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W1ACHIllliS 1LECTRIQUII DU TYPE à11TàDYX& TI?AIVTSF0EIIdT UN COURAIT CONTIIW D'INTENSITE CONSTANTE EN COURANT CONTINU d'INTENSITE CONSTANTE DE VALEUR DIFFERENTE.
La présente invention est relative aux machines insérées dans une distribution série où tous les appareils d'utilisation sont connectés en série les uns avec les autres pour former un circuit unique alimenté par une gê- nératrice ou par plusieurs génératrices débitant du courant continu à intensité substantiellement constante, désigné Y.
Cette valeur de courant peut ne pas convenir à certains des appareils alimentés, par exemple, elle peut être'trop forte pour des appareils exigeant une faible puissance ; donc ces appareils sont branchés directement dans le circuit sous le courant Y, ils doivent être proté-
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trices insérées dans le circuit série principal appelé circuit primaire, traversé par la courant Y et alimentant en courant à intensité constante y, d'autres circuits que nous appellerons circuits secondaires* L'objet de cette invention est de fournir les moyens de construire des machines électriques simples et efficaces permettant de réaliser la transformation de courants désirée.
La machine objet de cette invention est une métadyne- Une métadyne est essentiellement une machine rotative à courant continu ayant un rotor portant des enroulements et des collecteurs comme une dynamo usuelle et 'Un stator offrant un chemin de faible réluctance aux flux créés par les ampères-tours du rotor! deux jeux de balais sont généralement utilisés, le courant traversant chaque jeu crée dans le rotor, par ses ampères-tours, un flux induisant une force électromotrice entre les balais de l'autre jeu; un jeu appelé balais primaires est traversé par le courant appelé primaire et est relié au réseau primaire fournissant l'énergie;
l'autre jeu appelé balais secondaires est traversé par le courant appelé secondaire et est connecté au réseau secondaire* Le stator de la métadyne peut porter des enroulements qui permettent de modifier son fonctionnement électromagnétique suivant des caractéristiques convenant particulièrement aux applications désirées*
La métadyne objet de cette invention est une tonne perfectionnée de la machine d'origine et est pourvue de trois jeux de balais; un premier jeu a ses balais, appelés balais primaires, connectés au circuit primaire traversé par le courant primaire Y; un second jeu a ses balais, appelés balais secondaires, connectés au circuit secondaire ou aux circuits secondaires traversés par le courant secondaire y ou les courants secondaires yl, y2, ... yn dans le cas où il y a plusieurs réseaux secondaires distincts;
enfin un troisième jeu a ses balais, appelés balais tertiaires, traversés par un courant désigné z appelé courant tertiaire qui crée le flux induisant la force électromotrice fournie au circuit secondaire ou aux circuits secondaires*
Dans la métadyne objet de la présente invention, les balais tertiaires sont maintenus sous une différence de potentiel constante, essentiel- lement induite par un flux créé par la somme algébrique des ampères-tours du rotor dus au courant primaire Y et au courant secondaire y ou aux courants secondaires yl, y2, yn.
Comme la différence de voltage entre les balais tertiaires est constante, les flux ci-dessus mentionnés doivent nécessairement être constants
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si l'on suppose que la vitesse de rotation de la métadyne est elle-même constante; donc la somme des ampères-tours qui créent ce flux est elle-même constante et comme le courant primaire Y est constant, le courant secondaire y est lui-même constant. Dans le cas de plusieurs circuits secondaires, une relation linéaire définie des courants secondaires yl, y2, yn est maintenue constante.
Se référant aux dessins annexés, on voit figure 1 et figure 2 le principe général de l'invention, la première figure représentant un seul circuit secondaire, et la deuxième deux circuits secondaires; la figure 5 montre une disposition particulière des balais primaires et secondaires; la figure 4 montre une métadyne avec deux circuits secondaires d'une disposition différente de celle représentée figure 2) la figure 5 étant une variante de la figure 1, la métadyne étant munie d'un collecteur unique au lieu de deux collecteurs comma figure 1 ; lesfigures 6, 7, 8 et 9 montrent des arrange- ments pour maintenir la vitesse de la métadyne constante, la figure 9 donnant aussi un schéma complet dea dispositifs de démarrage et d'arrêt de la métadyne ;
les figures 10 et 11 donnent deux variantes de la disposition complète, les balais tertiaires étant maintenus à une différence de voltage substantiellement égal à zéro.
La métadyne 1 de la Fig.1 est pourvue de deux enroulements de rotor séparés, chacun d'eux étant relié à un collecteur- Le courant primaire Y entre dans l'enroulement primaire du rotor à travers les balais b et d diamétralement opposés pendant que le courant secondaire y alimentant la charge 2 est fourni par l'enroulement secondaire du rotor à travers lés balais b' et d', l'axe de commutation du courant primaire coïncidant avec l'axe de commutation du courant secondaire* Le courant tertiaire z antre dans l'enroulement secondaire du rotor à travers les balais a' et c' diamétralement opposés, l'axe de commutation tertiaire étant, électriquement, perpendi.. culaire aux axes de commutation primaire et secondaire* Les balais tertiaires a' et c' sont reliés au réseau 3,3 à courant continu à voltage constant;
par conséquent, le flux créé par les ampères tours primaires et secondaires du rotor doivent être constants car ce flux doit induire la force contre-électro motrice tertiaire, la vitesse de la métadyna étant supposée constante* Le
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à leur tour, les ampères-tours secondaires sont constants et le courant y l'est également comme il est désire* Au contraire, le courant tertiaire z varie et crée par ses ampères-tours de rotor la flux nécessaire pour induire, entre les balais secondaires, le voltage exigé par la charge et, simultané- ment, entre les balais primaires, la force contre électromotrice absorbée par le circuit primaire*
Dans la figure 1, les balais tertiaires sont montrés s'appuyant sur 1'enroulement secondaire de rotor mais ils peuvent, aussi bien, s'appuyer sur l'enroulement primaire du rotor,
au môme sur un enroulement de rotor sé- paré, cela ne modifiant en rien l'opération principale de la machine-
La figure 2 montre un arrangement similaire mais les circuits secondaires y figurent au nombre de deux et les edeux charges distinctes 2 et 4 sont connectées entre un balai secondaire et un balai tertiaire rappe- lant ainsi la "connexion en huit" déjà décrite dans des brevets antérieurs relatifs à la métadyne.
Quoique la disposition mutuelle la plus convenable des balais pour la majorité des cas d'application soit celle montrée aux figures 1 et a, de nombreuses autres dispositions peuvent être adoptées qui restent dans l'esprit de la présente invention* Ainsi, la figure 3 montre les axes de commutation primaire et secondaire légèrement décalés l'un par rapport à l'autre permettant ainsi l'emploi de pôles de commutation primaires et secondaires éventuellement séparés; la figure 4- Montre aussi une autre disposition des balais secondaires b'd', b"d" alimentant deux circuits se- condaires différents avec deux charges différentes 2 et 4.
Les figures ci-dessus font état de deux enroulements de rotor, un pour le courant primaire, l'autre pour ie courant secondaire- Quelquefois, les conditions de fonctionnement permettent de combiner les deux enroulements du rotor en un seul comme montré figure 5 où les balais primaires et les balais secondaires sont aussi combinés en un jeu unique* Il est important de noter que, dans ce cas, le rotor est traversé seulement par la différence des courants primaire et secondaire, les courants Y et y étant généralement de sens opposés- pour maintenir la vitesse constante, on peut adopter générale- ment n'importe laquelle des dispositions utilisées à cet effet et décrites dans les brevets déjà. connus relatifs à la métadyne.
En particulier, il peut être fait usage drune dynamo régulatrice- Dans la figure 6, la dynamo @
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régulatrice est représentée en 5 et c'est une dynamo shunt tournant à sa vitesse critique et opposant sa tension à celle du réseau 3,3. Le courant fourni ou absorbé par la dynamo régulatrice traverse 1'enroulement régulateur 6 du stator de la métadyne disposé de telle sorte qu'il crée un couple par son action électro-magnétique sur les courants du rotor et préférablement sur les courants primaire et secondaire comma montré sur la figure* La figure7 donne une autre disposition, où la dynamo régulatrice 5 est une dynamo série connectée à l'enroulement régulateur 6.
La résistance du circuit de la dynamo régulatrice est telle que l'on obtient un établissement du courant exactement à la vitesse normale désirée; en d'autres termes, la vitesse critique de la dynamo série génératrice 5 est rendue égale à la vitesse normale désirée* Alors que dans le cas de la figure 6, le courant de la régulatrice peut avoir deux sens, c'est-à-dire un sens positif pour créer un couple accélérateur et un sens négatif pour créer un couple résistant, dans le cas de la figure 7, la dynamo série régulatrice crée seulement un courant de sens négatif et un couple négatif, d'où la métadyne doit 'être munie d'un en- roulement de champ de stator créant un fort couple positif en vue de permettre le réglage- Dans la figure 7,
l'enroulement 7 traversé par le courant Y +crée un tel couple positif élevé*
Dans la figure 8, la dynamo régulatrice 5 est en opposition avec une petite dynamo 9 appelée èdynamo base" généralement très saturée et créant un voltage qui varie aussi peu que possible avec la vitesse; le courant de la régulatrice traverse l'enroulement régulateur 6 de la métadyne 1.
Dans la marne figure 8, un enroulement 8 est montré, créant des ampères-tours dans le même sens que les ampères-tours de rotor du courant tertiaire z, réduisant ainsi la valeur de ce courant tertiaire fourni par le réseau à voltage constant 3-3. Le même but est obtenu par l'addition de l'enroulement 16 créant des ampères-tours de marne sens que les ampères-tours de rotor du courant tertiaire z dans le cas où l'enroulement 16 n'existerait pas; cet enroulement est connecté aux balais b d fournissant le voltage exigé par la charge 2.
Par l'action des enroulements 8 et 16, l'importance du courant tertiaire z peut être fortement réduite, il s'en suit que ce courant peut
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lament 6 traversé par le courant régulateur fourni par la dynamo régulatrice 5 est encore l'enroulement régulateur qui équilibre le couple résultant à la valeur strictement nécessaire pour maintenir le groupe à la vitesse normale.
Le schéma de la figure 9 inclut quelques améliorations complé- mentaires: sur le stator de la métadyne, un enroulement 10 est disposé, traversé par le courait primaire Y et ayant son axe magnétique en ligne avec les ampères-tours primaires du rotor* Le nombre de tours de cet enrou- lement et ses connexions modifient, évidemment, la valeur du rapport constant des intensités des courants Y et y. Le même effet est obtenu par un enroulement de stator ayant le marne axe magnétique mais traversé par le courant secondaire y.
Finalement, un effet analogue mais plus limité est provoqué par 1'enroulement 11 ayant le marne axe magnétique et qui est à excitation Indépendante*
La métadyne porte de plus en enroulement7 traversé par le courant primaire et créant un couple accélérateur par son action électro-magnétique sur les ampères-tours primaires et secondaires du rotor. Donc, pour la mise en marche de la métadyne, il suffit d'ouvrir l'interrupteur 12; la métadyne démarre et atteint la vitesse normale à laquelle est doit fonctionner ; la fermeture de la clef 12 détermine l'arrêt de la métadyne.
La figure 10 montre une variante à la disposition représentée figure 9 ; ladifférence principale consiste dans la mise en court-circuit des balais a' et c', la différence de voltage constante appliquée aux balais tertiaires est ici zéro.
Dans la figure 8, la dynamo base 9 est excitée par une bobine connectée au réseau à voltage constant 3-3; dans la figure 9, la dynamo base est une dynamo shunt et enfn, dans la figure 10, cette dynamo est excitée par une bobine traversée par le courant primaire constant Y.
La figure 11 montre une disposition très semblable à celle de la figure 10 dont elle ne diffère qua par l'addition des deux enroulements de stator 14 et 15 ; lepremier est traversé par le courant tertiaire z et in- duit une force électromotrice entre les balais tertiaires a' et s'opposant au courant tertiaire z; ce dernier est traversé par la courant secondaire y et induit une force électromotrice entre les balais secondaires b' et d' s'opposant au courant secondaire. Ainsi le fonctionnement de la métadyne
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demeure stable*
On peut aisément combiner les divers arrangements ci-dessus décrits ou les modifier tout en demeurant dans l'objet de la présente invention.