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PERFECTIONNEMENTS AUX MACHINES ELECTRIQUES SYNCHRONES à DEUX VITESSES" -
La présente invention concerne les machines dynamo-électriques et elle couvre:, en première ligne, une disposition perfectionnée de pièces po- laires grâce à laquelle de telles machines possèdent deux vitesses de marche pratiques, lorsqu'elles sont utilisées comme génératrices synchrones ou comme moteurs synchrones..
L'invention offre aussi un équipement ou montage de circuit simple pour les enroulements d'excitation de l'inducteur magnétique, grâce auquel ces derniers peuvent être rapidement passés d'un nombre de pôles à un autre nombre de pitiés, et grâce auquel la tension induite dans ces enroulements est maintenue à des valeurs faibles quand la machine est mise en route comme
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moteur à courant alte:¯.tif.
A1.1 00,j-3 de'la marche des génératrices entraînées par turbines hydrauliques, il arriv de temps à autre que la colonne d*eau varie dans des proportions telles que 'Le groupement turbine hydraulique-génératrice synchrone ne marche plus dans de bonnes conditions à sa vitesse normale, et il est alors désirable de faire marcher la groupement à une vitesse différente à laquelle
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san rendement est sus"';",Jtiblo d'être meilleur- On scat qu'avec 'on nombre fixe de pô7.tf:, la fréquence d'une génératrice varie en 1,,,,oi.)ortion directe avec sa vitesse;
inversement, avec une vitesse fixe de la génératrice, sa fréquence varie en proportion directe avec
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son nombre de pales..La génératrice est ordinairement reliée de façon à four- nir une fréquence fixe,, et il n'est donc pas possible de changer sa fréquence. il est en conséquence désirable que la fréquence soit maintenue à la valeur normale et que la vitesse de l'unité génératrice soit modifiée pour donner un rondement meilleur, lorsque la colonne d'eau varie.
Ceci posé, suivant 1'invention, on parvient à ce résultat en modifiant la nombre des pôles de la génératrice dans le rapport de 2 à 3, ou
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inversement. Par exemple, lorsque la colonne d'asu est à peu près normale, en- traînant la'génératrice à vitesse normale, dans ce cas, la génératrice peut Ébre reliée avec un montage à 2 Il pôles, ot lorsque la cela= d'eau est rédui... de notablement, la génératrice est reliée dans un montage à 3 N p6loû ot action- née à une vitesse Inférieure correspondante.
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Certd118 modèles de cuirassés et de croiseurs sont généralement entraînés là vitosna 1l0nnale, ou vitesse de croisiërO) mais pour diverses rani- sons qui se présentent facilement à l'esprit, ces navires doivent avoir aussi une vitesse maximum dl urGence supérieure d'environ 5QÉ i1. 10. vi tossa do croisière.
Or avec une fréquen0c fixa, la vitesse des moteurs synchrones et des moteurs'd'in- duction varie en l'ais cu inverse de l'accroissement ou de la diminution de leur nombra de lles.
Dans le passé, lorsque les moteurs d'induction étaient utilisés pour entraîner dams ln'lices de navires, l'accroissement de vitesse de 50% corres- pondant à un rapport de à 3 était obtenu on chasseant les niôles, à la fois sur le stator si-i-1, lo rotor, dans le rapport de 3 il. 3" ..lais los moteurs d'induction possédant un facteur da puissance trop faible et m1'r>.;idsue>1t défectueux à-la faible /
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vitesse, à savoir la vitesse de croisière qui est la vitesse utilisée par ces navires pendant la plupart du temps.
Il est en conséquence très désirable d'utiliser des moteurs syn- chrones, parce qu'ils ont un rendement plus élevé à la faible vitesse, et que leur facteur de puissance peut être élevé jusqu'à l'unité), pour une vitesse syn- chrone quelconque, en fournissent ainsi deux vitesses de marche synchrones effi- caces, et ce résultat est obtenu, grâce à l'invention, en changeant les pôles dans le rapport de 3 à 2, lorsque la vitesse doit être augmentée de 50% au-dessus de la normale, et inversement, en augmentant le nombre des pôles dans le rapport de 2 à 3, lorsque la vitesse doit être ramenée à sa valeur normale, c'est-à-dire la vitesse de croisière.
Par comparaison aux divers systèmes déjà proposés pour ésoudre les problèmes visés, l'invention possède entre autres avantages, les suivants : un meilleur rendement;, un prix de revient beaucoup plus faible et la réduction de l'encombrement que comporte l'installation.
La construction à pôles saillants est plus économique que la construction à rotor cylindrique, et on utilise cet avantage en raison des fai- bles vitesses de rotation des hélices de navires qui permettent une construction à pôles saillants- La répartition de la densité de flux est améliorée au moyen de comas polaires.
Onhcomprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple, et dans lesquels
La Figure 1 est un schéma des connexions d'un élément inducteur multipolaire pour machine dynamo-électriqua synchrone à deux vitesses, conforme à l'invention.
' Les expressions 2 S et 3S désignent respectivement la vitesse normale de la machine et une vitesse supérieure de 50 à cette vitesse normale; les expressions 3N et 2N désignent respectivement le nombre de pôles à la vites- se normale de la machine, et la nombre de pôles à la vitesse supérieure de 50% à la vitesse normale-
La Figure 2 est un schéma concernant la vitesse 2S et 3N pâles.
La Figure 3 est un schéma analogue concernant la vitesse 3S et 2N pôles.
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La Figura 4 représente l'assemblage d'une paire de pôles saillants rvec leurs cornes polaires symétriques au point de vue magiétique disposées faco à face, avec 'une p.,llarité analogue dans le cas du montage à 5IJ!:'ôles.
La figura 5 est une vue analogue concevant la cas dé ples de polarités opposées, nveo un montage pour 21!' ptles.
Les Figure 6 à 15 concernent des vW isitvs Dans la Figure 1, 1 désigne l'arbre d'une'machine électrique ;;zcl3.rozxa m1.ÜtiDoJ.:1:!.'(9 du type à pûlec tournants; 2 sb 3 désirent respective" nl6t1t les p'les saill.znts de grandes et de petites dimensions, la périphérie était eprésent0Q comme d'zr:.appée; 4, & 5 désignent les deux groupes de bagues, Quatre pbles saillants de grandes djmffilsions et quatre autres piles de petites dimensions disposés par paires alternées comme représenté FiS'I constituent une 'I1l15.ts d'inducteur" et des unités de ce genre peuvent être utili- sées mi nombre quelconque pour fournir le nombre do polos désiré.
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En vue de faciliter la représentation de'l'invention, on n'a
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dessiné qu'une seule unité d'inducteur disposée'a an deux groupes de connexion, de circuit, les bobinop d'un. groupe étant montées on série avec les bagues 4, et les bobinas de l'autre groupe étant montées en sérias avec les autres baGUas 5.
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Four que des courants égaux passent dans chaque groupe, les deux jeux de bagues peuvent 'être montés en série, par l'intermédiaire d'un commut.-
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tour inverseur bipolaire pennettznt au courant passant dans un groupe d'être r#]- versé, comme on le '.oit sur la Figure 1. Les groupes inducteurs pauvatit être alimanten par une source quelcanque de courant continu.
Sur la. Figure 1, les lettres placées à la. paitie supérieure des pol es corroppoudent à la Figure 3 et Indiquent les polarités avec 5X p01es 1)uf,s oo cas, Qsux p'ôlos saillants voisins quelconques de potitoc dimensions ont la mtme polarité eh agissent comme pôle unique, tandis que les deux petits, })(\163 saillant'.; voisins spicsant ensemble pour former un }'(\le cycjit la polarité oi,po- s P ' En ":111lversant le courant fourni à 1 ' =n: quelconque des groupes de C.itJl1il,S, les poit<iltés peuvent être amenées à 2 "ir l'ics, ut .'1 cet e.1 fé# on a nhoisi mie :Ï1norsj,ê'Ji' da courant dans le circuit U'12."ûti? aux ';¯"1ïi!; 5, 012ITt,lS- sant: ;:';i piles, co;;-.i3 indiqué par les lettres dans 3 partio l1Jfr:.t'iu1.1;:'p dos 111'J]":.,:;
ot correspondant à la Figure 3y dans ce cas, les poetlts pôles saillants voisins
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sont de polarités opposées* ,
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Les enroulements de stator de la machine ne sont pas représentés, mais il va de soi'que ces enroulements sont bobines de façon à permettre une con- nexion à 2N ou à 3N pôles, N étant un nombre pair quelconque Lorsqu'une machino de ce genre est mise en marche comme moteur, le circuit inducteur est ouvert ou court-circuité par une résistance ou une réactance, et l'en roulement de stator est connecté par un montage à 3N pales.
Lorsque la machine atteint la vitesse correspondant à cette con- nexion, les enroulements inducteurs peuvent être excités pour la marche à 3N pô- les, si l'on désire marcher avec ce montage-
Si l'on désire marcher avec ie montage 2N pôles, le circuit in- ducteur est laissé ouvert ou court-circuité, comme précédemment, et les connexio is des enroulements de stator sont changées par un commutateur approprié qui les amène dans le montage à 2N pôles, et lorsque la machine atteint la vitesse cor- respondant à ce montage, l'inducteur peut être alimenté pour ce montage 2N pâles
Au cours des deux périodes de démarrage, le potentiel induit dans les bagues collectrices est seulement la moitié de ce qu'il serait si les en- roulements inducteurs étaient tous montés en série avec un seul jeu de bagues, et cela constitue un avantage sensible.
Bien que l'invention ait été décrite dans son application à une machine du type à pôles tournants,il est facile de comprendre qu'elle est ap- plicable aussi aux machines dans lesquelles l'inducteur est fixe, et cela lest également le cas pour les machines ayant un nombre de pales différent.
La Figure 6 est un schéma des connexions d'un élément inducteur multipolaire tournant d'une machine électrique synchrone, conforme à la nouvelle réalisation de l'invention.
La Figure 7'représente la polarité do l'élément inducteur, lors- qu'il est connecté pour la marche à la vitesse 2S avec 3N pôles.
La Figure 8 représente la polarité de cet élément'inducteur pour la marche à la vitesse 3S avec Sépales: ces Fig. 7 & 8 concernant l'une et l'au- tre le schéma de la Figure 6.
La Figure 9 est un schéma analogue à la Figure 6 et concernant une variante.
La Figure 10 montre la polarité de l'élément inducteur de la Figure 9, lorsqu'il est connecté pour la marche à la vitesse 28 avec 3N pôles.
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La F' 'ure 11 représente la polarité do Isolement inducteur lors- qu'il est connecté pour la marche à la vitesse 55 avec 2N pales; ces Figures 10 et 11 concernant l'une et l'autre le montage de la Figura 9,
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Les fieras 12 à 15 enfin, sont des courbes représentatives du flux.
En sc: ['('portant aux Figures 6 et 9, dans lesquelles l'élément
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inducteur est r6pré$("\[é comme développé sur une surface plane, 10 désigne l'or- bro d'une machine é:.,riquo synchrone multipolaire du type à pôles tournants; les numéros 11 à 15 inclusivement désignant les bagues de collecteur. Sur la Fleure zur, 16 désigne usa cOJl1.Tnuta.teur-inverseur à cinq pôles et à deux positions, ac4e un plot supplémentaire 17. Sur la Figure 9, 18 désigne un commutateur-in- verseur bipolaire et à deux positions.
Les lettres A, B, C, D; E et F désignant six pales saillants qui constituent une unité inductrice, et on fait appel à des unités inductrices de ce genre, en nombre approprié, pour obtenir le nombre de pôles désiré. Pour
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des rais.a.s de simplicité, le dessin ne comprend qu'une seule unité inductrice qui représente symboliquement un inducteur pouvant passer du montage à six pô- les au montage à quatre pôles, ou inversement*
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La i'i.gnr& 6 représente les six'pôles saillants connectés en trois groupes de circuits :;v,oarés.
Le groupe 1 comprend les bobines d'excitation as- semblées sur les polcn A st'p, qui sont opposés l'un à l'autre, et les groupes 2 et 3 sont constituas par les bobines d'excitation assemblées sur les paires do pôles voisines B e1 C, et E et l', respective1Î1e1it1 les groupes 2 et 3 étant séparés par les pôles du groupe 1. pour 18 groupe de circuit 1 comprenant chaque troisième pièce polaire, le rappurt de la largeur de ces pièces polaires à la larGeur des pièces polaires des autres groupes, doit avoir de préférence une valeur quelconque com-
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prise entre l'unité ct, 0,25 pour obtenir les maillours résultats* àvec uia rapport de largeur égal à l'unité, on obtient des carac- éristiques no:
t1.nales de faible vitesse, avec de mauvaises caractéristiques de grande vitesse, tandis qu'avec un faible rapport de largeur, on obtient de bon-
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nes caractéristiques aux grandeb vitesses, en sacrifiant plus Ou moins les ça- ractéristiques aux f@bles vitesses-,'
Les deux 'bobines' de chaque groupe sont montées en série, mais
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leurs connexions sent inversées de manière à produire des polarités opposées. comme représenté Figures'? et 10, et leurs extrémités de bobines respectives sont connectées aux bagues collectrices 11 et 12, 12 et 13, 14 et 15; la bague colleo- trice 12 formant une connexion commune pour les groupes 1 et 2.
La condition de six pôles est obtenue en connectant les trois groupes de circuits en série ou en parallèle, à une source convenable do'couraut continu, par le commutateur 16.
La condition de'quatre pôles est obtenue en mettant le groupe 1 en circuit ouvert,ou de préférence en court-circuit indépendant, tout en lais- sant sans changement les connexions à la source de courant continu de l'un ou l'autre des groupes 2 ou 3, et inversant les connexions avec la source de cou- rant continu du groupe restant, les deux groupes demeurant reliés en série ou en parallèle à la source à courant continu.
E titre d'exemple;, on a représenté le groupe 1 court-circuité, le groupe 2 sans changement, et le groupe 3 inversé. En traqnt le passage du courant, on voit qu'avec l'appareil 16 dans la position de fermeture à droite, les trois groupes de circuits sont connectés en parallèle sur la source de cou- rant continu, et les connexions sont telles qu'elles fournissent six pales de polarités alternées, comme représenté sur la Figure @, en donnant ainsi la con- dition 3N 2S.
En fermant le commutateur 16 à gaucho, le groupe 1 est court- circuité, le groupe 2 est sans changement, et le groupe 3 est inversé, les grou- pes 2 et 3 demeurant reliés en parallèle sur la source à courant continu; les connexions étant telles qu'elles fournissent quatra pôles de polarités alternées comme représenté Fige 8, en donnant ainsi la condition 2N 3S.
Dans ia condition de Quatre pôles, les deux bobines court-cir.. cuitées du groupe 1 n'utilisent aucun courant continuo
Lorsque la machine marche au synchronisme exact avec la fréquen- ce de ligne, ce qui est la condition opérative prédominante, les deux bobines court-circuitées ne coupent aucun flux magnétique; en conséquence, aucune ten- sion n'est induite dans les bobines, et aucun courant ne tend à passer.
Mais une condition opérative mode tondant à donnera ia machi- ne, du "pompage" agit sur les bobines court-circuitées pour qu'elles coupent du flux magnétique; en conséquence, une tension est induite dans les bobines, un courant passe dans les bobines en les faisant fonctionner comme enroulements
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amortisseurs et en gerçant ainsi une influence otrihilisatrico sur la machina, orz empêchant des oscillations do vitesse et an contribuant ainsi à maintenir la machina au snch ,<:
'11.i sme avec la fréquG11ce de ligna, On peut faire appel à des appareils do commutation quelconque
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pour obtenir les conditions de six p5.es et de quatre pOles, et pour Gourt- circuiter les bobinas du groupe 1 dans la condition de quatre pôles.
'pour des motifs de représentation, on a donné, sur la*Figure 6,
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un commutateur 16 1 cinq pales et à double effet eoraportant un plot :nl.ppléJJ16!1- taire 1'? utilisé drns la position de gauche*
En se reportant à la Figura 9, qui représenta une variante de la Figure 6, on sa trouva en présence d'un arrangement à six pôles saillants dis-
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poses dams tx'cn1:s groupes séparés' Le groupe 1 comprend des pÔleJ fi. et D qui sont opposés l'un à l'autre, mais qui sont dépourvus de bobines d'excitation, et en conséquence ne 'peuvent pas produire un flux magnétique* Las groupes 2 et
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3 comprennent des bobinas d'excitation placées'sur les pôles ;
vaisins B et C, % et F respectivEITicmt,lê9 groupes 2 et 3 étant séparés par les Qtles du groupa 1.
Le groupe 1 étant constitué par chaque troisième pièce polaire saxxs bobine d'excitation, on doit de préférence prendra pour le rapport de la
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largeur de ces pienos polaires à la largeur dos pièces polaires des putres groupes une valeur quelconque comprise entre l'unité et 0,25 inch1.si:re;j,011t pour obtenir les ;;1(:: lIeurs résu1tats., le choix dépendant des caractéristiques désirées de vitesse élevée ou de faible vitesse relative.
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Lo" -eux bobines de chaque groupe en circuits sont montées n'il série, mais leurs connexions sont inversées, do manière à produire des pol.:1:t'i- tés opposées, CO#":1'3 représenté Figure 10, at S-eurs nxtrémités de bobines ren- pectives sont c01moci;ées à des bagues collectrices 12 et 2 i" 14 et 15 xosï.cc- tiVe1l101l't; la baro collectrice 11 représentée Figure 6 ayant été omiso Cor.:dO superflue. L'js groupes de circuits sont connectés à une source de conrant continu, par un Ç(\(Û1'Utateur 18.
Li# 1"\olltage à six* polos est obtS11U en feXlnal1.t le c,i :!1utatoul' 18 sur la droite, ei ainsi qu'on peut le voir, en tr:-.;'ant le Ci:t.'\'l;lt du courant, les coiinexionn s' 'lt telles que les deux groupes de circuits se--14U montés en W- rie avec la source à courant c01ltiilu. cela produit deux paires de pôles ayant
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des polarités opposées dans chaque paire, avec les pôles analogues de chaque paire séparês par les pôles non excités A et D.
On sait que lorsqu'une section de métal susceptible d'aimantation possède des pôles analogues aux extrémités, ces pôles agissent pour que la cen- tre d'une telle section de métal possède un pôle induit de la polarité opposée, généralement connu gomme un "pôle résultant".
C'est une situation de ce genre qui exista dans la connexion à six pôles, et en conséquence les pôles saillants non excités A et deviennent des polos résultants, chacun d'eux ayant une polarité opposée à la paire de pales analogues séparés par lui, en produisant ainsi des pôles au nombre de six et ayant des polarités alternées, comme on le voit sur la Figure 10, ce qui fournit la condition 3N 2S.
Pour obtenir la montage à quatre pôles,, les deux groupes do cir- cuits demeurent connegtés en série; mais pour l'un des groupes de circuits, les connexions avec la source à courant continu doivent être inversées. A ti- tre d'exemple, le groupe réversible est celui qui comprend les pôles E et F.
Si l'on forme alors le commutateur 18 vers la gauche, et si cm suit le passage du courant, on observe que les deux groupes de circuits sont montés en série sur la source à courant continu, avec le courant inversé dans les pôles E et F, en produisant ainsi quatre pôles de polarités alternées, comme représenté Figure 11; ce qui donne la pondition 2N 3S.
On peut faire appel à un appareil de commutation quelconque pour obtenir les conditions de six pôles et de quatre pôles; mais à titre d'exemple, on a représenté Fige 9, un commutateur-inverseur bipolaire 18, prévu à cet ef- fet.
On va donner maintenant quelques explications théoriques au sujet des montages décrits* Dans la Figure 6, si le rapport de la largeur des pèles A et D, à la largeur'des autres pièces polaires est représentée par le nombre 1, dans ce cas, avec la condition 3N pôles, il existe six pôles de polarités alternées, avec un arc polaire périphérique total de 1,080 degrés électriques, comme représenté par la ligne 0-1.080 sur la Figure 12.
Chaque pièce polaire produit un flux occupant 180 degrés élec- triques, comme représenté par exemple par la ligle 0-180 sur la Figure 12; les arcs comprise entre les centres des pôles voisins s'étendent sur 180 degrés
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électriques, comme r,,sentë par exemple par la ligna 94- 2?0 et l'arc compris entre les centres dos pelles A et D s'étend sur, 5a degrés électriques, comme représenté par la ,5.;,.:: 370-810 sur la Figure 18< En conséquence, on obtient, sur la'Figura 12, une aimantation et we excitation norme,}:'s ou standard avec un flux sinusoïdal de valeur maximun donnant un moteur no:;,a: ou standard et la condition opérative la plus effica- ce, parce qua le rE!l.1'1r:H'ut est celui d'un tel moteur standard.
18 Fig .0 13 représente les marnes pièces polaires que la Figure 12, mais l'élément i11dvcteur est alors connecté avec 10 montage à 2x pOles, ce qui fournit quat;re p3.cs de polarités alternées. La courbe en traits pleins 2Q de la Figure 13 reprisante le flux produit par ies bobines d'excitation actives tat les àoix lignes horizontales formant partie de la courbe 20 montrent qu'un flux magnétique nul e; produit par les pnlcs A et D, qui ne sont pas excités dans la condition SE ;.17 es.
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On pourrait avoir l'impression que l'onde de flux irrégulière
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représentée par la cour119 20, produit une machine de qualité inférieure, ou même une machino plus ou moins inutilisable. Mais les progrès do la toclzque ont rendu possible el' éi;'!blir avantageusoel1t de telles machines ;orincipalc.ZOnt m disposant des enroulements d'induit dans lesquels les tensions produites par les h:1t'JTIonques inutiles du flux magnétique, sont décourt-circuitées.
Los caractéristiques résultantes de la machine sont cellen qui pourraient âtre produites par une machine ayant un flux magnétique repX,ésent<5 par la courbe en traits pointillés 21 sur la Figura l:1t et qui est presqu'exac- tement une onde sinusoldale.
Etint donjié qu'il exista quatre polos do polarités alti1J1ées, il en résulte que 1',:;3;'0 périphérique total s'étend sur 730 degrés électriques, corme reIJl's el1ti par 1-: ligne 0-720 sur la Figure li, et l'arc de chaque poule du flic: résultE-ut s' ì;OE,ià sur 180 degrés électriques, comme repl'ú,,.l1t6 par eya-'i polo par la ligne 0-180 sur la Figure 15.
:!!'1nt '1 :11111é qu'il existe six pièces polaires at qu In rapport da la 12.l'GE\1.rr de;; l')Lco!J polaires A.ot D à la largeur dos t'utroc Vlt:co;; polai- res, est nprésmtde ,.:m' l'unité, il en résulte d!1JJ." w>ari. que l'arc compris entre les cantros des pièces polaires voisines atteint le sixième de l'arc polaire total de 720 degrés électriques, et est ainsi égal à 120 degrés élee-
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triques, et est égal à 120 degrés électriques, comme représenté par exemple par la ligne 0-120 sur la Figure 13, et d'autre part que l'arc compris entre les centres des polos A et D est égal à 360 degrés électriques, comme re- présenté par la ligne 180-540 sur la Figure 13.
Sur la Figure 13, on obtient une'excitation standard avec une onde de flux résultante de valeur inférieure à celle de la Figure 12, et en conséquence le rendement de la machine de la Figure 13 est inférieur à celui de la machine de la Figure 12.
Sur la Figuré 13 on obtient une aimantation défectueuse d'une machine conforme à l'invention, parce que le rapport de la largeur d'une aire non excitée à une aire excitée est représenté par l'unité, néanmoins, on a constaté, à la suite dressais, que la machine est tout-à-fait normale et uti- lisable industriellement, sauf que son rendement est inférieur à celui de la machine de la Figure 12.
Pour obtenir la meilleure condition de flux possible, lorsque le rapport de la largeur des pôles A et D à la largeur des autres pôles est ré- duit de l'unité à 0,25 inclusivement, le rapport des arcs polaires occupés par les flux des pôles A et D aux arcs polaires occupés par les flux des polos B et 0, E et F, doit être diminué de manière correspondante..
A ce sujet, il est avantageux de montrer les arcs occupés par les flux des polos, et les arcs entre les centres des pâles, avec des rapports gaux respectivement à l'unité et à 0,25.
Dans la condition 3N pôles, il existe six pales de polarités alternées, avec un arc périphérique total de 1,080 degrés électriques, comme représenté par la ligne 0-1.080 sur la Figure 14.
Avec un rapport égal à l'unité, l'arc occupé par le flux de cha- que pâle est égal à 180 degrés électriques, comme représenté Fig.12, et l'arc compris entre les centres des pâles adjacents est encore égal à 180 degrés élec triques, comme représenté aussi Figure 12.
Avec un rapport égal à 0,25'les arcs occupés par les flux des pâles A et D sont égaux respectivement au quart des arcs occupés par les flux des pôles B, C, E et F; si W est l'arc occupé par la flux des pâles B, 0, E et F, dans ce cas, l'arc polaire total de la machine qui est égal à 1.08D de- grés électriques peut être représenté par 4,5 W.
En conséquence, W vàut 240
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degrés électriques et 0,25 1 vaut 60 degrés électriques.
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L'aie compris entre les centres des pûle8B et C, ou E et F, vaut '-f7 degrés éi ;<;triques, comme représenté ;par par la ligne 420-660 sur la Figure 14;
l'arc compris entre les centres des pôles A ou D et de ses pâles voisins, vaut 150 degrés électriques,, comma représente pr la ligne 270- 420 sur la Figure 14, pour obtenir 'en exemple plus frappent, on a choisi le rapport 0,25 sur la Figure 14. L'examen de cette Figura 14 montre que les arcs occupes
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les flux des -j-Mes A et D valent 60 degrés électriques, CQ1T,me représenté par la ligne wli-s7-.;a , tandis que les aras occupés par les flux des pôles B, C, 3 et- 1? valent a10 degrés électriques, comme représenté par la li;
i1te 0-2Ll0, en maintenant ainsi le rapport 0,25. examinant davantage la Fig.14, on observe que l'nrc comprj,r, entre le centre de chaque pôle A et D et le'contre du pitié voisin vaut 150 de- grés électriques, comme représenté par exemple par la ligne 120-270;
les arcs
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compris entre les contres des ptiles voisins &C et E-E valant zip0 degrés élec- triques., comme représenté par exemple par la ligne 420-660 , et l'arc compris entre les centres des pôles A et D veut 540 degrés électriques, comme représen- té par la ligne 270-810,
La courbe en traits pleins 22 do la Figure 14 représente le flux produit par les bobines d'excitation, et les petites aires de flux représentent
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ceux qui sont produits par les pôles A et Do ' Qour des raisons analogues à cel- les qui ont été indiquées dans la description donnée on regard de le, Fig,l2, le flux résultant peut être représenté par la courbe en traits pointillés 23 sur la Figure 14.
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La courbe 23 représente six pôles de polarités altemëos avec un arc périphérique total de 1.080 degr8s électriques, comme représenté par la ligne 0-1080, et 1';:7,'C pour'le flux de chaque polo vaut 180 degrés électriques, conme représenté :9"-'< la ligne 0-180" La courbe 25 est approximativement une courbe sinusoïdd'l, mais elle possède une valeur inférieure à. la courbe 19 de i!J..r;
Figuro 12, et \:: conséquaace le rendement est illÉÔ1 ïùVÎ 1\ oeh11 qui copras" pond à la Figure 12
La Figura 15 représente les mêmes plaças polaires que la Figure
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14, mails, dans ce cas, J'élément inducteur est conuecté pour 2n pôles, en don- nant ainsi quatre pôles de polarités'alternées*
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La ligne courbe en tr@its pleins 24 de la Figure 15 représente le flux produit par les bobines d'excitation actives, et les deux lignes horizontales faisant partie de la courbe 24 se rapportent aux flux magnétique nul produit par les pôles A et D, qui ne sont pas excités dans la condition 2N pôles.
Pour des raisons analogues à celles qui ont été données dans la description en regard de la Figure 12, le flux résultant peut être représenté par la courbe en traits pointillés 25 de la Figure 15. La courbe 25 représente quatre pôles de polarités alternées avec un arc périphérique total de 720 de- grés électriques, comme représenté par la ligne 0-720 sur la Figure 15; l'arc de chaque pôle du flux résultant est égal à 180 degrés électriques, comme repré sente par la ligne 0-180 de la Figure 15.
Si W est supposé l'arc occupé par le flux d'un quelconque des pâles B, C, E ou F, dans ce cas, 0,25W est l'arc occupé par le flux de chacun des pôles A et Di en outre, l'arc polaire total de la machine, qui est de 720 degrés électriques, peut être représenté par 4,5W, ot alors W et 0,25 W valent respectivement 160 et 40 degrés électriques. examinant la Figure 15, on observe que lèse arcs occupés par les flux des pôles A et D valent chacun 40 degrés électriques, comme représenté par exemple par la ligne 160-200, tandis que les arcs occupés par le flux des pôles B, C, E et F, valent chacun 160 de- grés électriques, comme représenté par la ligne 0-160, par exemple.
En examinant de manière plus approfondie la Figure 14, on obser- ve que l'arc compris entre le centre de chaque polo A ou D et le centre du pô- le voisin vaut 100 degrés électriques, comme représenté par exemple par la li- gne 80-180, les arcs entre les centres de chacun des pâles voisins B et C ou E et F valent 160 degrés électriques, comme représenté par exemple par la ligne 280-440; l'arc compris entre les centres des pôles A et D vaut 360 degrés élec- triques, comme représenté par exemple par la ligne 180-540.
La courbe 25 de la Figure 15 est approximativement une onde sinu- soïdale, mais ellea une valeur plus faible que la courbe 19 de la Figure 12, et en conséquence le rendement est inférieur à celui qui correspond à la Figu- re 12-
Pour récapituler les indications qui ont été données, les arcs occupés-,par les flux sur chacun des pôles A et D varient depuis un maximum de 180 jusqu'à un minimum de 40 degrés électriques! les arcs occupés par les flux
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de chacun des ptsies 1..
C, E et F varient depuis un ;;<1:1.nwn do 240 jusqu'à un minimum de 120 dogrés électriques; les arcs compris entre la centre de chaque
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p31e A ou D et le croire de son pâle voisin varient depuis un maximum de 180 jusqu'à un mininfUNi d:: 100 degrés électriques; les arcs compris antre les cen- tras des pôles voisins B et C ou nu et F, varient dop'cis un, minimum de /40 jus- qu'à un maximum de 130 degrés éloctrique> les arcs compris entre les centres des pôles A et D varient depuis un maximum de 540 ,jusqu'à un minimum de 360 de- grés électriques*
Si de,;
courbes do flux sont tracées pour chacune des conditions représentées sur les Figure 12 à 15 inclusivement, mais en utilisant seulement quatre bobines d'excitation, comme il a été explique eu regard de la Figure 9, on observe que les aresoccupes par les flux des divers pales et les arcs com- pris entre les centres des divers pôles sont les marnes que ceux de la condition correspondante utilisent six bobines d'excitation.
Il n'est en conséquence pas nécessaire de représenter les courbes
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de ces conditions utilisant quatre bobines df e:cà.tatiar..
Bien que toutes les variantes décrites fournissent un rondement plus faible que celui du moteur normal au standard représenté Figure 12, il
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convient de se rappe17lu'an raison de la vitesse plus grande, los conditions 2N 3S peuvent fournir une puissance disponible plus grande que celle du moteur
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standard 3S représenté Yîg. 12.
Par un choix judicieux de bobines d'excitation au nombre de quatre ou six, et du rapport de la largeur de chaque troisième pièce polaire d'un groupa à la largeur des autres pièces polaires du même grou-
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pe, on peut o ni;<.nii, ;,àie grande variations dans les rendements à grande vitesse et à faible vitesse*
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al insil jJz*r exemple, si on désire avoir un grand débit à grande vitesse et seulement 'un très petit débit à faible vitesse, dans cas , le ren- dement à grande vitesse doit étre aussi élevé que possiblo, marne si cola est obtenu aux dépens du rendement à faible vitesse, et cola est particulièrement le cas pour une machina marchant à grande vitesse pondant la plus grande par-
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tj (: du i;
0)1:11'8. xxzvax:: ::a2t, si on ne dësira qu'un :f'ntl1:Lo <Mbit 1 jgi't<l1à0 vitesse dans CI';) cas, le rend6! .ünt à faible vitesse doit 8tr<# aussi grr.xz<s que possible, même si cela est obtenu aux dépens du rendement à grande vitesse, et cela est
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particulièrement exaet dans le cas où la machine doit n:
arcner à faible vitesse pendant la plus grande partie du temps.,
Par examples si le rapport de la largeur de chaque troisième plaça polaire d'un groupe à la largeur des autres pièces polaires du groupe est repré santé par l'unité, dans ce cas la faible vitesse comporte un bon rendement tan- dis que le rendement à grande vitesse est plus faible, ainsi qu'il a été décrit an regard des Figures 12 et 13.
Lorsque le rapport de la largeur de chaque troisième pièce polai- re d'un groupe,à la largeur des autses pièces polaires, diminue depuis l'unité jusqu'à 0,25, le rendement à grande vitesse augmente, et le rendement à faible vitesse diminue, ainsi qu'il a été exposé en regard des Figures 14 et 15.
On va donner maintenant un exemple pratique des applications com- merciales et industrielles pour lesquelles la souplesse obtenue, grâce à l'in- vention, constitue un avantage important.
Certainstypes de navires àe grandes dimensions sont normalement entraînés à leurs vitesses économiques ou vitesses de croisière; mats, dans certains cas, ils doivent avoir une vitesse d'urgence maximum très supérieure aux vitesses de croisière. Toutefois, la puissance nécessaire pour entraîner un navire à hélice augmente approximativement comme le cube de la vitesse.
Lorsque le navire marche à la faible vitesse.la plus grande'par- tie de temps, l'équipement propulseur doit être établi avec un grand rendement pour la faible vitesse. Au contraire, si le navire doit marcher à grande vitesse pendant la plus grande'partie du temps, le rendement des machines motrices doit être élevé à la grande vitesse.
Un autre exemple: est fourni par une pompe contrifuge dans laquelle la puissance nécessaire pour l'entraînement augmente aussi comme le cube de la vitesse.
Le système qui a été décrit en regard des Figures 1 à 5 utilise huit pièces polaires et huit bobines d'excitation par unité de champ ou unité inductrice aussi bien dans la condition de six pôles que dans la condition de Quatre pôles, tandis que la nouvelle réalisation n'utilise que six pièces po- laires et six bobines d'excitation au maximum par unité de champ.
Le premiers système fournit peut être le montage le plus avantageux dans certains cas tan- dis que le second système possède une grande souplesse pour obtenir un résultat relatif, aussi bien à grande vitesse qu'à faible vitesse,, et ceci permet de
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comprendre que los deux réalisations, do l'invention possèdent des avantages
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1=, :Jpec1:.i;i:'s# Les enre-ulements de stator de la machine 11! ont pas ét6 représen- téx, mais il est âci..o de comprendre qu'ils sont 'bottines de manière à permet- tre des montages à 811 pôles ou à sii plles, si étant un nombre pair quelconque.
Cola peut être réalise par une des méthodes quelconques utilisées dans les mo- tours d'induction.
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Lorêql1!');'né machine conforme à l'invention, est mise en route con-e moteur, le circuit inducteur est ouvert ou Covl't-circuité par une résis- tance ou une r8±:ctallGû. et les enroulements de stator sont normalement connec- tés pour la marche à 3N pôles. Lorsque la machine atteint la vitesse orrespon-
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dant à ce montage, lei enroulements inducteurs peuvent 13tro alimentes pour 311 pôles, si on le désire, en vue de marcher avec une telle condition.
Si on Ci Ôsire alors marcher avec la condition 2K pâles, doms ce cas, 10 circuit inductoèl1' est privé d'excitation, les enroulements de stator sont amenés dans la position # pûles au moyen d'un commutateur changeur de k1:Les et lorsque la 1'.1',011i:l16 atteint la vitesse correspondant à Cl::: to connexion, le champ peut être excite aussi pour la condition 2N pôles.
Au cours des deux conditions de démarrage, avec la connexion à trois circuits ou avec la connexion à deux circuits, la tension induite dans les connexions d'extrémité de chaque groupe de circuits du champ, n&est pas supérieure à la moitié de ce qu'elle serait si tous los groupes étaiont connec-. tés en série, et cela constitue un avantage sensible-
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D[s certains cas, le rapport de la largeur de chaque troisième pièce polaire d'un groupe à la largeur des autres pièces polaires du groupe,
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peut être aussi repr5senté par un nombre dépassant tin peu l'unité.
Bien (2() l'invention ait été décrits avec une machine du type à rolos tournants et Eveo un nombre déterminé de pi3le,,, on comprend qu'elle est également applicable aux machines à champ tournant et aux machines avec nombres de pôles différents--
D'autre part, bien que l'invention ait été décrite en combinaison
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¯;6nératric82. a, tubines hydrauliques ou avec des moteurs s lcbllones pour grands navires, on conçoit qu'elle est applictlL1,] en générai 1>, toutes les génératrices synchrones et à tous les moteurs synoh>ino8, lorsqu'on désire chan- ger le nombre de pales dans lea rapports'décrits ci-dessus*
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D'une manière générale, il est bien entendu que les dispositions et les applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple , ne sont nullement limitatives, et qu'on peut s'en écarter sans pour cela sortir du ca- dre de l'invention.