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"DISPOSITION DE CIRCUITS POUR DES COURANTS INDUITS PAR LE CHAMP SUR LES INDUCTEURS DE MACHINES SYNCHRONES"
L'innovation se rapporte aux machines synchrones pour courants alternatifs mono- ou,polyphasés. Elle consiste dans une disposition particulière de circuits sur les inducteurs, dans lesquels des courants sont induits par le champ magnéti- que, et qui peuvent servir soit comme circuits amortisseurs pour la suppression de mouvements pendulaires de telles ma- chines, soit, quand ces machines sont employées comme moteurs, au démarrage.
L'innovation présente l'avantage de réaliser des effets très parfaits et en même temps une utilisation élevée de la place disponible, avec faible poids de cuivre et faibles pertes/dans le circuit d'excitation à courant continu des in- ducteurs
Dans les Figs. 1 et 2 du dessin annexé se trouvent sché-
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matisées certaines dispositions connues. Les Fige. 3 à 6 se rapportent à des dispositions selon cette innovation.
Il est connu de disposer, dans les buts indiqués, sur les inducteurs des machines synchrones, outre le circuit d'exci- tation à courant continu, d'autres circuits sous d'autres phases, qui sont ou bien mis en c,ourt-circuit sur eux-mêmes ou bien raccordés et fermés sur des résistances.
Dans des machines à pôles saillants, les conducteurs de ces circuits sont disposés dans des encoches aux pièces polai res des pôles, et raccordés entre eux, des deux côtés, soit par pôle ou par paire de pôles,.ou par deux anneaux, de manière que ces pièces polaires forment une cage d'écureuil incomplète.
Dans des machines synchrones à inducteurs lisses, des effets plus parfaits sont obtenus, en exécutant les inducteurs avec encoches uniformément réparties et un enroulement normal polyphasé à champ tournant, dont un circuit, suivant un axe, sert comme circuit d'excitation à courant continu, et un autre circuit, suivant un autre axe, peut être mis en court-circuit et servir comme amortisseur. Quand ces machines sont employées comme moteurs, leur démarrage peut être effectué comme dans un moteur asynchrone ordinaire, en se servant de l'enroulement polyphasé de l'inducteur d'abord comme secondaire et en le raccordant à une résistance de démarrage.
La fig 1 montre un schéma de démarrage, par exemple pour un tel inducteur avec enroulement biphasé. La phase à sert, en marche normale, comme circuit d'excitation en la raccordant par ses bagues à l'excitatrice E, tandis que la phase b peut être mise en court-circuit. Comme moteur, le démarrage est dans ce cas effectué par les deux résistances r r.. La Fig. 2 montre schématiquement la coupe de l'inducteur pour une telle machine multipolaire, ayant par exemple 8 en-
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coches par pôle, qui sont indiquées schématiqueemnt par des lignes radiales. L'enroulement biphasé de l'inducteur présenté schématiquement est bobiné dans le sens des traits a. et b.
Ces machines à inducteurs 'lisses, avec enroulement nor- mal polyphasé, permettent d'obtenir des effets très parfaits.
Toutefois, elles présentent surtout l'inconvénient que, par suite de la limitation de la section utile du fer pour le 'champ et par suite du pas denrouleemt diamétral ou croisement des bobines de différentes phases, qui doivent être logées en différents plans, la longueur par spire devient relativement , grande, et beaucoup plus grande que, par exemple, pour le cir- cuit d'excitation d'une machine à pôles saillants, avec simples bobines inductrices montées sur les pôles. De ce fait, l'uti- lisatio de la place disponible sur les inducteurs est plus défavorable, le poids du cuivre pour les ampères-tours d'exci- tation nécessaires devient ici relativement grand, et les pertes d'excitation dans ces machines deviennent relativement élevées.
L'innovation qui' forme l'objet de ce brevet est basée sur des expériences qui ont démontré qu'on peut obtenir des ef- fets à peu près aussi parfaits que dans cette seconde disposi- tion connue de machines à inducteurs lisses, tout en réalisant, en même temps, une très parfaite utilisation de la place dis- ponible et du cuivre pour le circuit d'excitation,en dispo- sant les deux circuits, de sorte que les sections comprises par les spires du circuit à courants induits par le champ, se trouvent entre celles du circuit d'excitation, et surtout en les disposant de telle manière que leur longueur, en sens de la circonférence de l'inducteur devient plus petite que celle de ces dernières .
La Fig. 3 montre, par exemple, une telle disposition.
Les encoches ou ouvertures du fer dans l'inducteur plus près
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de l'axe des pôles peuvent être supprimées et, pour le même nombre de bobines de l'enroulement d'excitation, celles qui restent peuvent devenir plus larges. Les spires b du second circuit peuvent, par exemple, être placées avec les spires a dans les mêmes encoches ou ouvertuse au fer et, dans ce cas, les deux circuits se trouvent en outre dans deux plane, de sorte que les longueurs de la partie extérieure des spires et par conséquent des spires elles-mêmes, peuvent être ré- duites au minimum.
Quand une telle disposition doit servir par exemple au démarrage comme moteur, selon le schéma'Fig. 1, les courants des deux circuits se superposent dans ce cas à une réparti- tion polyphasée, et produisent en principe le même effet de démarrage que dans la disposition connue selon Fig. 2. La seule différence, en principe, est que pour un couple de dé- marrage donné, les ampères-tours des bobines plus courtes de la Fig. 3 doivent devenir relativement élevés, en compa- raison avec la disposition connue selon Fig. 2. Mais comme la surcharge résultante du cuivre n'entre en question que pour la courte durée de démarrage dans ce cas, elle ne présente pas d'autre inconvénient.
En marche normale, ou bien pour une telle machine marchant comme génératrice, les seuls cou- rants qui peuvent se produire dans le' circuit b¯ sont ceux ré- sultant de mouvements pendulaires et à-coups de charge, cou- rants qui toutefois sont toujours-relativement plus faibles.
L'utilisation d'un tel inducteur devient maximum, si on réduit le nombre d'encoches ou ouvertures du fer à deux par pôle Dans ce cas, les deux circuits forment chacun une seule bobine par pôle, comme présenté dans la vue Fig. 4.
La Fig. 4 montre que le circuit d'excitation a peut être disposé, dans ce cas, comme les bobines inductrices dans les
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machines à pôles saillants, tandis que le circuit b forme des bobines plus petites placées sur des dents ou pôles intermé- diaires plus faibles.
La disposition de ces bobines b entre deux pôles excités par du courant continu, ressemble extérieurement à celle des pôles de commutation dans des machines à courant continu.
Toutefois, leur rôle est naturellement tout différent, du fait que les bobines de tels pôles de commutation sont raccordées en série au collecteur de la machine à courant continu.
La construction de ces machines, fonctionnant comme géné- ratrices ou p.e. comme moteurs démarrant( à vide, peut être rem blable aux machines normales à pôles saillants. Quand une telle machine doit fonctionner comme moteur, et si celui-ci doit développer un couple de démarrage élevé, il est utile que l'in- ducteur soit feuilleté. Si, dans ce cas, on désire employer des bobines faites d'avance, un mode d'exécution qui permet de le faire avec un très petit nombre de pièces démontables est encore représenté en principe dans la coupe Fig. 5.
Dans la Fig. 5, le corps de l'inducteur, formé par exem- ple par des tôles, a des ouvertures largement ouvertes. En outre sont prévues des cales . en matière magnétique, comme acier, ayant une section telle que, en les introduisant après la mise en place des bobines, elles forment en même temps les parties latérales des pièces polaires des pôles. pour éviter dans ces cales, au démarrage, de trop forts courants induits qui peuvent se fermer sur les tôles et produire un certain échauffement, on peut introduire des feuilles isolantes , ser- vant en même temps à leur serrage plastique.
Ou bien, du fait que ces courants produisent également un couple moteur, les cales peuvent,aussi être xxxx non isolées, formant ainsi pour leur contact,avec les tôles une cage relati- veinent résistante.Ces cales produiront une légère augmentation
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de la dispersion du champ, mais qui reste pratiquement cons- tante pour charge variable, et qui dépend de la saturation à l'endroit d où on réduira leur section au minimum qui est méca- niquement nécessaire. D'autre part, précisément par suite de cette particularité, elles ont pour effet de pouvoir obtenir une répartition du champ utile par pôle à vide, très favorable, même pour un entrefer faible et uniforme , c'est-à-dire une diminution progressive plus loin des axes des pôles et sans courbure spéciale de la surface polaire.
On peut aussi, pour ne pas diminuer au dit endroit l'épaisseur de ces cales limiter leur section près des pôles intermédiaires, et le champ de dis- persion résultant, par une série de trous t en sens radial, comme le montre la Fig. 6.
Dans la Fig. 4 est illustré en outre l'effet très parfait au circuit Il mis en court-circuit comme circuit amortisseur en cas de mouvements pendulaires d'une telle machine. Ces mouve- ments peuvent être produits par des variations brusquées ou pendulaires de la charge ou de l'attaque. Toute charge produit d'abord, par l'effet transversal par rapport aux pôles , de la réaction d'induit du courant actif, une distorsion unilatérale du champ représentée par exemple, pour une machine à pôles sail- lants simples, en principe par les lignes v Cette déformation résulte du fait que la réaction d'un côté se retranche du champ de la pièce polaire et de l'autre côté, elle s'y ajoute, d'où affaiblissement du champ d'on côté, par exemple à gauche, et renforcement de l'autre, par exemple à droite.
Or.comme l'en- roulement b seul ne produit aucune polarité, on constate que cette même réaction d'induit produit dans la dent ou pôle in- termédiaire, à droite, un champ x du même sens, de sorte que le champ total devient w.= v x Des à coups de charge prodùi.. ront donc surtout une variation de cette partie x du champ total, qui est précisément la partie sur laquelle l'effet amor-
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tisseur de la bobine b est cqncentré.
Dans des cas où il s'agit surtout de produire des effets amortisseurs, comme p. e. pour de telles machines marchant unique ment comme génératrices, les circuits b peuvent être formés par une simple spire en cuivre massif court-circuitée sur elle- même, ou bien par des bobines fermées sur une résistance, per- mettant de pouvoir régler encore l'effet amortisseur.
En même temps, la disposition présente différents autres effets utiles. Ainsi, elle a pour effet d'améliorer la réparti- tion et de diminuer la distorsion du champ résultant de la char- ge, qui se produit dans une machine à simples pôles saillants, car l'ensemble IL représente à nouveau une répartition plus symétrique du champ total total par pôle. En d'autres mots, l'effet devient ici moins une déformation qu'un déplacement de l'ensemble du champ total par pôle. Il en résulte que, même pour des machines à pas polaire élevé et à grande réaction d'induit, la disposition permet d'employer des entrefers nor- maux, et de diminuer déjà de ce fait l'excitation nécessaire et les pertes d'excitation dans ces machines.
Un autre avantage résultant du fait que la réaction d'in- duit du courant actif de charge-produit cette partie du champ utile, est que la chute du champ avec la charge devient moins prononcée que dans une machine à pôles saillants simples et que, par'conséquent, avec la charge, l'excitation de la machine ne doit pas être augmentée dans le même rapport, d'où résulte une autre diminution des pertes d'excitation en charge de ces machines.
La disposition qui'forme l'objet de ce brevet présente ainsi en même temps différents autres avantages sur les machines connues. Elle peut être employée seule ou aussi conjointement avec d'autres dispositions connues .