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"PERFECTIONNEMENTS AU MOTEUR SHUNT POLYPHASE
A DOUBLE JEU DE BALAIS " ' remploi des moteurs shunt polyphasés à double jeu de balais tend à s'accroître par suite,d'une part,de l'extension des grands réseaux et de la tendance à l'utilisation directe de l'énergie électrique à partir des distributions et, d'autre part, des avantages de la caractéristique shunt couple-vitesse pour l'entraînement de la plupart des machines. Seul.le prix relativement élevé de ces moteurs restreint leur utilisation.
La présente invention (système LETRILLIART) a pour objet différents dispositifs permettant de réduire sensiblement les
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/ dimensions et le prix de ces machines, et d'améliorer en même temp le rendement et le facteur de puissance.
Le premier perfectionnement s'applique aussi bien aux moteurs travaillant à couple constant qu'aux: moteurs travaillant à puis- sance constante. Il concerna l'exécution de l'enroulement auxiliai re relié au collecteur.
Dans les machines de grande puissance par pôle,on est conduit avec l'enroulement en parallèle ordinaire à utiliser un pas très réduit, limitant la tension entre lames à une valeur d'autant plut faibli que la puissance est plus importante, car la résistance de la spire en commutation diminue rapidement et à tension induite égale, le courant de court-circuit croit très vite.Par suite, l'u. tilisation est très mauvaise, le poids de cuivre et les pertes soi importantes.
On remédie à ces inconvénients en utilisant suivant l'inven- tion pour ltenroulement relié au collecteur un bobinage en paral- lèle double avec largeur de balais réduite,permettant de réaliser la commutation demi-spire et jouant en même temps le rôle de con- nexions résistantes. Cet enroulement permet d'utiliser un pas de bobinage voisin du pas entier en réduisant la tension entre lames à la moitié de la tension induite par spire. il augmente considéra blement la résistance de la spire en commutation ce qui diminue la valeur des courants de court-circuit sous les balais.Il en résult un gain appréciable sur le nombre et la section des conducteurs.
E@ outre, la tension diamétrale au collecteur étant accrue, la valeu@ du courant secondaire est réduite dans les mêmes proportions ains que les dimensions du collecteur lui-même.-
La figure 1 du dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple un schéma de bobinage en parallèle double de l'enroulement à col- lecteur d'une machine à 8 pôles, réalisé conformément à l'inventi
Le rotor a 102 encoches. Chaque encoche comporte 4 conducteu. disposes en deux plans.Le collecteur a 204 lames: 102 pour chacun
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des enroulements.
Des interconnexions a b relient le conducteur de la lame 2 au conducteur de la lame 52, 2 à 53, etc...
On voit immédiatement que le point b et la lame 2 sont équi- potentiels.
La largeur des balais est égale au maximum. à la largeur d'une lame.
Quand un balai couvre les lames @ et 2 il court-circuite le premier conducteur à travers la partie d'enroulement comprise entre la lame 2 et le point b et la partie symétrique vers la gauche non représentée sur la figure.
La commutation est donc réalisée par l'intermédiaire d'une connexion résistante.
Les interconnexions jouent le rôle de connexions équipoten- tielles pour le collecteur et permettent la suppression éventuelle d'une partie des lignes de balais de façon à obtenir au besoin une répartition judicieuse ne troublant pas la commutation demi-spire.
La figure 2 représente la disposition des conducteurs de cet enroulement dans l'encoche du rotor, la partie inférieure étant réservée à l'enroulement principal relié aux bagues et exécuté en barres.
Le second perfectionnement s'applique aux moteurs à puis- sance constante : .
Le moteur à double jeu de balais est essentiellement une machine à couple constant de sorte que dans le cas d'utilisation à puissance constante, il est très mal utilisé aux grandes vitesses étant dimensionné pour la plus basse vitesse,, On améliore sensiblement l'utilisation de la machine en pré- voyant deux circuits dans chaque phase du stator et en modifiant, suivant l'invention,le couplage de ces circuits en passant par
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la vitesse de synchronisme.
Dans le cas de marche en moteur, ils seront couplés en série aux vitesses hyposynchrones et en parallèle aux vitesse hypersynohronec
Ce changen3nt de couplage modifie la répartition de la gamme des vitesses, par exemple dans le cas de variation de 1 3, l'écart de vitesse à vide par rapport au synchronisme sera l'ordre de 70% au dessus du synchronisme et de 35% au dessous
Cette répartition favorable au facteur de puissance,perm d'une part,de réaliser la machine avec un courant de court-ci cuit inférieur aux valeurs généralement admises sans nuire au bon fonctionnement,d'autre part, de réduire l'importance de l' roulement à collecteur,
ce qui conduit à des dimensions générales et à un poids de matiéreg actives très inférieur à ceux des machines normales.Cette réduction des dimensions permet de réaliser un noteur à grand flux sans que l'intensité du co rant magnétisant soit disproportionnée par rapport au courant normal à la grande vitesse. Le rendement de ce moteur est par culièrement élevé et son glissement aux basses vitesses sensi' ment inférieur aux valeurs habituellement relevées.
La figure 3 représente le couplage en série des circuits s1, s2 des enroulements du stator au dessous du synchronisme d'une machine à secondaire triphasé et la figure 4 le couplag< en parallèle au dessus du synchronisme.
Le changement de couplage se fait en passant par la vitesse de synchronisme suivant le schéma de la figure 5, représentant une seule phase. Il est actionné par l'axe de commande des balais. Ce schéma évite la rupture du circuit secondaire et permet d'employer des contacteurs peu coûteux.Les connexioi se font dans l'ordre suivant :
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en augmentant la vitesse : fermeture de 2 ouverture de 1. en baissant la vitesse : fermeture de 1 ouverture de 2 Le changement de couplage se faisant au synchronisme, la varia- tion de vitesse est absolument continue.
Dans le cas de marche intermittente en génératrice par exemple pour le freinage de la machine entraînée par décalage des balais,on laisse les circuits des enroulements du stator couplés en parallèle. On accroît exceptionnellement de cette façon la marge de réglage au-dessous du synchronisme ce qui permet de freiner par récupération jusqu'au tiers environ de la vitesse de synchronisme dans le cas de variation de 1 à 3.
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"IMPROVEMENTS TO THE POLYPHASE SHUNT ENGINE
WITH DOUBLE SET OF BRUSHES "The re-use of polyphase shunt motors with double set of brushes is tending to increase as a result, on the one hand, of the extension of large networks and the tendency to use energy directly. power from the distributions and, on the other hand, the advantages of the torque-speed shunt characteristic for the drive of most machines Only the relatively high price of these motors restricts their use.
The present invention (LETRILLIART system) relates to various devices making it possible to significantly reduce the
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/ dimensions and price of these machines, and at the same time improve efficiency and power factor.
The first improvement applies to motors working at constant torque as well as to: motors working at constant power. It concerned the execution of the auxiliary winding connected to the collector.
In machines with high power per pole, we are led with the ordinary parallel winding to use a very small pitch, limiting the voltage between blades to a value that is all the smaller as the power is greater, because the resistance of the switching coil decreases rapidly and at the same induced voltage, the short-circuit current increases very quickly. The use is very poor, the weight of copper and the losses are significant.
These drawbacks are remedied by using, according to the invention, for the winding connected to the collector a double parallel winding with reduced brush width, making it possible to perform the half-turn switching and at the same time playing the role of connections. resistant. This winding makes it possible to use a winding pitch close to the entire pitch by reducing the tension between blades to half the tension induced per turn. it considerably increases the resistance of the switching coil, which decreases the value of the short-circuit currents under the brushes. This results in an appreciable gain in the number and the section of the conductors.
In addition, the diametral voltage at the collector being increased, the value of the secondary current is reduced in the same proportions as the dimensions of the collector itself.
Figure 1 of the accompanying drawing shows, by way of example a diagram of double parallel winding of the collector winding of an 8-pole machine, produced in accordance with the invention.
The rotor has 102 notches. Each notch has 4 conductors. arranged in two planes.The collector has 204 blades: 102 for each
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windings.
Interconnections a b connect the conductor of blade 2 to the conductor of blade 52, 2 to 53, etc.
We immediately see that point b and plate 2 are equal potentials.
The width of the brushes is equal to the maximum. to the width of a blade.
When a brush covers the blades @ and 2 it short-circuits the first conductor through the winding part between the blade 2 and the point b and the symmetrical part to the left not shown in the figure.
Switching is therefore carried out via a resistive connection.
The interconnections play the role of equipotential connections for the collector and allow the possible elimination of part of the brush lines so as to obtain, if necessary, a judicious distribution which does not disturb the half-turn switching.
FIG. 2 shows the arrangement of the conductors of this winding in the notch of the rotor, the lower part being reserved for the main winding connected to the rings and executed in bars.
The second improvement applies to constant power motors:.
The double set of brushes motor is essentially a constant torque machine so that in the case of use at constant power it is very poorly used at high speeds being sized for the lowest speed. of the machine by providing two circuits in each phase of the stator and by modifying, according to the invention, the coupling of these circuits by passing through
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the speed of synchronism.
In the case of motor operation, they will be coupled in series at hyposynchronous speeds and in parallel at hypersynohronec speeds.
This change in coupling modifies the distribution of the range of speeds, for example in the case of variation of 1 3, the difference in free speed compared to synchronism will be around 70% above synchronism and 35%. below
This distribution favorable to the power factor, allows on the one hand, to achieve the machine with a short-fired current lower than the generally accepted values without adversely affecting the correct operation, on the other hand, to reduce the importance of the collector bearing,
which leads to general dimensions and a weight of active material much lower than those of normal machines.This reduction in dimensions allows a high flux rating to be produced without the intensity of the magnetizing current being disproportionate to the normal current at high speed. The efficiency of this motor is particularly high and its slip at low speeds significantly lower than the values usually recorded.
FIG. 3 represents the series coupling of the circuits s1, s2 of the stator windings below the synchronism of a three-phase secondary machine and FIG. 4 the coupling <in parallel above the synchronism.
The coupling change takes place through the synchronism speed according to the diagram of FIG. 5, representing a single phase. It is actuated by the brush control axis. This diagram avoids breaking the secondary circuit and allows the use of inexpensive contactors. Connections are made in the following order:
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by increasing the speed: closing of 2 openings of 1. decreasing the speed: closing of 1 opening of 2 As the coupling change takes place synchronously, the speed variation is absolutely continuous.
In the case of intermittent operation as a generator, for example for braking the machine driven by shifting the brushes, the circuits of the stator windings are left coupled in parallel. In this way, the adjustment margin below synchronism is exceptionally increased, which makes it possible to brake by recovery up to about a third of the synchronism speed in the case of variation from 1 to 3.