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BREVET D'INVENTION " Installation à courant oontinu "
La présente invention a rapport avec les problèmes qui se présentent lors du redressement de tensions alternatives pour l'obtention de tensions continues, ou vice versa, partiouliè- rement en oas de hautes tensions et/ou de hautes intensités de courant. L'invention est d'un grand intérêt dans les instal- lations électriques pour la transformation d'énergie mécanique en énergie électrique, ou vice versa, installations qui oom- portent des alternateurs synohrones ou moteurs synohrones appar- tenant au type hétéropolaire et ayant deux ou plusieurs enrou- lements à phases, ces derniers coopérant avec un nombre de oommutateurs utilisés pour le redressement des tensions alter- natives induites.
Dans certains modes de réalisation de machines de ce genre,'il est à désirer que les tensions alternatives induites présentent des intervalles de tension zéro finis au cours desquels les enroulements à phases sont oourt-oirouités,
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chacun dans son oomnutateur, et du courant alternatif parcou- rant les enroulements est commuté et les tensions alte matives sont redressées, tensions qui, à condition qu'elles ont une forme de courbe appropriée, peuvent par connexion en série des commutateurs être additionnées ou superposées pour former une tension continue sensiblement constante.
On a déjà proposé, par exemple dans le brevet français n* 662. 800 de donner à la tension induite une forme trapézoi- dale, @ les intervalles de tension zéro ayant été, dans ce cas, aussi grandsque les intervalles au cours desquels la tension a été constante. Par la composition de deux tensions alternatives de ce genre décalées en phase l'une par rapport à l'autre de 90', on peut évidemment produire une tension oon- tinue constante. Il ne se présente pas de diffioultés pour éta- blir le circuit magnétique d'une machine de façon telle que ces tonnes de courbe s'obtiennent approximatihement en marche à vide.
Des difficultés surgissent pourtant, quand il a'agit de maintenir, dans un alternateur ou moteur synchrone apparte- nant au type hétéropolaire, ces formes de courbe aussi en oharge, par suite de la déformation de la forme de courbe de la tension induite que provoque la force magnétomotrioe de l'en- roulement d'induit lorsque la machine est chargée.
En outre, il est évident que des chutes de tension ohmiques et inductives peuvent produire une certaine différence entre la forme de courbe de la tension induite et celle de la tension dérivée des pôles de la machine ou fournie à ceux-ci. De plus, si les cir- cuits comportent des inductances considérables, par exemple des transformateurs et d'autres enroulements à courant alter- natif, il est évident que le courant oontiendra une composante qui est fortement décalée en phase par rapport à la tension.
Comme les commutateurs doivent néoessairement être établis de manière telle qu'ils effeotuent les commutations requises pen- dant les intervalles de tension zéro, il est évidemment une
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condition de la réalisation correcte de la commutation que la tension soit sensiblement en phase avec le courant. Par suite, même un déphasage relativement infime peut risquer la oonmuta- tion d'une façon très prononcée.
L'invention a pour but d'éviter ces difficultés et de ren- dre possible une commutation satisfaisante lors de oharges variées, en cas de hautes tensions aussi bien qu'en cas de hautes intensités de courant. L'invention consiste principale- ment en ce que deux ou plusieurs circuits à courant alternatif sont contrôlés, chacun par le sien des enroulements de marche de la maohine à courant alternatif munie de pôles d'aimant prin- cipaux et de pôles auxiliaires intermédiaires, et coopèrent, chacun avec son commutatuer, de manière telle que des courants traversant les circuits à courant alternatif soient commutés et les tensions alternatives imprimées aux commutateurs soient redressées, ces dernières, par connexion en série des oommuta- teurs, s'additionnant pour former une tension oontinue sensi- blement constante.
Dans le cas où le courant continu engendré dans le commu- tateur principal ou fourni à oelui-oi, donc le courant du ré- seau, par exemple en vertu d'une tension trop haute ou une in- tensité de courant trop haute, n'est pas susceptible d'être avantageusement employé pour l'alimentation des enroulements auxiliaires qui doivent reoevoir un courant proportionnel à la charge, on peut selon l'invention aménager un commutateur auxi- liaire particulier lequel est alimenté en courant alternatif hors de transformateurs, les autres enroulements desquels sont connectés au comutateur principal.
En ohoisissant, d'une ma- nière convenable,le rapport de transformation des transforma- teurs, on a en son pouvoir d'obtenir sur le commutateur auxi- liaire un courant d'une intensité appropriée qui est redressé au moyen de ce commutateur et est ensuite fourni aux enroule- ments auxiliaires. Ainsi, on peut, par exemple quand il s'agit d'un alternateur synchrone qui, à travers des transformateurs
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alimente un commutateur principal à courant continu de haute tension et dans lequel les enroulements à phases ont une in- tensité de courant appropriée aux enroulements auxiliaires, aménager des commutateurs auxiliaires dans deux ou plusieurs enroulements à phases de l'alternateur sur le côté primaire commtateurs par lesquels sont alimentés les enroulements auxiliaires montés en série.
Pourtant, il se présente alors cette difficulté que, dans le cas où les enroulements à phases de l'alternateur doivent fournir le courant à vide des trans- formateurs, particulièrement sa composante d'excitation, une composante nuisible à la commutation entre dans oes comuta- teurs auxiliaires. Selon l'invention, on a prévu, pour cela, des machines partioulières/ génératrices d'excitation ou géné- ratrioes de séparation/ afin de libérer les commutations de telles composantes de courant.
L'invention sera décrite d'une manière plus détaillée ci- après en se référant aux dessins annexés, et, en même temps, aussi des caractèristiques ultérieures de l'invention seront indiquées.
Sur les dessins, la figure 1 montre un diagramme d'une ma- ohine établie selon l'invention. La figure 2 montre un diagram- me plus détaillé du même mode de réalisation. La figure 3 mon- tre respectivement une vue de côté de la machine et une sec- tion longitudinale de la machine faite par la ligne 3-3 de la figure 4. La figure 4 montre une vue en bou-t sur une échelle un peu agrandie, le bouclier à palier étant supposé être en- levé. Les figures 5 et 6 montrent des détails schématiques des enroulements d'induit et des enroulements auxiliaires. La fig.
7 montre une courbe illustrant la variation du champ à l'une des arêtes de pôle. Les figures 8,9 et 10 montrent, d'une ma- nière semblable, un mode de réalisation modifié des enroulements et un diagramme de commutation y correspondant, respectivement.
La figure 11 montre schématiquement un mode de réalisation de
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l'invention, comportant des transformateurs et des groupes dou- bles de commutateurs sans machines auxiliaires particulières pour le courant à vide. La figure 12 montre un schéma de oon- nexions pour le même mode deéalisation comprenant une généra- trioe d'exoitation pour la production du oourant exoitateur des transformateurs. La figure 13 montre un autre mode de réa- lisation du dispositif correspondant oomportant une génératri- oe, dite génératrice de séparation, pour l'enlèvement du oou- rant exoitateur hors du commutateur. Les figures 14 e t 15 montrent des détails de la génératrice de séparation représen- tée sur la figure 13.
La figure 16 montre une modifioation,tan- dis que la figure 17 montre un diagramme simplifié du dispositif représenté sur la figure 16. La figure 18 est un détail du dis- positif représenté sur la figure 17. Les figures 19 et 20 mon- trent une variante du mode de réalisation représenté sur les figures 16 et 17.
Dans le dispositif représenté sur la figure 1, un alterna- teur synchrone ou moteur synchrone c1 est pourvu de six enrou- lements à phases p1-p6 Chaoun de oes enroulements est omneo- té à deux balais respectivement, bl, c1 et b2, 02 etc., chacun de ces balais étant au contact d'un oomnutateur appartenant k1 , k6 Chacun de oes oommutateurs comporte deux segments, res- peotivement 7,8 et 9,10 etc., qui, lors de la rotation du oom- nutateur, relient par exemple les balais b1, c1 alternativement aux balais dl, e1 A la condition que le oomnutateur k1 fait un demi tour pour chaque période entière du oourant alternatif xx, et plus spécialement, de telle manière que les balais, res- peotivement b1, c1 et d1, e1,
court-circuitent les deux seg- ments pendant les intervalles de tension zéro des tensions al- ternatives induites dans l'enroulement Pl, le courant alternatif entrant à travers les balais bl, c1 est, de toute évidence, trans- formé entre les balais dl, e1 en une tension redressée. De la
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même manière, l'enroulement à phases P2 ooopère évidemment avec le commutateur k2, etc. Comme visible sur la figure,les diffé- rents commutateurs sont pourtant un peu alternés l'un par rap- port à l'autre correspondant au différent angle de phase des divers enroulements d'induit.
Comme la mension produite est évidemment hexaphasée, les enroulements à phases Pl-P6 peuvent être arrangés de façon telle que des tensions induites dans les enroulements à phases deux à deux, par exemple, p1 et p4 P2 et p5 ainsi que P3 et P6, soient déoalés en phase les uns par rapport aux autres de 90 . Alors, des commutateurs appar- tanants doivaen nécessairement deux à deux, par exemple k1 et K4, k2 et k5 ainsi que K3 et k6, être déoalés les uns par rap- port aux autres de 45 degrés mécaniques. De plus, on a supposé dans le mode de réalisation représenté que le décalage de phases entre des phases consécutives est de 30 , correspondant à un décalage de oomnutateurs consécutifs de 15 degrés méoani- ques.
Par suite du grand nombre de commutateurs à monter ici l'un à oôté de l'autre, l'espace axial nécessaire joue un grand rôle. En réalisant les commutateurs, de la manière indiquée oi- dessus, aveo un nombre de balais, deux fois plus grand que le nombre des segments, s'obtient seulement un parcours de contacts pour chaque phase. Si les commutateurs sont montés sur un arbre directement accouplé avec la machine, il faut pourtant que la machine soit du moins tétrapolaire, c'est-à-dire qu'elle indui- te quatre intervalles de tension et quatre intervalles de ten- sion zéro pour chaque tour, comme le oonmutateur accouplé aveo celui-ci présuppose quatre commutations pour chaque tour.
Mien entendu, les enroulements dans le diagramme selon la figure 1 ne sont représentés que sohématiquement et sont, dans la pratique ,effectués préférablement de manière telle qu'ils soient distribués uniformément surira périphérie du stator. Pour- tant, on les a montras sur le diagramme de la manière indiquée afin d'illustrer le déphasage mutuel entre les divers enroule-
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ments à condition qu'il s'agit d'une machine bipolaire.Dans oe qui suit, la nature de l'enroulement sera traitée d'une ma- nière plus détaillée par rapport à la figure 2.
Sur la figure 1, 19 désigne en outre en rotor muni de pôles d'aimant habituels non illustrés sur le dessin et de pôles auxiliaires aménagés entre oeux-oi. Sur le diagramme, on a montré les enroulements qui appartienent à un pôle d'aimant et à un pôle auxiliaire. Ainsi, on a aménagé sur les pôles d'aimant, entre autres, un enroulement excitateur habituel Q2 alimenté d'une manière convenable par une source de courant appropriée 1,2. Les masses polaires sont formées et l'enroule- ment Q est excité de façon telledque la machine délivre en marche à vide une tension d'une forme de courbe aussi bien que d'une grandeur voulue.
Ep marche à vide, la courbe de tension subit l'influence de la dispersion du flux d'induction dans l'espace interpo- larre. Par conséquent, 8 'il y a seulement des pôles prinoipaax, il ne serait pas possible de produire une zone de tension zéro d'une largeur voulue. Pour obtenir ce résultat, il faut effec- tuer un blindage des lignes de force magnétiques,'lequel peut s'obtenir à l'aide des pôles auxiliaires mentionnés plus haut qui, en marche à vide, fonctionnent comme pôles à écran. En charge, l'influence de la réaction d'induit survient,qu'il y a lieu de compenser, d'une part, au moyen des susdits enroulements auxiliaires, et de l'autre, au moyen d'enroulements d'amortis- seur courte-cireuités de différentes réalisations.
En même temps, les pôles à écran peuvent alors servir de pôles auxi- liaires de commutation conformément au mode de réalisation indiqué plus haut.
Les commutateurs Kl-K6 sont connectés en série sur leur côté continu, de sorte que les impulsions de tension redressées par les différents commutateurs s'additionnent pour former une tension continue sensiblement constante,laquelle peut être dé-
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rivée entre les bornes 5,6 . Dans ce système à courant con- tinu aussi la partie des enroulements auxiliaires qui doit recevoir une excitation proportionnelle à la charge, est intercalée entre le balai d et le point 5. Ces enroulements sont constitués par un enroulement à rainures Q-. ménagé sur les pôles principaux et un enroulement à rainures S1 ménagé sur les pôles auxiliaires et relié en série à oelui-oi.
En outre, on peut pratiquer dans les rainures des pôles auxiliai- res un si-nomné enroulement de réglage S2, l'alimentation duquel peut être ajustée à la main ou automatiquement à par- tir d'une source de courant appropriée 3,4. De oes enroule- ments l'enroulement Q a un axe magnétique coïncidant avec le pôle principal, tandis que 1 taxe magnétique des enroulements Q1, S1 et S2 ooinoide aveo le milieu du pôle auxiliaire.
En marche à vide, le dispositif fonotionne évidemment de telle manière que toutes les tensions commutées s'aditiîn- nent pour former une tension continue qui, lors d'une forma-' tion correcte des pôles, devient pratiquement oonstante.Cepen- dant, dès que la machine commence à être ohargée, du courant traversera les conducteurs d'induit dans le stator 20. Cas en- roulements provoquent une certaine force magnétomotrice la- quelle déforme plus ou moins le flux d'induction et, dono,la forme de courbe de la tension induite .
Or, l'enroulement Q1 est calculé de telle façon qu'il se produit, quand il est traversé par le courant continu, une force magnétomotrice de sens inverse par rapport à oelle de l'enroulement d'induit, grâce à quoi la déformation de la courbe d'induction droit devant le pôle principal est empêchée ou neutralisée. Aussi- tôt que de la charge a lieu et, donc, du courant alternatif' traverse les différents enroulements à phases, des difficul- tés de commutation surgissent en outre, lorsque le sens du oou- rant est inversé, parce que le courant, à cause de l'inductan-
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oe dans la bobine court-circuitée pour le moment, ne change de sens volontairement .
Par suite, l'enroulement S1, aménagé dans le pôle auxiliaire a pour but d'induire une tension auxi- liaire /tension de commutation/ convenable dans la bobine oourtr oirouitée de telle direction, amplitude et durée que le courant est amené à changer de sens et atteindre sa valeur oorreote dans la nouvelle direction à la fin de la période de commutation. Dans ce qui suit, le but de l'enroulement de réglage S2 sera rendu plus olair d'une façon plus serrée.
On a supposé plus haut que la machine fonctionne comme génératrice à courant continu, mais, bien entendu, il n'y a pas empêchement à ce que la maohine puisse fonotionaer égale- ment comme moteur à courant continu. Dans le dernier oas,l es courants de l'enroulement d'induit obtiennent une direction inverse, de sorte que la force magnétomotrioe de l'enroulement d'induit est inversée, o'est vrai, mais aussi dans sa nouvelle direction est empêchée par l'enroulement compensateur Q1 paroou- ru par un courant de sens contraire. Des conditions semblables s'appliquent, évidemment, à l'enroulement de commutation S1.
Sur la fig. 2, on a montré schématiquement, mais d'une ma- nière plus détaillée, comment les différents enroulements peu- vent être établis sur une machine tétrapolaire. Les enroulements d'excitation des pôles principaux sont désignés par Q21 24 Les enroulements oompensateurs des pôles principaux sont, d'une manière semblable, désignés par Q11-Q14 Les enroulements de commutation des pôles auxiliaires sont désignés par S11-S .Les enroulements de réglage sent désignés par S21-S24 Les enroule- ments Q21-Q24 communiquent, à travers des bagues collectrices, aveo les balais 21 et 22.
Les enroulements Q11-Q14 et S11-S14 sont mutuellement reliés en série et communiquent, à travers des bagues collectrices, avec les balais 23, 24 qui, à leur tour, sont insérés dans le système à courant oontinu de la ma- chine entre le balai d12 et le point 5. Les enroulements S 21. -S24
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communiquent, à travers des bagues collectrices, aveo des balais
25, 26.
Selon la figure 2, l'enroulement d'induit est établi sous forme d'un enroulement de masse avec un conducteur et unè bobine, respectivement ,par rainure et pôle. Ainsi, le balai c1 communique avec le conducteur dans la rainure 30 et,à tra- vers la oonnexion 54 s'étendant sur le oôté arrière de la ma- chine, aveo le conducteur dans la rainure 48. De là, la oon- nexion continue à l'avant de la machine à travers 55 jusqu'au conducteur dans la rainure 42. D'ici, la connexion 54 se pro- longe à travers la connexion 56 sur le côté arrière de la ma- ohine jusqu'au conducteur dans la rainure 36, lequel communi- que avec le balai b1.
Cette bobine contient ainsi des conduc- teurs dans les quatre rainures 30,36, 42 et 48 qui se trouvent à une distance de 90 degrés mécaniqueset, par oonséquent,de
180 degrés électriques l'une de l'autre,les forces électro- motrices induites dans les différentes rainures s'additionnant par la oonnexion en série. D'une manière analogue,les balais b4 et c4 du commutateur k4 communiquent avec des conducteurs dans les rainures 39,45,51 et 33. Ces rainures sont toutes al- temées de 45 degrés mécaniques et, donc, de 90 degrés éleotri- ques par rapport aux rainures dans lesquelles sont situés les enroulements de la première phase. Il en est de même des au- tres phases et, pour cela, il ne devrait pas être nécessaire d'entrer dans ceci d'une manière plus détaillée.
Comme visible sur la figure 2, il faut que, dans :en dis- po sitif de ce genre, pas moins de six connexions de bobines passent parallèlement l'une à l'autre sur le même coté de la maohine en certains endroits. Une machine établie selon ce mo- de de réalisation est représentée sur les figures 3 et 4. comme il ressort de la figure 3, les différentes bobines auront,dans cet espèce d'enroulement,des longueurs de conducteur différen- tes,et ,en même temps, elles seront disposées asymétriquement l'une par rapport à l'autre. Dans un enroulement de masse, il
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est dono inévitable que les différents enroulements à phases aient une différente inductance et résistance,, ce qui n'est pas à désirer dans la plupart des cas.
Pour oela, il est plus préférable de munir la maohine d'un si-nommé enroulement cylin- drique ou enroulement transitoire selon des principes connus dans la technique des machines électriques, de sorte que toutes les bobines soient rendues complètement égales. Sur les dessins, on a tout de même montré l'enroulement de masse, comme ceux-ci deviemment par là plus clairs.
Ainsi qu'il ressort de la figure 4, les enroulements Q - Q24 sont établis sous forme d'enroulements excitateurs habi- tuels posés autour des noyaux polaires Il,12 etc. Les enroule- ments oompensateurs Q11-Q14 sont, au contraire, établis sous forme d'enroulements à rainures d'un caractère indiqué dans ce qui suit et comportent dans l'exemple choisi cinq groupes de oonduoteurs sur chaque moitié de la masse polaire. De ces grou- pes de conducteurs trois, savoir 70, 71, 72 se trouvent dans la masse polaire proprement dite et les groupes conducteurs 73 et 74 en dehors de la masse polaire proporement dite et dans l'in- terstioe entre le pôle principal et le pôle auxiliaire.
L'axe magnétique de l'enroulement coïncide aveo le milieu du pôle auxiliaire H1
Les enroulements du pôle auxiliaire sont, dans l'exemple montré, tous les deux des enroulements à rainures et aménagés tout près des bords de la masse polaire du pôle auxiliaire H .
L'enroulement S11 comporte les deux groupes de conducteurs 76 et 78, tandis que l'enroulement s21 oomporte les groupes de conducteurs 79 et 80. L'axe magnétique de oes enroulements coïncide de même avec le milieu du pôle auxiliaire H1
Sur les figures 5 et 6, on a illustré,d'une manière plus nette, la disposition fondamentale des enroulements au moyen d'un sohéma développé. Le mode de réalisation représenté sur ces figures diffère des figures précédentes en ce que l'enrou-
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lament à rainures du stator est construit aveo deux groupes de bobines ou conducteurs, respectivement par rainure. Cela rend possible la disposition d'un enroulement cylindrique et, par rapport à ceci, une disposition symétrique des différents enroulements à phases.
En outre, on a montré sur la figure 5 un enroulement de réglage additionnel S3 aménagé sur le noyau du pôle auxiliaire Fil.
Tandis qu'on a supposé dans les figures 1 et 2 que la largeur des balais de collecteur est choisie par rapport au pas dès segments de telle manière que toujours deux commu- tateurs, c'est-à-dire aussi deux enroulements à phases, sont court-circuités simultanément, on a sppposé dans la figure 5, pour plus de simplicité qu'un des enroulements à phases se trouve court-circuité à chaque moment. En général, il est un desideratum d'obtenir une si-nommée commutation reotili- gne, o'est-à-dire la courbe qui indique le rapport entre l'ampérage et le temps dans la bobine court-circuitée, doit être une ligne sensiblement droite qui relie l'amplitude du courant avant la commutation à 1amplitude du courant de direction opposée après la commutation.
En effet, on peut faire droit à ce desideratum en ayant recours à la forme de courbe rectangulaire A du flux de commutation représentée sur là figure 5. Savoir , comme toujours une bobine est en communication, il est évident que la variation par unité de temps dans le "volume de courant" oommutant droit devant le pôle auxiliaire de commutation est toujours oonstante lors d'une commutation rectiligne et, pour oela, aussi la ten- $ion de commutation nécessaire devient constante si l'influen- oe de la résistance ohmique dans le circuit commutant est négligée. Comme visible sur laigure 5, les points extrêmes du flux de oamnutation A se trouvent droit au-dessous des deux conducteurs 76,78.
Or, l'enroulement compensateur doit être calculé de façon telle que l'induction d'entrefer au dessous des parties du pôle auxiliaire de commutation qui se -12-
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trouvent au dehors des enroulements 76,78 soit égale à zéro, de manière que le pôle auxiliaire y agit donc seulement comme pôle à écran. Si cela n'est pas réalisable aveo une exactitude suffisante, n peut obtenir le résultat Voulu à l'aide/de l'en- roulement de réglage additionnel S3.
Le champ magnétique du pôle principal aura, en général,une forma trapézoïdale B. Les courbes transitoires C et D entre les intervalles d'amplitude constante et les intervalles zéro doivent avoir la forme montrée sur la figure 7. Si l'amplitude maximum de la tension est désignée par E, la courbe C doit être symétrique autour d'une ligne Tl, parallèle à l'axe T et située
E à une distance de 2 de l'axe T. La courbe de champ coupe l'axe T1 en un point X qui doit se trouver à mi-distanoe des lignes médianes du pôle principal et du pôle auxiliaire. La courbe C doit aussi être symétrique autour d'un axe vertical tracé à travers le point X.
Ainsi qu'il ressort de la figure 5, l'enroulement compensa- tuer oomporte six conducteurs 83-88 posés dans la masse polaire proprement dite, et deux paires de conducteurs 81,82 et 89,90 respeotivement, au dehors des arêtes de la masse polaire.Par là, l'enroulement compensateur obtient donc, en tout, dix oonduo- teurs ou groupes de conducteurs, respectivement. Ceci rend pos- sible une neutralisation de la force magnétomotrice exercée par dix conducteurs d'induit, par exemple dans les cinq rainu- res 38-42. Dans la rainure 37 se trouvent deux conducteurs dans lesquels simultanément une comutation a lieu pour le moment.
On a supposé plus haut que deux bobines ou une bobine sent court-circuitées au même moment. Si, au contraire, le nombre de bobines commutant simultanément varie lors de la rotation de la maohine, par exemple entre deux ou trois, et est, ainsi , en moyenne un nombre fractionnaire, les conditions seront plus oompliquées. Ainsi, on a représenté sur les figures 8-10 par exemple les oonditions dans une machine ootophasée, dans laquel-
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le l'enroulement d'induit est disposé dans huit rainures,par exemple 101-108, par pôle.
Supposons, dans ce oas, que l'en- roulement oompensateur du pôle principal comporte douze oon- ducteurs 109-120, deux paires de conducteurs respectivement
109,110 et 119,120 desquels sont ménagées au dehors de la mas- se polaire proprement dite dans une pièce intermédiaire non- magnétique 121, 122. Cette pièce peut, en même temps,servir d'organe;! de fixation. Par conséquent, les conducteurs de la masse polaire suffisent pour compenser la réaotion d'induit hors des conducteurs dans les six rainures 103-108.
Pour obtenir, dans ce cas, des conditions de commutation aussi favorables que possible, il est convenable de tendre à ce que le volume de courant commutant soit toujours constant.
A cette fin, la commutation peut être amenée à se passer plus lentement, lorsque trois conducteurs ou groupes de conducteurs oomnutent simultanément, et plus vite, lorsque seulement deux conducteurs ou groupes de conducteurs commutent en)même temps.
Sur la figure 10, on a montré comment le processus de com- nutation se présente, alors, dans cinq bobines oonséoutives G1-G5 Pendant l'intervalle to-t1, de la commutation a lieu simultanément, dans lès bobines gl, g2 et g3, le pôle auxiliai- re de commutation forçant une inversion du courant la vitesse de laquelle ressort de l'angle d'inclinaison Ó1 Pendant l'intervalle suivant tl-t2, de la commutation a lieu seulanent dans les deux bobines 92 et g3 , et la commutation se produit maintenant approximativement 50 pour cent plus vite, corres- pondant à l'angle d'inclinaison Ó2. pans le moment suivant, t2-t3. trois bobines sont simultanément en commutation, laquelle s'effectue, alors, plus lentement, eta.
Par là, on obtient une courbe de commutation sous forme d'une ligne légèrement brisée, qui ne diffère pourtant pas essentiellement d'une li- gne droite .
La forme du champ de commutation laquelle est nécessaire
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pour forcer un prooessus de commutation selon la figure 10, ressort de F, figure 8. Cette courbe du champ inducteur oompor.- te deux parties relativement basses f1, f5, deux parties f, f4 ayant une amplitude relativement grande, et une partie de hauteur moyenne f3, Pour produire un tel champ, on peut par exemple prévoir deux conducteurs 131, 138, lesquels sont parcourus par un oourant en sens inverses et lesquels pro- duisent conjointement une force magnétomotrice, la grandeur de laquelle correspond aux parties f1, f5. En outre, on prévoit une bobine contenant les conducteurs 132,137, laquelle augmen- te la force magnétomotrice à. une valeur correspondant à la par- tie f3.
De plus, on prévoit deux bobines 133 , 134 et 135,136, les sens de oourant relatifs desquelles ressortent de ladfigu- re, une oroix désignant par exemple un courant dirigé du oôté de l'observateur, tandis qu'un point désigne un courant dirigé vers l'observateur. Par là, on obtient deux champs limités ultérieurs, lesquels oausent les hautes parties f2, f4 de la force magnétomotrioe. En ayant recours à une telle forme de courbe de la force magnétomotrioe, il est possible d'obtenir une commutation selon la figure 10.
Comme les conditions deviennent,ainsi, oonsidérablement plus compliquées pour telles conditions de commutation, on doit de préférence chercher à construire la machine de manière tel- le que toujours le même nombre de bobines commutent simultané- ment, par exemple conformément à ce qu'on a supposé à propos des figures 5 et 6.
Tandis qu'on a suppos é dans la figure 1 que la tension délivrée par l'alternateur synchrone ou absorbée par le moteur, respectivement, après la rectification oorrespond directement à la demande, on supposera dans la figure 11 qu'il sera néces- saire de transformer les tensions de machine en une autre tension, avant que les différentes tensions de phase soient redressées. Ceci peut être le oas, si la tension continue déli-
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vrée et celle disponible, respectivement, ou bien l'intensité de courant oorrespondante est si haute que les dimensions de la machine seraient impropres. Mais aussi dans d'autres cas il peut être convenable d'employer des transformateurs.
Par exemple, on a supposé dans la figure 1 que le courant continu principal proprement dit est approprié à l'alimenta- tion des enroulements compensateurs du rotor. En cas de ten- sion très haute ou en cas d'intensité de courant très,haute, ceci peut impliquer des inoonvénients considérables,auxquels on peut remédier au moyen du mode de réalisation de l'inven- tion indiqué schématiquement sur la figure 11.
Sur la figure 11, on a indiqué en Pl-P6, Q1-Q2 et S1-S2 les mêmes organes que oeu+ndiqués sur la figure 1. En outre, K11-k16 désignent les oonmutateurs aménagés auprès des pri- ses 5 et 6, lesquels, ainsi que plus haut, seront pour abré- ger nonmés des oommtateurs principaux. De plus, il y a dans ce mode de réalisation encore un groupe de commutateurs K21-K26 qu'on peut dénomner des commutateurs auxiliaires . Entre les deux groupes de commutateurs sont prévus un nombre de transfor- mateurs T1-T6 munis d'enroulements primaires et secondaires.
Pour simplifier les ohoses, on supposera dans ce qui suit que la machine synchrone G1 fonotionne oomne génératrice, auquel cas les enroulements P11-P16 sont considérés comme enroulements primaires et les enroulements P21-p26 comme enroulements seoon- daires. Si l'on suppose que la machine est ajustée de manière telle que les commutateurs K11-K16 redressent la tension al- ternative correctement, de sorte qu'il se forme une tension continue constante entre les points 5 et 6, et si les trans- formateurs T1-T6 sont idéaux, c'est-à-dire que leur courant d'excitation et d'autres composantes à vide sont zéro,
aussi les commutateurs K21K26 doivent évidemment commuter d'une façon correcte et fournir un courant continu à basse tension d'un ampérage tel qu'il correspond au courant contenu débité
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secondairement, réduit au côté primaire. Selon la figure 11,le courant prjmaire ainsi redressé est employé pour l'alimentation des enroulements compensateurs Q-. et Sl. En vue du contrôle de la oomnutation aux comutateurs il-'163 le balai e16 est pour- vu d'un balai auxiliaire e17, d'où partent deux conducteurs 150 et 151 vers un relais R.
Le but du relais est d'alimenter l'enroulement de réglage S1 en courant de sens et d'ampérage tel qu'une oommutation correcte est obtenue ourrétablie. Un dispositif de ce genre a été préalablement décrit dans le bre- vet français 723. 082. Aussi d'autres sortes de relais,par exemple des relais électromécaniques, peuvent pourtant être employés, à mesure qu'ils sont construits d'être actionnés différemment lors de différentes directions de l'impulsion défectueuse.
De plus, on peut concevoir que les points 5 et 6 sont connectés au commutatuer k21-K26, tandis que les enroulements oompensateurs Q1, S1 sont connectés aux commutateurs secondaires K11-K16. Ceci peut être convenable si la génératrice fournit elle-même une tension relativement haute qui n'a pasbesoin d'être transformée en haut, et un petit courant, par exemple de quelques ampères, tandis qu'on veut peut être pourdes raisons relatives à la fabrication qu'un courant à basse tension es- sentiellement plus grand traverse les enroulements compensa- teurs. Alors, les transformateurs sont, au plus près,des trans- formateurs d'intensité comme ils n'ont qu'à être calculés pour la ohute de tension en Q1 et Sl. Dans le premier cas, il faut pourtant qu'ils soient calculés pour la puissance totale de chaque enroulement à phases.
Dans ce qui précède, on a supposé que les transformateurs sont idéaux. cependant, oeoi n'est damais le cas dans la prati- que, parce qu'il faut que de la puissance particulière soit fournie pour l'excitation des noyaux des transformateurs. Dans les transformateurs habituels, cette puissance d'excitation et
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puissanoe à vide, respeotivement, se manifeste cornue une com- posante de courant superposée au oourant primaire de charge et décalée en phase, à un degré oonsidérable, par rapport à oelui-oi. Cette composante rend, d'une façon très prononoée, plus difficile la commutation, paroe qu'elle doit avoir une valeur à peu près oonstante différent de zéro justement pendant les moments, où la tension est zéro et le courant de charge est commuté.
Dans les cas où l'on emploie des commutateurs qui sont reliés aux enroulements primaires et aux enroulements secondaires, respectivement des transformateurs, il sera,par oonséquent, nécessaire de prendre des dispositionsparticuliè- res pour délivrer les commutateurs desdites composantes. Ceci peut, en effet, se faire de diverses manières différentes.La figure 12 montre,par exemple, un mode de réalisation d'une génératrioe d'excitation utilisée pour dégager les commutateurs des composantes à vide. Le dispositif oomporte une génératri- oe ou moteur G3 qu'on a représenté avec quatre enroulements à phases P31-P34, lesquels sont connectés aux enroulements primaires d'un nombre de transformateurs T11-G14 A ces oir- ouits sont reliés quatre commutateurs auxiliaires K31-K34 destinés à alimenter les enroulements oompensateurs Q31 et S31 .
Ainsi que montre la figure, un nombre de oommtateurs principaux K41-K44 sont connectés au côté secondaire des trans- formateurs. Les quatre enroulements à phases P41-P44 d'une génératrioe d'excitation particulière G4 sont shuntés sur les enroulements primaires des transformateurs. Cette machine a pour but de foumir, à chaque moment, l'énergie d'excitation requise aux côtés primaires des transformateurs. Bien enten- du, il n'y a pas empêchement à ce que la génératrice d'exoi- tation, au lieu de cela, alimente des enroulements tertiaires particuliers ménagés sur les noyaux des transformateurs ou soit directement connectée aux côtéssecondaires des transfor- mateurs.
Evidemment, il ne se présente pas de difficulté pour ajuster ou oontruire la génératrice d'excitation de manière
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telle qu'elle donne une tension de la même tonne de courbe que oelle de la génératrice principale et autant plus haute que celle-ci qu' elle se charge de l'excitation des transfor- mateurs, les commutateurs k31-k34 étant évidemment dans ce cas dégagés de la composante à vide. A cette fin, la généra- trioe d'excitation doit, entre autres, être pourvue de pôles à écran et l'étendue relative des pôles être la même que dans lagénératrioe principale.
Pour élucider d'une manière plus détaillée l'opération des enroulements aménagés sur la machine principale et la ma- chine auxiliaire, on supposera d'abord que la machine marche à vide. Alors, l'enroulement excitateur Q32 doit être alimenté dentelle manière que la " tension principale " nécessaire s'obtienne. Par " tension principale " nous entendons ici la tension de phase de la génératrice principale. Comme la génératrice d'excitation G4 est shuntée sur la génératrioe principale, il faut que ses pôles principaux s'excitent par l'intermédiaire de l'enroulement Q42 de façon telle que la tension fournie par les enroulements à phases de la génériatri- ce G4 soit, à chaque moment, égale à oelle de la génératrioe principale, pour conséquence,
il est convenable de relier l'enroulement Q42 en série à l'enroulement Q32 De l'autre oôté, il est évident, que la génératrice d'excitation sera essentiellement chargée induotivement, paroe que la oomposante d'exoitation pure des transformateurs est décalée en phase de 90' par rapport à la tension principale. En d'autres ter- mes, cela veut dire qu'au moment où les pelés à écran de la génératrice d'excitation passent droit devant une certaine bobine, celle-ci conduira du courant maximum.
Ainsi, la force magnétomotrioe de l'enroulement d'induit est sensiblement contre-aimantant et cet effet oontre-aimantant ne s'étend pas seulement par le pôle principal mais aussi par les parties des pôles à écran qui se trouvent dans l'étendue du pas polai-
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re, à partir du milieu d'un pôle à écran jusqu'au milieu du suivant. Pour cela., il est souvent nécessaire de compenser la réaotion d'induit dans la génératrice d'excitation non seu- lement au moyen de certains ampères-tours aux pôles principaux mais aussi au moyen d'un enroulement compensateur particulier
S42 ménagé dans des rainures sur les/pôles auxiliaires.
Le courant que doit recevoir cet enroulement, est évidemment dé- pendant de la grandeur du courant d'excitation dans les trans- formateurs, cette grandeur étant en son tour une fonction de la tension principale induite. La manière la plus sinple d'attein- dre ce but est donc de relier l'enroulement oompensateur S42 en série aux enroulements Q32 et Q42 ' 42
Or, si de la charge a lieu, les conditions se ohangent de la manière suivante. La tension principale induite néoes- saire dans les transformateurs sera un peu plus basse par suite des chutes de tension dans la génératrice principale, les oon- duoteurs et les enroulements primaires du transfomateur. Aissi, il sera néoessaire de réduire un peu la tension principale de la génératrice d'excitation .
Dans ce but, les pôles prinoi- paux de la génératrice d'excitation sont pourvus d'un enrou- lement d'excitation oompound négatif Q41, lequel doit être excité proportionnellement à la charge, de préférence par in- sertion dans le circuit série alimenté par les commutateurs K -K . En outre, il est évident que l'enroulement de commu-
31 34 tation S31 de la génératrice principale en cas de charge orois - sante suffit seulement à garantir la commutation dans le cir- cuit primaire appartenant. Il faut que l'énergie magnétique'qui correspond à l'inversion de courant dans l'enroulement peoon- daire, soit transmise depuis le côté primaire, et, pour cela, une\variation du flux principal sera nécessaire.
A eet égard, on doit pourtant tenir oompte de ce que le flux principal doit, en marche à vide, être oonstant au cours du prooessus de oom- mutation, comme la tension principale doit alors être zéro.Par conséquent, comme l'induction du flux principal dans le noyau
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de fer est relativement haute pendant la période en question, et, par conséquent, la perméabilité est basse, une variation assez considérable du flux principal et, ainsi, de son oou- rant d'excitation sera nécessaire en charge pendant la pério- .de de court-circuit, pour qu'il soit possible de transmettre l'énergie magnétique nécessaire à la commutation du o8té secondais.
La manière plus pratique d'atteindre ce but con- siste en ce que les pôles à écran de la génératrice d'exoita- tion obtiennent une excitation série, grâoe à quoi, pendant la période de oocmutation, une composante d'excitation addi- tionnelle proportionnelle au courant de charge est introdui- te, qui donne au flux principal la variation nécessaire.
Dans le mode de réalisation représentesur le dessin,les pôles auxiliaires de la génératrice d'excitation G sont, dans ce but, munis d'un enroulement série S41, lequel est aussi connecté au circuit série des commutateurs K -K .
31. 34
Un autre expédient pour obtenir ce résultat, mais moins @ avantageuce consiste en ce qu une partie de la oompo- sante de charge du courant est amenée à produire la variation requise.
Cependant, après que la charge a duré pendant quelque temps, certaines perturbations secondaires se produisent par suite de l'échauffement des conducteurs., etc., de sorte que l'équilibre est troublé de nouveau et une formation d'étin- oelles a lieu aisément aux commutateurs.
Par exemple, si la tension fournie par la génératrice d'excitation 64 aux transformateurs T11-T14 ne correspond pas exactement à la demande d'excitation, la machine G4 déli- vrera ou absorbera du courant actif au fur et à mesure que sa tension est trop haute et trop basse, respectivement Cela veut dire qu'elle délivrera ou absorbera une partie du oou- rant de charge, et, par suite, les nombres d'ampères-'tours de charge primaires et secondaires des transformateurs T11-T14
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ne sont plus égaux et contraires . Cette différence des oondi- tions normales peut être utilisée pour rétablir l'excitation cor- recte de la manière suivante.
Le circuit primaire du transfor- mateur T14 entre l'enroulement à phases P3,4 de la génértarioe
G3 et le branchement partant vers l'enroulement à phases P44 de la génératrice G4 est connecté en série à un enroulement primaire 160 d'un transformateur différentiel T7, l'enroulement seoondaire.161 duquel est connecté en série à l'enroulement sem daire du transformateur T14 Le nombre de spires de l'enroule- ment 160 se rapporte au nombre de spires de l'enroulement 161 de la même manière que le nombre de spires primaires du transformateur T14 se rapporte au nombre de spires secondaires de oelui-oi.
Normalement, les nombres d'ampères-tours des en- roulements 160 et 161 se neutralisent entièrement,tandis que, lors d'une tension d'excitation incorrecte dans la génértarice d'excitation G4, une composante différentielle se produit dans le noyau du transformateur T7, laquelle produit une tension alternative dans un eccoulement tertiaire 162 ménagur le noya de fer du transformateur. Cette tension alternative peut être redressée au moyen d'un commutateur 163, ensuite de quoi les impulsions redressées son(amenées à un relais R2, lequel a pour but d'amplifier les impulsions défectueuses, de sorte qu'un courant continu de l'intensité requise soit obtenu. Ce courant est conduit à un enroulement exoitateur supplémentaire Q43 ménagé sur les pôles principaux de la génératrice d'exoi- tation.
En choisissant d'une manière correcte le sens d'enrou- lement dans l'enroulement Q43, et le degré d'amplification du relais R2, on peut obtenirque l'exoitation des transforma- teurs T11-T14 est rétablie à sa valeur correcte. Un dispositif de nature semblable est décrit dans le brevet français 727132 figure 3. Un relais de nature convenable est indiqué par exem- ple dans le brevet français 723.082. Pourtant, aussi des relais d'une autre nature,par exemple des relais électromécaniques,peu-
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vent être employés, s'ils sont établis de manière à être ac- tionnés différemment par des tensions oontinues de signes contraires.
Afin d'amplifier l'action du dispositif,, on peut aussi insérer le transformateur différentiel dans plusieurs phases et additionner les impulsions de tension redressées.
Cependant, le mode de réalisation décrit plus haut de la machine additionnelle a ce détriment que la génératriee d'ex- citation est shuntée sur la machine principale, de sorte qu'elle doit nécessairement être calculée pour la puissance d'excitation totale des transformateurs% Le oourant primaire total dans un transformateur comporte la composante de charge correspondant au courant secondaire aussi bien que le courant d'excitation du transformateur , et on peut maintenant,selon l'invention, établir la 'machine auxiliaire conformément à.
la figure13, de sorte que cette dernière sépare, pour ainsi di- re, du courant primaire total) dans une phase le courant d'ex- citation et amène le courant d'excitation de se fermer en dérivation relativement au oomnutateur, tandis que la oompo- sante de charge active sera forcée d'entrer dans le commuta- teur auxiliaire pour y être redressée et être fournie aux en- roulements auxiliaires excités en série, Dans une génératri- ce de séparation de ce genre établie aveo le même nombre de phases et la même f orme de courbe que la génératrice princi- pale, chaque phase est shuntée sur le oonmutateur oorrespon- dant.
En marche à vide, la génératrice de séparation obtient une excitation fondamentale de grandeur telle que le courant à vide du transformateur , malgré la chute de tension dans l'enroulement à phases de la générice de séparation, est foroé de traverser cet enroulement. Ledit courant se ferme alors par l'enroulement et n'a aucune tendance à passer par le oomnutateur. En charge, l'excitation est augmentée au moyen d'un enroulement série ménagé sur les aimants précisément à un degré correspondant à la ohute de tension du courant de charge dans les enroulements auxiliaires et leurs fils d'en-
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trée de courant.
Ceoi a pour résultat que l'intensité de oou- rant alternatif correspondante est empêchée de traverser les enroulements à phases de la génératrioe de séparation,mais elle est forcée de traverser le oommutateur pour y être re- dressée, tandis que la composante d'excitation, ainsi qu'au préalable, peut se fermer par les enroulements à phases de la génératrice de séparation. Ceci effre cet avantage que la ma- chine auxiliaire peut être construite aveo des dimensions oon- sidérablement plus petites que dans le cas précédent, savoir pour une tension correspondant à la chute de tension dans les enroulements auxiliaires et pouruncouant égal au courant d'ex- citation des transformateurs.
Sur la figure 13, G5 désigne un alternateur synchrone ou moteur synchrone contenant des enroulements Q51 et Q52 aux pôles principaux et un enroulement S51 aux pôles auxiliaires aussi bien que des enroulements à phases P51-P54 En outre, le dispo- sitif renferme un nombre de transformateurs T21-T24, aux enrou- lements primaires desquels sont connectés les enroulements à phases P51-P54 et aux enroulements secondaires desquels sont connectés un nombre de commutateurs K51-K54 La machine auxi- 51 54 liaire ou la " génératrice de séparation " G6 oontient,ainsi que la machine G4 de la figure 12, un enroulement compensateur S61 sur le pôle auxiliaire et un enroulement excitateur Q62 ménagé sur le pôle principal et relié en série à l'enroulement S61De plus, on a prévu,
un enroulement Q61 alimenté en série et{un enroulement auxiliaire Q63 ménagé sur le pôle principal et contrôlé parun relais R3 Le courant passant par les enrou- lements Q61, Q51 et S51 est dérivé d'un commutateur auxiliaire K61-K64. Les enroulements à phases P61-P64 de la machine auxi- liaire G6 sont, canne il a déjà été dit, connectés en parallèle chacun à un commutateur appartenant K61-K64.
Ce dispositif dif'f'ère du mode de réalisation selon la figure 12 essentiellement par le fait que la machine principale G5
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fournit ici le courant d'excitation nécessaire aux trans- formateurs T21-T24 ce qai, d'ordinaire , peut s'effectuer sans inconvénient, comme le courant d'excitation s'élève seule- ment à quelques pour cent du courant normal de la machine.
Le courant total traversait les enroulements primaires des transformateurs et les enroulements à phases de la génératri- oe contient du courant de charge aussi bien que du courant d'excitation, et la dernière composante qui n'est pas en pha- se aveo la tension prinoipale, traverse aussi les enroule- ments à phases P61-P64 de la machine auxiliaire G . Aux com- 64 6 nutateurs K61-K64 arrive, pour cela, seulement du courant qui est complètement en phase aveo la tension et qui peut être redressé par les commutateurs en vue défia formation d'un courant continu pour l'alimentation des enroulements série.
Ainsi, la ohute de tension dans le circuit Q61 Q31, S51 augmente, quand la charge augmente, et, pour cetteraiso, l'enroulement série Q61 coopère de préférence avec l'enrou- lement Q62 L'enroulement S61 a pour but, aussi dans ce oas, de s'opposer à la réaction d'induit aux pôles à éoran, laquelle a évidemment sa valeur la plus élevée pendant la période de commutation, céest-à-dire au moment, où le pôle auxiliaire passe devant une certaine bobjne, qui est connec- tée à un circuit commutant.
Ainsi qu'il ressort de l'explioation, donnée plus haut, du fonctionnement de la génértarioe de séparation, l'enroulement série Q61 doit élever la tension de la maohine au même degré qu'augmente la oharge, et, ainsi, aussi la ohute de tension aux enroulements auxiliaires Q61, Q51, S51 Les enroulements Q62 et S61 ont pour but de compenser la chute de tension du courant à vide aux enroulements à phases P61- P64 et l'influence déformante sur la courbe d'in- duotion qu'exerce la forme magnétomotrioe hors de ces en-
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roulements. L'enroulement Q63 est un enroulant de réglage, qui est influencé par les impulsions défectueuses qui se tonnent,
lorsque l'enroulement Q61 pour une rais ce. ou pour une autre ne donne pas exactement l'excitation voulue.
A cette fin, le relais R3 est contrôlé, d'une manière analogue à oelle de la figure 12 concernant le relais R2, par un transformateur différentiel T8, l'enroulement pri- maire 164 duquel est intercalé dans le circuit à courant alternatif du commutateur K64 entreles branchements s'éten- dant à l'enroulement à phases P64 de la génératrice G6, et l'enroulement secondaire 165 duquel est connecté au côté secondaire du transformateur T24 L'enroulement tertiaire 166 communique par l'intermédiaire d'un oomnu- tateur 167 avec le relais R3
Il va de soi que le nombre de commutateursauxiliaires peut être réduit par exemple à deux, pourvue que oes deux commutateurs puissent conjointement produire un courant continu.
A savoir, l'asymétrie provoquée par la peut être négligée ou être compensée par des résistanoes addi- tionnelles particulières dansées autres phases.
La génératrice de séparation G6 représentée sur la figure 13 peut par exemple être réalisée de la manière re- présentée sur les figures 14 et 15. Le mode de réalisation représentée sur la figure est pourvu de quatre pôles prin- oipaux 161, 162' etc., et de pôles auxiliaires intermédiai- res H61, eto. Sur le stator sont aménagés les différents enroulements à phases P61-P64. Les pôles auxiliaires sont établis sous forme de plaques qui communiquent avec le reste du circuit magnétique au moyen d'un nombre de boulons file- tés 170, qui peuvent,par exemple être entourés de douilles déoartement 171. Sur les pôles prinoipaux sont aménagés les enroulements Q61, Q62 et Q63, l'axe magnétique desquels ooinoide avec les pôles principaux .
Sur les pôles auxiliai..
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res sont aménagés seulement les enroulements S61 Ceux-oi comportent des conducteurs plats 172, 173, l'axe magnétique desquels coïncide, selon la figure 15, avec le milieu des pô- les principaux I61, etc. Les conducteurs 172 et 173 sont amé-
61 nagés dans la surfaoe du pôle auxiliaire H61 tournée vers l'entrefer. Tout le rotor est entouré, sur son côté extérieur, d'une douille métallique 174 de préférence en ouivre, qui a pour but de servir d'enroulement d'amortisseur.
Comme visible sur la figure, les masses polaires H61 servent en même temps d'organes de fixation pour les enrou- lements Q61-Q63 des pôles principaux. Les boulons 170 rendent 61 63 possible un montage facile des pôles à écran, après que les enroulements ont été placés sazr les pôles principaux.
Dans ce qui précède, on a montré comment le courant oon- tinu néoessaire aux enroulements auxiliaires peut alternati- vement être dérivé sur le côté primaire eu sur le côté seoon' daire de transformateurs de tension qui sont destinés à adap- ter la tension de la génératrice ou du moteur la tension de la ligne. Quand même la machine Gl, par exemple selon la figure 1, fournit directement une tension alternativetell qu'elle, après rectification, concorde avec la tension de la ligne sans l'emploi de transformateurs, il peut souvent arri- ver que le courant continu principal n'est pas approprié à être employé sur les enroulements auxiliaires.
En cutre, XXX il est évident qu'il faut , quand on emploie par exemple le commu- tateur auxiliaire K31-K34 représenté sur la figure 12, tenir compte de grandes pertes par frottement par suite du grand nombre de balais nécessaire,qui s'élève à du moins quatre pour chaque phase.
On peut pourtant, selon l'invention, tourner ces diffi- oultés au moyen des modes de réalisation représentés schéma- :biquement sur les figures 16 jusqu'à 20 qui oonoernent une
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machine bipolaire. Si l'on conçoit, dans le mode de réalisa- tion représenté sur la figure 1, que chacune des phases P1-P6 est divisée en deux moitiés, par exemple a et b, chacune d'elles étant sous tension de même phase et, après commuta- tion, en opposition de phase, respeotivement, il est possi- ble d'obtenir, par une composition convenable des différents vecteurs de tension, un polygone de tension fermé, comme c'est le cas par exemple dans les machines à oourant continu habituelles.
Sur la figure 16, G7 désigne une machine oor- respondant à la génératrioe ou moteur G1 de la figure 1, et P21 -p26 désignent six enroulements secondaires connectés à un nombre oorrespondant de commutateurs /non représentés sur le dessin/, ces enroulements appartenant à des transformateurs, par exemple correspondant aux transformateurs T21-T24 de la figure 13. Pour plus de simplicité, on a supprimé sur la figure 16 les circuits appartenant aux enroulements seoondai- res. Les enroulements primaires correspondants sont constitués par deux groupes d'enroulements P11a- P16a et P11b-P16b qui forment, alors, conjointement un système à douze phases, et, dans ce cas, les enroulements sont deux à deux, par exemple Plla et P11b, en opposition de phase et peuvent, ainsi, être aménagés sur le même noyau de transformateur.
Les enroulements primaires sont reliés à douze enroulements à phases P71a -P 76a et p71b-P76b sur la, machine synchone G. On peut évidemment p71b-p76b sur la machine synchone G7. peut évidemment obtenir des enroulements de ce genre, en divisant, dans une machine hexaphasée habituelle, par exemple du genre indiqué sur la figure 11, chaque enroulement à phases en deux moitiés qui ont des prises particulières et dans lesquelles les ten- sions induites sont en phase l'une avec l'autre, et, après commutation, en opposition directe de phase, respectivement.
Chaque circuit primaire est, en outre, connecté à deux seg- ments consécutifs d'un commutateur auxiliaire K8 ayant douze segments Vla-V6a et Vlb-V7b isolés l'un de l'autre. Ce commu-
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tateur peut convenablement, aveo les enroulements décrits plus haut, être fixe. Les segments coopèrent avec deux balais Bl et B2 qui, bien entendu, doivent tourner par rapport aux segments. Les balais sont, à travers des bagues collectrices et des balais fixes, connectés aux enroulements Q71 et S71 qui sont ménagés sur les pôles principaux et les pôles auxi- liaires, respectivement, de la machine synchrone G7. Comparez, par exemple, les enroulements Q 51 et S51 alimentés en oourant continu de la génératrice G5, figure 13.
Pour dégager le commutateur K8 des composantes d'excitation des transforma- teurs, on prévoit en outre une génératrice de séparation G8 munie de douze enroulements de marche P81a-P86a et P18b-P86b Cette génératrice de séparation oorrespond, quant à son fonc- tionnement, à la génératrice G6 de la figure 13. On peut aussi, par exemple selon la figure 12, remplacer la génératrice de séparation mentionnée plus haut par une génératrice d'exoita- tion.
Sur la f igure, les balais B1 et B2 ont été maîtres d'une largeur telle qu'ils recouvrent un peu moins que deux seg- ments. Pour plus de simplicité, le commutateur représenté sur la figure 16 est arrangé pour une génératrice bipolaire,mais il peut naturellement,par l'augmentation du nombre de segments et de balais, être. arrangé, ainsi que oonnu, pour un nombre de pôles quelconque,. Le oomnutateur est construit de préfé- rence avec la même période de court-circuit que oelle des com- mutateurs principaux insérés dans les circuits secondaires des transformateurs.
Afin d'être en état d'illustrer,d'une manière plus nette, les parcours du courant, on réfèrera ci-après au diagranme sim- plifié de la figure 17. En outre, en vue d'une différenciation plus faoile des différents paroours du courant, les enroule- ments secondaires P21-P26 ont été divisés en deux phases par- tielles a et b, de manière qu'on obtienne douze phases seoon-
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daires P21a-P26a et P21b -P26b De plus, les enroulements à phases P81a-P86a et P81b-P86b ont été pourvus de prises particulières au lieu des prises communes de la figure 16.
Ceoi simplifie essentiellement l'explication du fonotionnement du dispositif.
Comme visible sur la figure 17, la connexion peut être considérée comme un si-nommé système en polygone , où les différentes bobines sont connectées à des segments de commu- tateur consécutifs. Cependant, il est à remarquer que, dans ce mode de réalisation, chaque si-nommée bobine compo rte, d'une part, un enroulement de génératrice, par exemple P 71a et, d'autre part, un enroulement de transformateur P11a, Mal- gré cette circonstance particulière, le dispositif fonotionne d'une manière analogue aux conditions dans les machines à cou- rant continu usuelles à branchement en polygone.
Le courant de charge a, au moment représenté sur la figure, dans les phases partielles à index la-6a une certaine direction et dans les phases à index 6b-lb la même direction. Alors, la somme de ces courants se ferme à travers les balais B1,B2 par le circuit extérieur qui est constitué par les enroulements Q81' S71 et Q71 Dans la position représentée sur la figure, les enroulements P76bP16b et P71aP111a sont court-circuités par le balai B2, tandis que les enroulements P 76a' P16a et p71b,p11b sont court-circuités par le balai B1
Or, pour faire passer le courant de charge par le circuit extérieur , on a besoin d'une certaine tension, laquelle est fournie par les phases de la génératrice G7 Les enroulements primaires des transformateurs reçoivent une tension abaissée à un degré oorrespondant .
La différence de tension oorres- pondante sera engendrée dans la génératrice de séparation G8, qui absorbe alors seulement le courant d'excitation des transformateurs, tandis que la composante de charge est pres- sée à travers le circuit extérieur.
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Dans ce qui précède, on a supposé qu'une génératrioe de séparation est établie avec deux fois six enroulements à phases, qui sont connectés ohaoun à une des douze phases partielles du système en polygone. Si l'on prévoit, au oontraire, une généra- trioe d'exoitation particulière, par exemple d'après le princi- pe indiqué sur la figure 12, à part que la génératrice d'exoi- tation, par exemple G10 selon la figure 19, travaille direote- ment sur des enroulements tertiaires L1-L6 partiouliers aména- gés sur les six transformateurs, il faut seulement que lagéné- ratrioe d'excitation soit pourvue de six enroulements à phases P101-P106 puisque, comme il a déjà été dit,
les douze enrou lements partiels P31a-P36a et P31b-p36b du système en polygone sont deux à deux en phase l'un avec l'autre et en opposition de phase, respeotivement. céla s'applique aussi dans le cas où les enroulements à phases de la génératrice d'exoitation G10 sont connectés aux six enroulements secondaires P21-P26 de la figure 16. En outre, il est concevable que chacun des six en- roulements à phases p101-p106 est connecté à l'un des deux en- roulements primaires de chaque transformateur, par exemple p11a-p16a de la figure 16. La figure 19 sera éluoidée cyprès d'une manière plus détaillée.
Pour oontrôler l'excitation de la génératrioe d'excitation et de la génératrice de séparation, respeotivement, un enroule- ment Q83 et Q103 , respectivement, peut être aménagé sur les pôbes prinoipaux de la machine, enroulement qui, par l'intermé- diaire d'un relais R8 et R10, respeotivement, est oontrôlé au moyen de balais divisés, par exemple d'après le brevet français 754.149 /le relais 60/, ou au moyen d'un ou plusieurs transfor- mateurs différentiels insérés dans un ou plusieurs circuits de' transformateur. Des transformateurs différentiels de ce genre ont été préalablement décrits d'une manière plus serrée par rapport aux figures 12 et 13; of les transformateurs T7 et T8, respectivement.
Comment ceux-ci peuvent être insérés, ressort
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schématiquement de la figure 18, où seulement un enroulement à phase partielle à index la a été indiqué. L'enroulement secondaire P21a est oonneoté à un commutateur , duquel oon- jointement aveo d'autres commutateus, un courant oontinu peut être dérivé d'après les principes indiqués plus haut.
Lors d'une exoitation oorreote sur la génératrice de séparation, l'enroulement à phases P 8la de laquelle est oonneoté en série à. l'enroulement P7la' les oirouits de'commtateur primaires aussi bien que secondaires du transformateur T11a sont déli- vrés de composantes d'exoitation. Le transformateur différen- tiel Tla est pourtant parcouru par une composante différen- tielle, aussitôt que des perturbations ont lieu. Les impul- sions défectueuses sont dérivées d'un enroulement tertiaire m du transformateur d'intensité et sont amenées à aotionner la génératrioe d'excitation et la génératrioe de séparation, respeotivement, d'une manière oonvenable préalablement indi- quée.
Le principe du système en polygone peut être employé aussi dans le dispositif représenté sur la figure 1 dans le oas, Eù la tension oontinue et l'intensité du courant oontinue respeotivement,dans le circuit principal 5,6 ne sont pas appropriées à l'alimentation des enroulements Ql et S . En ce cas, on peut selon la figure 19 employer des transformateurs d'intensité T41-t46.qui peuvent être insérés d'une manière qui ressort schématiquement du dessin. Les signes de renvoi suivent le même principe que sur la figure 16. P41a-P46a et P41b -P 46b désignent douze enroulements secondaires des trans- formateurs d'intensité , les enroulements primaires desquels sont inclus dans les circuits principaux P91, k191; p92, k92 eto.
' 91 91 92, K92 comme dans ce cas également les enroulements sont deux à deux en phase l'un avec l'autre et en opposition de phase, respeo- tivement, seulement six transformateurs d'intensité T41-T46 sont évidemment néoessaires,pourvu que chaque transformateur
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d'intensité est muni d'un enroulement a et unenroulement b sur le oôté secondaire. Bien entendu, il faut exciter aussi les transformateurs d'intensité séparément pour empêoher la nais- sanoe de composantes d'exoitation sur le oôté primaire.Comne la génératrioe d'excitation G10 fournit ici l'énergie du champ à un enroulement tertiaire de chaque transformateur d'intensi- té ou possiblement directement au oôté primaire il faut seule- ment que six enroulements à phases soient prévus sur la géné- ratrice.
Sur la figure 20, on a illustré les paroours de courant dans un dispositif selon la figure 19 au moyen d'un diagramme simplifié. pour faire le sohéga aussi simple que possible,les enroulements primaires des transformateurs sont ici divisés en groupes a et groupes b, de manière qu'un système primaire à douze phases P 5la p56a et P51b-P s'obtient. Les six en- roulements à phases de la génératrice d'excitation G10 égale- ment son:b divisés en groupes a et groupes b, de manière quhon obtient douze phases.
De cette manière, on obtient douze trans- formateurs, dent chacun possède un enroulement primaire P51a-P56a et P51b-P56b respectivement, un enroulement seoon- daire p41a-p46a et p41b-p46b' respectivement, et un enroule- ment tertiaire L1a-l6A et l1b-L6b respectivement, alimenté par l'enroulement de marche appartenant de la génératrioe d'excitation.
Le dispositif indiqué plus haut peut, par exemple, être employé dans l'installation représentée sur la figure 2, si la tension principale ne seraient pas appropriée à l'alimentation des enroulements auxiliaires. Dans ce cas, on peut employer un commutateur à embranchement en polygone selon la figure 19 aveo vingt-quatre segments et quatre balais, correspondant à la génératrice tétrapolaire de la figure 2.
Il faut alors que chaque enroulement à phases de la géné- ratrioe d'excitation fournisse une tension correspondant à la chute de tension entre'les points de raooordement de l'enrou- @
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lement, c'est-à-dire dans le présent cas, la part de la phase dans la chute de tension dans les enroulements Q101, Q et S , tension qui en son tour est proportionalle au oou- 91 91 rant de charge. La si-nommée génératrice d'excitation G10 utilisée pour les transformateurs d'intensité T41-T46 .. venant d'être décrits a ainsi sensiblement le même but que la géné- ratrice de séparation G de la figure 13.
Ainsi, elle doit avoir une excitation principale Q101 alimentée en série et être pourvue d'enroulements compensateurs S101 etou enroule- ments de réglage Q103 nécessaires. Des relais peuvent oonve- nablement être prévus, en vue de garantir un fonctionnement satisfaisant, en contrôlant depuis des balais ou transforma- teurs différentiels les enroulements auxiliaires G103 d'après les principes indiqués plus iaau.t
Dans ce qui précède, on a supposé que le système contient du moins une machine qui fonctionne comme génératrice ou mo- teur au sens propre et ainsi fournit ou absorbe de la puissan- ce active.
L'invention n'est pourtant pas limitée aux systèmes de ce genre mais peut aussi être appliquée dans d'autres sys- tèmes où la puissance active est fournie par exemple sous forme de puissance à courant continu, qui est transformée en puissance à courant oontinu ou à courant alternatif d'une autre tension ou vice versa.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.