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UN MOTEUR ELECTRIQUE A COURANT ALTERNATIF.
Par suite ae son coût ae production moindre, de la fa- -cilité avec laquelle il est transformé et transporté à dis- -tance le courant alternatif est de plus en plus préféré au courant continu .
Cependant ce dernier est'encore généralement requis lorsqu'on doit utiliser des moteurs à vitesse variable et en particulier lorsque deux fils seulement sont disponibles pour amener le courant à ces moteurs comme c'est le cas par exem- -ple dans les installations de traction .
Les moteurs à vitesse variable sont utilisés dans les industries métallurgiques ,du papier ,du textile, dans l'indus- -trie charbonnière,pour les appareils de levage,les ventila- -teurs etc
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t'.fjjJtM Les moteurs accourant alternatif connus dans l'art anté- <\ -rieur présentent une vitesse de rotation liée d'assez près à la fréquence du courant alternatif . On ne peut règler leur vitesse qu'au prix d'inconvénients trop connus pour qu'il soit nécessaire de les décrire en détail. Nous nous bornerons à rappeler brièvement les principaux .
Les seuls moteurs à courant alternatifs connus de l'art antérieur qui soient réellement conçus pour fonctionner à
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différentes vitesses sont les moteurs @ collecteurs,ils sont d'une construction similaire celle des moteurs à courant continu . De tels moteurs coutent cher et nécessitent beaucoup d'entretien . Ces moteurs sont délicatq . Ils ne peuvent être construits que pour des puissances relativement faibles et des tensions relativement basses.
C'est pourquoi lorsque des moteurs de grande puissance et souvent alimentés @ des tensions élevées,doivent travail- -ler à des vitesses variables on utilise des moteurs asynchro- -nes triphasé à rotor bobiné et la variation de vitesse dési- -rée est obtenue grâce des résistances réglables insérées dans les enroulements rotoriques, Ces moteurs travaillent évidemment dans des conditions de rendement déplorables .
L'appareillage nécessaire est d'un entretien et d'un maniement difficiles .Cependant cette solution est encore souvent pré- -férée à celle de combinaison de machines connues sous les noms de groupe Leonard, groupe Ilgner etc .. D'autres solu- -tions incomplètes du problème consistent à faire varier le nombre de pôles ou utiliser des montages en cascades .
Mais c'est en traction surtout que l'utilisation du courant alternatif est difficile malgré le grand intérêt qu'il présente .
En effet le seul courant alternatif pratiquement uti- -lisable dans les installations de traction est le courant monophasé parce que son transport n'exige comme celui du courant continu que deux conducteurs lesquels sont le rail d'une part et le fil de trolley d'autre part .
Or les moteurs monophasés connus de l'art antérieur outre qu'ils ne sont pas à vitesse réglable présentent l'in- -convénient capital d'être incapable de démarrer sans avoir été préalablement lancés . Pour y remédier on a pourvu cee moteurs de rotors bobinés temblables aux induits des moteurs à courant continu .
Les moteurs à collecteurs ainsi constitués sont auto- dérarreurs et à vitesse réglable mais outre qu'ils sont d'un cout élevé ils sont de construction délicate,dun entretien
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difficile et malaisés à réaliser pour des puissances rela- -tivement élevées .
Or en traction les conditions d'emploi du matériel sont particulièrement sévères .
La distribution du courant par deux conducteurs seulement est également la plus répandue pour la fourniture du courant aux particuliers . Comme elle se fait presque partout en oou- -rant alternatifles moteurs utilisés dans les appareils electro ménagers sont des moteurs monophasés à collecteurs (pour les aspirateurs,cireuses etc..) dont nous avons déjà cité les inconvénients ou parfois des moteurs asynchrones monophasés (pour les machines à coudre par exemple ) qu'il faut alors lancer à la main .
Les inconvénients rappelés ci dessus des moteurs asyn- -chrones monophasés et polyphasés connus de l'art antérieur et dans leurs formes les plus simples (moteur à rotor à cage d'écureuil et moteur à rotor bobiné ) c'est à dire d'une maniè- -re générale leur manque de souplesse au point de vue réglage de la vitesse et de plus pour les moteurs monophasés leur incapacité à démarrer, proviennent de ce que leur conception est basée sur l'utilisation du champs magnétique tournant.
Or la vitesse de rotation d'un champs magnétique tournant est exactement liée à la fréquence du courant d'alimentation.'. n'autre part le champs magnétique tournant qui existe dans le moteur polyphasé des sa mise sous tension permet à ce moteur de démarrer sans intervention extérieure,tandis que dans le moteur monophasé il n'apparait que pour une certaine vitesse du rotor ce qui explique que ce moteur ne peut démarrer tout seul .
Il est vrai qu'on le muni parfois d'enroulements au- -xiliaires lesquels ,avec l'aide de résistances,self ou con- -densateurs appropriés assurent dès la mise sous tension la production d'un champs tournant elliptique .
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Cet artifice ne peut d'ailleurs être utilisé que pour des moteurs de faible puissance .
Dans les moteurs monophasés connus de l'art antérieur sous le non: de moteurs à répulsion on obtient un couple de démarrage àpartir d'une vitesse nulle en produisant une certaine inclinaison du champs de réaction d'induit sur le champs inducteur grâce au collecteur dont ces moteurs sont pourvus,mais comme nous le rappelons plus haut,on sait quels sont les multiples inconvénients résultant de la néces- -sité du collecteur . Dans l'art antérieur on ne connait pas d'autre moyen que l'emploi du collecteur pour obtenir dans ces Dot eur s, une inclinaison du champs de réaction d'induit sur le champs inducteur .
L'objet de la présente invention est un moteur alimenté en courant alternatif monophasé dépourvu de collecteur et dans lequel le couple moteur est obtenu à partir d'une vitesse de rotation nulle gràce au fait caractéristique que le champs de réaction d'induit est incliné par rapport au champs alternatif de l'inducteur ,ces deux champs étant approximativement en phase dans le temps . La. production de la composante trans- -versale du champs de reaction de l'induit y est obtenue simplement par l'emploi d'enroulement d'induit réalisant cet- -te condition distinctive et d'une disposition appropriée de l'inducteur .
Le moteur de la présente invention est simple et robus- -te .En outre il présente sur ceux de l'art antérieur trois avantages essentiels : 1 auto démarrage sans l'aide d'enroulement auxiliaire ni de collecteur.
2 couple de démarrage très élevé .
3 vitesse réglable .
Un autre objet de la présente invention est l'appli- -cation à des moteurs mono ou polyphasés connus de l'art antérieur ,des enroulements d'induit entrant dans la construc- -tion de l'une ou l'autre forme de réalisation du moteur de l'invention et qui ont la propriété distinctive de produire un champs alternatif de réaction incliné par rapport au
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champs alternatif inducteur . Les deux champs étant situés dans des plans perpendiculaires à l'arbre du moteur et l'inclinaison restant dans le même sens pendant la rotation de la partie tournante .
L'application aux moteurs de l'art antérieur,de tels enroulements seuls ou superposés aux enroulements normaux de l'induit permet de modifier leurs caractéristiques de fonc- -tionnement de manière à atteindre le résultat cherchée par exemple l'augmentation du couple de démarrage .
Un troisième objet de la présente invention est la réalisation de moteurs alimentés en courant alternatif polyphasés en accouplant bout à bout un nombre de moteurs conformes à l'invention correspondant au nombre de phases.
Enfin un quatrième objet de l'invention est l'utilisation du nouveau moteur comme génératrice asynchrone .
La figure 1 des dessins accompagnant la description suivante représente le schema développé en plan d'une forme de réalisation préférée d'un enroulement d'induit du moteur faisant l'objet de l'invention .
Pour fixer les idées nous supposerons que comme dans les moteurs monophasés à cage d'écureuil connus de l'art antérieur l'inducteur est fixe et entoure l'induit mobile du type tambour . Chaque encoche de l'induit comprend 3 barreaux A , B et C entourés chacun d'isolant. Ces barreaux sont rac- -cordés à ceux des encoches voisines de manière à former des boucles a,b,c,d,e,f,dont les extrémités a et f sont respec- -tivement raccordées aux deux couronnes R et T isolées de la-masse .
Les flèches dessinées sur les barreaux indiques le sens relatif des courants qui les parcourent.Les poles in- -ducteurs X ou Y sont schématisas par des rectangles en trait pointillé .On voit que les deux barreaux B et C d'une même encoche sont traversés par un courant de sens contraire à celui du barreau A .
Les courants circulant dans les barreaux A et C c'est à dire correspondant aux branches cd et ef de chaque boucle produisent la composante du champs de réaction d'induit directement opposé au champs inducteur.
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Les courants circulant dans les barreaux B produisent la composante transversale du champs de réaction d'induit ..
En effet les courants circulant dans les barreaux B sont tous de même sens sous un pôle inducteur et de sens inverse sous un pole de nom contraire .
Par conséquent l'axe du champs magnétique qu'ils produi- -sent coincide approximativement avec le milieu de la dis- -tance séparant deux poles consécutifs de noms contraires .
Une autre explication bien simple et directe de la production du couple moteur dans cette forme de realisatioh du moteur faisant l'objet de la présente invention est la suivante :
On sait que lorsqu'un circuit fermé est soumis à un champs magnétique alternatif le courant induit qui s'y dé- -veloppe tend à le¯faire déplacer ou à le déformer de manière à diminuer le flux embrassé par lui . C'est ainsi que les barreaux A et n de chaque circuit b c d e f sont soumis à des forces tendant à les rapprocher l'un de l'autre de ma- -niôre à diminuer le flux embrassé par ce circuit .Ces forces égales et opposées s'équilibrent donc .
Mais les barre aux B parcourus par des courants de même sens que les barreaux C situés dans les mêmes encoches ,sont sollicités par le champs magnétique inducteur exactement cornue ces derniers et les forces qui s'exercent sur eux ne sont pas équilibrées par d'autres .
Ce sont les forces s'exerçant sur ces barreaux qui pro- -duisent donc le couple moteur .Le sens suivant lequel elles tendent à faire tourner le rotor est évidemment celui de bar- -reau B vers barreau A faisant partie de la même boucle .Par conséquent le sens de rotation du moteur ne dépend que du coté par lequel se fait la fermeture de la boucle.
L'induit en tambour muni des enroulements représentés à la figure 1 est utilisé avec un inducteur bi ou multipolaires semblable à celui du moteur monophasé ordinaire connu de l'art antérieur.
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La vitesse de rotation d'un tel moteur peut être changée soit en faisant varier la tension appliquée à l'inducteur,soit en modifiant le nombre de pole inducteur en circuit .
La figure 2 des dessins accompagnant le présent mémoire représente schématiquement un induit mobile type tambour vu de coté c'est à dire suivant son axe de rotation et pourvu d'une
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Les bobines M de conducteurs isolés sont constituées sous forme de cadres rectangulaires dont deux cotés parallèles , généralement les plus longs sont placés dans les encoches de l'induit .
Les bobines N également de conducteurs isolés sont situées dans des plans perpendiculaires aux plans des bobines M. C'est à dire dans des plans diamétraux .Un de leurs cotés au moins traverse l'induit parallèlement à l'axe de rotation tandis que le coté parallèle est disposé dans l'encoche située à égale distance des encoches contenant deux des cotés de la bobine M.
L'induit comporte un certain nombre de jeux de bobines M et N .Les bobines d'un même jeu sont raccordées l'une à l'autre en circuit fermé et d'une manière identique pour tous les jeux de bobines .Tl est facile de se rendre compte que lorsque l'un de ces jeux de bobines est soumis à un champs inducteur;le champs de réaction dû au courant induit est incliné par rapport au champs inducteur.
En effet la composante du champs de réaction due au courant circulant dans la bobine M est directement opposée à celle du champs inducteur lorsque ce dernier est perpendi- -culaire au plan de cette bobine tandis que la composante due aux courants parcourant la bobine N connectée en série avec la première est perpendiculaire au champs inducteur.
Lorsque l'induit du moteur de l'invention est pourvu d'enroulements réalisés suivant la figure 2 et la description qui en est donnée ci dessus, l'inducteur est de préférence
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'" wt' conçu de telle sorte que les bobines N n'embrassent qu'un 1 1 flux inducteur minimum P4yW'"""" zip àjh ' 1-
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A la figure 3 on a représenté le principe d'une forme de réalisation répondant à cette condition .L'induit y est divisé en deux parties et T, semblables pourvues chacune de bobines M et N disposées de la même façon sur l'une et l'autre . Ces deux parties d'induit sont reliées l'une à l'autre par une pièce en métal magnétique\(. L'inducteur I est en forme de fer à cheval .
Le circuit magnétique d'un tel moteur est donc situé dans un plan passant par l'axe de rotation .
Le sens de rotation d'un moteur pourvu d'enroulements conformes , ceux de la figure dépend du sens d'enroulement des bobines M par rapport à celui des bobines correspondan- -tes N. En raccordant les extrémités de ces enroulements à des bagues isolées montées sur l'arbre du moteur,comme dans les machines connues de l'art antérieur,on peut renverser le sens de marche en permutant les connections du raccorde- -ment entre les bobines M et N.
Les enroulements induits peuvent également être placés sur un induit fixe l'inducteur étant alors mobile . Cette disposition permet alors plus aisément de permuter les rac- -cordements entre les bobines M et N en vue de renverser le sens de rotation ou en vue de régler la vitesse par l'inser- -tion de réactance dans les circuits de ces bobines . nfin si le changement du sens de rotation n'est pas nécessaire-chaque jeu de bobine N et N peut être remplacé par une seule bobine fermée sur elle même dont un coté est placé dans une encoche de l'induit des figures 2 ou et dont l'autre coté parallèle traverse de part en part l'induit , les plans de ces bobines étant disposés oblique- -ment, tous dans le même sens.,par rapport aux plans diamé- -traux passant par les cotés placés dans les encoches .
Sans sortir du cadre de l'invention .on peut appliquer tout autre enroulement ayant la propriété de faire dévier
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le champs de réaction , cette propriété n'étant pas exclu- -sive à ceux représentés aux figures 1 et 3 .
Rentrent également dans le cadre de l'invention les applications aux moteurs connus de l'art antérieur,des enrou- -lements possédant la dite propriété en vue d'obtenir les résultats qui découlent de cette propriété .
Ainsi on sait que le moteur asynchrone triphasé de l'art antérieur et en particulier celui dit à rotor en court circuit ou à cage d'écureuil possède un couple de démarrage relativement faible . Ceci est du au fait bien connu que pour une vitesse nulle ou faible la fréquence des courants induits par le champs tournant inducteur dans les enroule- -ments induits,dont la résistance est faible,donne lieu à un champs tournant de réaction d'induit presqu'en opposition avec le champs inducteur .
Le couple de démarrage de ce moteur peut être considérablement augmenté en remplaçant la cage d'écureuil par les enroulements de la figure 1 des dessins accompagnant la présente note et en les disposant de manière à ce que pour une vitesse nulle le champs de réaction soit dévié d'un certain angle dans le sens de la rotation de l'induit et fasse avec le champs inducteur un angle aussi voisin que possible de 90 électriques .
Cette forte augmentation du-couple au démarrage n'a donc évidemment lieu dans cet exemple d'application que pour un sens de rotation déterminé .