tantôt les contacts 44a 44b et 44c, tantôt les contacts 45a, 45b,45c ou tantôt les contacts 46a, 46, 46 . Les trois goujons 44, c'est-à-dire 44a, 44b, 44c , sont électriquement reliés aux segments conducteurs du disque à contacts 4. Les goujons 48 sont réunis aux segments du disque
26 et les goujons 46 à ceux du disque 27. Les contacts 48 sont eux-mêmes reliés électriquement aux bagues conductrices 5, 6 et
7, sur lesquelles frottent les balais 8, 9, 10.
La rotation des disques 43 et 47 l'un par rapport à l'au- tre a lieu au moyen des roues hélicoïdales 49 et 50. La roue hélicoïdale 49, qui tourne sur l'arbre 3 engrène avec la roue hélicoïdale 50 , qui peut être déplacée au moyen du levier 51.
La manoeuvre du levier 51 a lieu de nouveau au moyen des bobi- nes d'électro-aimants 31 et 32. Sur l'arbre 52 , qui porte la roue hélicoïdale 50, est de plus calée une roue dentée 53, qui engrène avec une roue dentée 54 sur l'arbre 3. Le mouvement de rotation de l'arbre 3 est transmis par la roue dentée 54 à la roue 53 et ainsi à la roue hélicoïdale 50. La roue 50 engrène avec la roue hélicoïdale 49, de sorte que le disque 47, qui est réuni rigidement à la roue hélicoïdale 49, tourne à la même vitesse que l'arbre 3. Si cependant, en excitant les bobines d' aimantation 31 et 32, on déplace le levier 51, la roue héli - coïdale 50 se déplacera en même temps vers la droite ou 'vers la gauche.
Mais comme 50 engrène avec 49, la roue hélicoïdale 49 se trouvera ainsi décalée et les contacts fixés sur le dis- que 47 viendront touoher l'un des autres groupes 44, 46 ou 46 , de sorte que l'un ou l'autre des disques à contacts 4, 26 ou 27 sera mis en circuit.
On a donc ainsi, à l'aide de ce dispositif, également un moyen à sa disposition pour modifier le rapport entre les vitesses de rotation de la machine primaire et de la machine magnéto-électrique secondaire,
La modification du rapport des vitesses de rotation ne doit en aucune façon être effectuée à la main, comme on l'a
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représenté jusqu'ici, mais il est avantageux pour conserver le secret dans les installations télégraphiques ou pour d'autres usages, de modifier le rapport suivant un rythme irrégulier à l'aide d'un dispositif quelconque électrique ou mécanique.
Cette condition peut être réalisée, soit au moyen de combinai- sons correspondantes à relais, que l'on réunit à une pendule, soit aussi de façon purement mécanique au moyen d'une came rotative.
Dans certains cas particuliers, il peut être avantageux de disposer, dans le voisinage de la machine magnéto-électrique secondaire, un dispositif qui permet à la machine secondaire 2 et par suite au dispositif 21 qui y est accouplé de continuer à tourner, sans actionner le moteur 1. Pour réaliser cette condition, il est nécessaire d'interrompre le circuit du dis - positif à contacts accouplé avec le dispositif primaire et de constituer un nouveau circuit auxiliaire. A cet effet, dans la disposition de la fig.1 on ménage un commutateur 55 qui, lors- qu'il est déplacé vers la droite, interrompt les conducteurs 11,12, 13 et établit un nouveau circuit, dans lequel on monte un dispositif identique au disque à contacts 4. Au moyen d'une manivelle 56, on peut actionner un disque à contacts 57, qui correspond au disque à contacts 4.
Sur le disque 57 frotte le balai 58, qui est raccordé au conducteur 59. Les segments con- ducteurs a, b, ,±,sont reliés aux bagues conductrices 60, 61,62, qui assurent la liaison électrique avec les conducteurs 63, 64, 65. En manoeuvrant la manivelle 56 , on contrôle donc la machine magnéto-électrique 2 de la même façon que par la rotation du disque 4.
REVENDICATIONS.
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