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Génératrice à courant continu pour des tensions de consommation plus élevées que les petits voltages, notamment pour installations électriques d'avions.
L'invention concerne une génératrice à courant continu pour des tensions de consommation plus élevées que les petits vol- tages, dont la tension aux bornes est réglée par une influence exercée sur son enroulement d'excitation, notamment pour installa- tions électriques d'avions.
Les installations de distribution d'électricité de véhi- cules tels que les automobiles, ainsi que celles des avions, fonctionnaient jusqu'à présent avec des petits voltages, né,dépas- sant généralement guère 24 volts. Pour régler la tension des géné- ratrices pour ces petits voltages, entrainées par les moteurs de l'automobile ou de l'avion, on connaît des régulateurs à l'aide
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desquels on peut régir les opérations de réglage à petit voltage, par exemple des régulateurs électromagnétiques à contacts, qui par exemple dans le cas d'une génératrice shunt à auto-excitation influent sur l'enroulement en dérivation en ouvrant et en fermant leurs contacts.
Dans ce cas les contacts du régulateur électroma- gnétique sont intercalés dans le circuit de l'enroulement d'exci- tation et s'ouvrent et se ferment sous la dépendance de la tension aux bornes de la génératrice. Généralement, ils connectent pério- diquement une résistance en série avec l'enroulement d'excitation et le mettent en court-circuit. Le courant d'excitation, parfois intense, traverse ainsi les contacts.
On sait que sur les contacts s'ouvrant et se fermant alors qu'ils sont parcourus par un courant où alors qu'ils sont sous tension, des arcs électriques se produisent aussitôt que le courant ou la tension dépasse une certaine valeur limite, et que ces arcs électriques fatiguent considérablement les contacts.
Cette fatigue est d'autant plus grande que le courant et la ten- sion sont plus intenses.
Avec les génératrices shunt précitées il était usuel de connecter l'enroulement d'excitation en dérivation aux balais de la génératrice, c'est-à-dire de le faire fonctionner sous la ten- sion aux bornes de la génératrbe. Par suite, dans ce montage, la tension aux bornes de la génératrice règne sur les contacts du ré- gulateur électromagnétique de tension précité. Toutefois, le montage dans lequel l'enroulement d'excitation fonctionne sous la tension aux bornes de la génératrice ne peut être conservé que tant que la tension aux bornes de la génératrice demeure dans les limites des petits voltages, c'est-à-dire dans les limites des tensions à régir à l'aide des régulateurs précités pour petits voltages.
Si des tensions plus élevées étaient appliquées aux contacts, elles auraient pour effet d'user rapidement les contacts et de rendre inutilisable prématurément le régulateur de tension.
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L'accroissement continuel des puissances électriques, requises notamment sur les avions, oblige à adopter des tensions de consommation notablement supérieures aux petits voltages utilisés jusqu'à présent. Toutefois, d'âpres ce qui précède, on ne pourrait plus employer sous ces tensions, avec le montage des enroulements d'excitation qui était utilisé jusqu'ici, les régulateurs de tension à petit voltage qui en soi sont cependant d'un fonctionnement très sûr.
Suivant l'invention, on adopte pour l'enroulement d'excitation une tension propre à être régie à l'aide de régulateurs de tension pour petits voltages. On obtient ainsi l'avantage que les régulateurs à petit voltage, ayant fait leurs preuves et assurant un réglage parfaitement sûr de la tension, puissent être employés aussi dans des installations de distribution d'électricité à tensions de consommation plus élevées ou à tensions plus élevées aux bornes de la génératrice. Notamment avec les génératrices à auto-excitation, ceci présente l'avantage qu'on peut, sans devoir augmenter le poids de la génératrice, employer un régulateur de tension de faible poids, étant donné que les régulateurs de tension à petit voltage, notamment les régulateurs électromagnétiques à contacts, ont un poids relativement très faible.
Les dessins annexés représentent deux exemples d'exécu- tion de l'invention. Dans les dessins:
Fig. 1 montre une génératrice à courant continu excitée en dérivation, comportant un balai auxiliaire pour l'enroulement d'excitation et
Fig. 2 montre une génératrice à courant continu excitée en dérivation, à l'induit de laquelle on prend du courant alterna- tif.
Sur la fig. 1, le stator 1 d'une génératrice à courant continu excitée en dérivation, qui est entraînée à vitesse variable par un moteur d'avion, non représenté, comporte des pôles princi- @
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paux 2 et des pôles de commutation 3. Les pôles principaux 2 portent un enroulement d'excitation en dérivation 4, les pôles de commutation 3 un enroulement 5 parcouru par le courant principal.
Sur le collecteur 6 d'un induit 7 de la génératrice frottent deux balais principaux 8, 9 et un balai auxiliaire 10.
L'enroulement d'excitation 4 de la génératrice est connecté d'une part au balais 8 et d'autre part, par l'intermédiaire de contacts 11,12 d'un régulateur électromagnétique à contacts 13, au balai auxiliaire 10.
Le régulateur à contacts 13 est constitué par une équerre magnétique 14 à noyau magnétique 15 portant une bobine en dériva- tion 16 et par une armature 17 qui est suspendue au moyen d'une lame de ressort 18 à la branche verticale de l'équerre magnétique 14 de manière que lorsque le noyau 15 est excité il puisse attirer cette armature. Le contact 11 est fixé sur l'armature 17. En regard de lui est disposé le contact 12 fixé avec interposition d'isolant sur l'équerre magnétique. La bobine en dérivation 16 est raccordée à la ligne de réseau partant des balais principaux 8, 9 de la génératrice, c'est-à-dire qu'elle est alimentée par la tension aux bornes de la génératrice.
Par contre, les contacts 11, 12 sont montés directement en série avec l'enroulement d'excitation 4 de la génératrice, de sorte qu'ils opèrent sous la tension régnant dans l'enroulement d'excitation 4. Sur les contacts 11, 12 est branchée en parallèle une résistance 19. A partir du balai princi- pal 9, une batterie d'accumulateurs 21 et un consommateur de cou- rant 22 peuvent être reliés à la génératrice par l'intermédiaire de l'enroulement 5 des pôles de commutation ainsi que d'un inter- rupteur électromagnétique automatique de charge 20 représenté schématiquement. Le conducteur de retour partant de la batterie et du consommateur de courant mène au: balai principal 8.
Comme on l'a déjà fait remarquer, l'enroulement 16 du régulateur électromagnétique 13 est excité par la tension totale aux bornes de la génératrice. Sur les contacts 11, 12, par contre,
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ne règne que la tension de l'enroulement d'excitation 4, étant don- né qu'ils sont montés directement en série avec celui-ci. Cette tension pour l'enroulement d'excitation 4 de la génératrice est choisie de manière qu'on puisse régir sous son action des opéra- tions d'enclenchement et de déclenchement exécutées sur les contacts 11, 12. La tension appliquée à l'enroulement d'excita- tion 4 est d'environ 30 volts. La tension aux bornes de la géné- ratrice peut par contre être de 110 volts.
On obtient la tension de l'enroulement d'excitation notablement réduite en comparaison de la tension aux bornes, du fait que l'enroulement d'excitation est connecté à un des balais principaux 8 et au balai auxiliaire 10 que l'on dispose sur le collecteur 6 de telle sorte que la tension requise pour l'enroulement d'excitation 4 soit prise entre les balais 8 et 10. Le collecteur 6 de l'induit 7 fait ainsi office de potentiomètre pour l'enroulement d'excitation 4.
La génératrice comporte des pôles de commutation 3 qui servent notamment à empêcher une distorsion du champ, gênant par- fois les opérations de réglage automatique simples. L'enroule- ment d'exeitation4fonctionne ainsi constamment sous une tension exempte de distorsion. Le réglage de la tension est assuré exclu- sivement par le régulateur à contacts électromagnétique 13. Ce réglage automatique est opéré de manière connue comme suit : à partir d'une tension déterminée de la génératrice, tournant à des vitesses variables, tension sous laquelle est excité l'enroule- ment 16 du régulateur à contacts 13, ce régulateur ouvre et ferme périodiquement les contacts 11, 12, de sorte que la résistance 19 est alternativement connectée en série avec l'enroulement d'exci- tation 4 de la génératrice et court-circuitée.
Ceci a pour effet de maintenir constante la tension de la génératrice malgré les variations de la vitesse de rotation.
Grâce au choix et au montage nouveaux de l'enroulement shunt il est devenu possible, malgré la tension aux bornes de la génératrice, trop élevée pour le régulateur à contacts pour
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tension réduite, d'effectuer le réglage de la tension de cette génératrice à l'aide de ce régulateur à contacts à petit vol- tage. De cette façon les régulateurs à contacts à petit voltage, ayant fait leurs preuves, qui comme tels ont un fonctionnement sûr, une construction simple et un faible poids, demeurent uti- lisables pour des installations de distribution de courant ayant toute tension voulue aux bornes du consommateur.
Le nouveau montage de l'enroulement d'excitation entre un lalai principal et un balai auxiliaire ne doit pas être con- fondu avec les dynamos d'éclairage "à trois balais" connues pour automobiles, dans lesquelles, comme on le sait, on tire profit, à dessein, de la distorsion du champ, qui augmente avec les vitesses de rotation croissantes. Avec ces dynamos connues, la tension aux extrémités de l'enroulement -d'excitation et partant aussi la tension aux contacts du régulateur électromagnétique à contacts, si celui-ci est employé supplémentairement pour ces dynamos, varie sensiblement entre la tension aux bornes de la génératrice et des tensions inférieures qui s'établissent aux vitesses de rotation élevées par suite de la distorsion du champ.
Dans le nouveau montage, par contre, on prend au collecteur de la génératrice, pour l'enroulement d'excitation, tout en recourant à des mesures empêchant la distorsion du champ, une tension déterminée qui est choisie de manière que la fatigue des contacts du régulateur électromagnétique de tension, montés en série avec l'enroulement d'excitation, soit maintenue dans les limites admises pour les installations à petit voltage des automobiles. Le collecteur de la génératrice sert donc simplement de potentiomètre pour l'en- roulement d'excitation.
La fig. 2 montre un exemple d'exécution dans lequel une tension alternative est prise à l'induit de la génératrice.
Sur les pôles 32 du stator 31 d'une génératrice à courant continu excitée en dérivation, qui est entrainée à vitesse variable par
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un moteur d'avion non représenté, est adapté un enroulement d'excitation shunt 33..L'induit 34 de la génératrice comporte un collecteur 35 et des bagues 36, 37. La tension engendrée par la génératrice est prise au collecteur, par l'intermédiaire de balais 38, 39, sous forme d'une tension continue à laquelle sont raccor- dés par l'intermédiaire d'un interrupteur automatique 40, repré- senté schématiquement, une batterie d'accumulateurs 41 et un con- sommateur de courant 42. La tension continue est supposée, comme précédemment, être de par exemple 110 volts.
Les bagues 36, 37 sont connectées à deux points de l'enroulement de l'induit 34, entre lesquels règne la tension totale de l'induit. Des balais 43, 44 prennent aux bagues 36, 37 la tension alternative engendrée et l'envoient à l'enroulement primaire 46 d'un transformateur 45.
Dans le transformateur 45 la tension totale de l'induit est abaissée au niveau requis pour l'enroulement d'excitation 33.
Cette tension abaissée est prise à l'enroulement secondaire 47 du transformateur 45. Pour une tension continue de 110 volts, la ten- sion alternative totale de l'induit est d'environ 74 volts, tandis que la tension aux extrémités de l'enroulement secondaire 47 peut être de 30 volts, qui est par exemple une tension pour la- quelle conviennent les régulateurs à petit voltage du type pré- cité. L'enroulement secondaire 47 du transformateur 45 est con- necté à un redresseur d'onde complète 48. A ce redresseur sont connectés d'une part une extrémité de l'enroulement d'excitation 33 et d'autre part un contact 49 d'un régulateur électromagné- tique à contacts 50.
Le régulateur à contacts 50 est un régulateur à petit voltage du type du régulateur 13 de la fig. 1 et il est constitué par une équerre magnétique 51 à noyau magnétique 52 portant une bobine en dérivation 53, et par une armature 54 qui est suspendue au moyen d'une lame de ressort 55 à la branche ver- ticale de l'équerre magnétique 51 de manière que lorsque le noyau magnétique 52 est excité il puisse attirer cette armature. L'autre extrémité de l'enroulement d'excitation est connectée au noyau magnétique 52. L'armature 54 porte un contact 56 disposé en regard
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du contact 49 qui à son tour est fixé avec interposition d'isolant sur l'équerre magnétique 51.
La bobine en dérivation 53 est rac- cordée aux conducteurs partant des balais 38, 39 du collecteur 35 et est de ce fait excité par la tension totale aux bornes de la génératrice. Par contre, les contacts 49, 56 sont montés directe- ment en série avec l'enroulement d'excitation 33, si bien que sur ces contacts ne règne que la tension continue abaissée prise au redresseur 48. Une résistance 57 est branchée en parallèle sur les contacts 49,56, fermés dans leur position de repos.
Le réglage de la tension s'opère de la même manière que cela a été décrit avec référence à la fig. 1, savoir qu'à partir d'une tension déterminée de la génératrice la résistance 57 est périodiquement connectée en série à l'enroulement d'excitation 33 et mise en court circuit, par l'ouverture et la fermeture des contacts 49,56.
Comme on l'a déjà fait remarquer, la tension totale aux bornes de la génératrice peut être de 110 volts, tandis que la tension pour l'enroulement d'excitation 33 n'est que de 30 volts.
Cette tension est choisie de manière que les opérations d'enclen- chement et de déclenchement exécutées sur les contacts 49,56 puissent être régies sous cette tension. Avec le montage de la fig. 2 il est donc également possible de régler la tension de génératrices dont les tensions aux bornes sont notablement plus élevées que les petits voltages utilisés à bord des automobiles, à l'aide des régulateurs de tension à petit voltage employée et ayant fait leurs preuves dans ces installations à petit voltage.
Au lieu de régulateurs électromagnétiques à contacts on peut aussi employer d'autres régulateurs de tension à petit voltage, par exemple des régulateurs électromagnétiques à con- tacts en charbon. De même, l'invention n'est point limitée aux génératrices à courant alternatif-excitées en dérivation.