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"Génératrice Electrostatique".
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On. a déjà décrit, notamment dans la demande de brevet N 3oS de ttech1nes électrostatiques aompor- tant des organes mobiles conducteurs dont les parties actives, contrairement à ce qui avait lieu précédemment, présentent une épaisseur notable, le profil de ces parties actives étant par ailleurs déterminé pour assurer une bonne répartition du champ électrostatique c'est à dire pour que le dit champ reste,en chaque point d@ la surface de ces parties, inférieur ou au plus égal à la rigidité diélectrique du milieu isolant en contact avec cette surface en ce point.
La présente invention concerne une génératrice électros- tatique de ce type et a plus particulièrement pour objet un mode de réalisation très simple d'une telle génératrice, particuliè- rement applicable aux dispositifs de faible puissance.
La génératrice conforme à l'invention comporte fonda- mentalement un bgti formé, d'une part, de flasques en matière isolante, d'autre partd'organes fixes conducteurs constitués par des segments cylindriques en nombre pair qui entretoisent ces flasques, bâti dans lequel est monté à rotation un arbre sur lequel -est calé au moins un noyau en matière isolante dont
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le pouvoir diélectrique est faible, de préférence inférieur à 4 et portant à sa périphérie, en regard des organes conducteurs fixes, les organes conducteurs mobiles de la machine, constitués également par des segments cylindriques divisés longitudinalement en au moins deux groupes constituant chacun un rotor de la ma- , chine, à savoir au moins un rotor principal et au moins un ro- , ' tor auxiliaire.
Chacun des dits organes conducteurs mobiles coopère avec-des balais reliés alternativement, pour ceux cor- respondant aux organes formant rotor principal, respectivement à la masse de la machine constituée par une enveloppe métalli- que étanche contenant un milieu de grande rigidité diélectrique et à un conducteur do sortie isolé par rapport à cette nasse et, pour ceux formant rotor auxiliaire, respectivement à l'un des organes conducteurs fixes et à un point de la machine se trouvant à un potentiel pratiquement constant en fonctionne- ment normal.
Les bords actifs des organes conducteurs du rotor principal et des organes conducteurs fixes, au moins dans la région où ceux-ci font face au rotor principale ont une épais- seur marginale au moins égale aux deux tiers de l'épaisseur de gaz séparant un organe conducteur fixe d'un organe conducteur mobile du rotor principal lorsque ces organes sont en regard au moins partiellement tout point de la masseou du conductour de sortie
Comme point de la machine se trouvant à un potentiel pratiquement constant en fonctionnement normal, on peut men- tionner.
Un exemple de génératrice conforme à l'invention est décrit. plus en détail ci-après avec référence aux dessins an- nexés dans lesquels :
Fig . 1 est une vue en coupe schématique axiale d'une génératrice ne comportant qu'un seul rotor secondaire ;
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Fig. 2 est une vue en coupe suivant II-II de fig.l ;
Fig. 3 est une coupe par III-III de fig.l ;
Fig. 4 est une coupe, somblable à celle représentée à la fig.l d'une génératrice comportant deux rotors auxiliai- res.
Fig. 5 montre uno une vue en coupe suivant V-V de fig.4 ;
Fig. 6,7, 8 représentent, à plus grande échelle, des portions de vues en coupe transversale montrant différents profils convenables des organes conducteurs fixes et mobiles de génératrices conformes à l'invention,
Les parties fixes de la génératrice comportent deux flasques 1 et 2, en matière Isolante, portant deux pièces conductrices 3 et 4, par exemple métalliques, en forme de seg- ments cylindriques. Ces pièces limitent un volume cylindri- que à l'intérieur duquel se trouvent les organes tournants.
Ceux-ci comportent un rotor principal, qui fournit l'énergie électrique destinée aux récepteurs et un ou plusieurs rotors secondaires fixés sur le même arbre et fournissant l'énergie électrique nécessaire à l'excitation della génératrice.
Le rotor principal comprend une pièce isolante 5, de forme cylindrique, fixée sur un arbre 6 et qui porte extérieu- , rement deux pièces conductrices 7 et 8, par exemple métalliques, également en forme de segments cylindriques. Ces pièces con- ductrices, qui constituent les transporteurs d'électricité, sont reliées électriquement à des touches conductrices 9 et 10, sur lesquelles frottent des. balais: conducteurs 11 et 12, reliés l'un 4 la masse de l'appareil, formé par un cylindre métallique étanche 13 rempli de gaz comprimé, l'autre à la sortie isolée 14 qui permet de recueillir le courant fourni par la généra-
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tries. Ces liaisons électriques sont assurées respectivement par des conductours 15 et 16 qui peuvent ôtro, par exemple, des fils de diamètre suffisamment élevé.
Lo ou les rotors secondaires comportent les mêmos piè- ces ; seules leurs dimensions peuvent être différentes, en géné- ral plus réduites. Dans la. suite de la description, les organes correspondants dos rotors secondaires et principal seront dési- gnés par les mêmes chiffres, qui seront accentués dans le cas des rotors secondaires.
Une ses caractéristiques do l'invention réside dana le fait que les pièces conductrices fixes 3 et 4, et les transpor- teurs 7 et 8 présentent, sur leurs bords actifs, une épaisseur au moins égale aux deux tiers de l'épaisseur do gaz séparant un organe conducteur fixe d un transporteur quand ceux-ci sont en regard au moins partiellement et que la différence do potentiel entre eux a le valeur la plus grande qu'elle puisse prendre au cours d'un cycle de fonctionnement normal de la machine.
D'autre part, pour éviter dos pertes préjudiciables par la formation d'étincelles, d'aigrottes, d'effluves ou autres phénomènes analo- gues, on donne à cos bords actifs une forme déterminée, de façon connue on elle-même, pour assurer une bonne répartition du champ, conformément à ce qui a été exposé au début da la présente des- cription. Fin obtient ainsi la puissance maxima, déterminée par les capacités rosp ;tives des organes conducteurs fixes et mobiles, la rigidité diélectrique du gaz comprimé et l'épaisseur de gaz sus- mentionnéo.
Il convient, en général, de donner aux organes conduc- teurs fixes et eux organes conducteurs mobiles ou transporteurs une épaisseur marginale sensiblement égale à l'épaisseur de gaz mentionnée précédemment, ou supérieure, leurs bords actifs pou-
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vant présenter un profil tel que celui représenté à la fig.6.
L'épaisseur des pièces conductrices, dans les régions éloignées des bords, peut être quelconque. Si cotte épaisseur est choisie plus petite que l'épaisseur marginale nécessaire, il faut épaissi' progressivement la pièce à l'approche des bords actifs, comme il est représenté en coupe à la fig. 7. Si on choisit, au contraire, comme épaisseur générale des pièces conductrices, une épaisseur supérieure l'épaisseur marginale nécessaire, il suffit de donner aux bords un profil favorable tel que celui qui est figuré en cou- pe dans la figura 8, conformément à ce quia étémentionné plus- haut.
Ces règles concernent particulièrement le rotor principal et les pièces conductrices fixes 3 et 4 dans les régions o@ el- les lui font face ; quand les rotors secondaires n'ont à fournir qu'une puissance insignifiante, comme cela arrive généralement, il n'est pas indispensable de les leur appliquer strictement.
Il sera toutefois nécessaire de donner aux transporteurs 7', 8', 7", 8", une épaisseur marginale appréciable, comparable à celle donnée aux transporteurs principaux 7 et 8.
Dans l'exemple de génératrice à un seul rotor auxiliai- re, représenté aux fig. 1 à 3, la pièce conductrice fixe 4 est reliée au balai de débit 12 par le fil conducteur 16 et à la sortie isolée 14 par simple contact, le balai 12' étant relié à la pièce conductrice fix.3 3 par le fil conducteur 16' et les deux balais 11 et Il,,! étant reliés à la masse respectivement par les fils 15 et 15'.
Si 2U représente la différence de potentiel maxima pou- vant exister, lors d'un fonctionnement normal, entre les organes conducteurs fixes 3 et 4 et les transporteurs 7 et 8 quand ils sont en regard au moins partiellement, la pièce conductrice fixe 3 est portée à un potentiel voisin de .Il ot sert de producteur,
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tandis que l'autre pièce fixe 4 sort d'écran.
Sous l'influonco do l'organe conducteur fixa 3, los transporteurs principaux 7 et 8 acquièrent, au cours de@la rota-. tion de l'arbro 6, gr@c@ au balai 11 ot aux touches 9 ot 10, dos charges de signe opposé à celui do 3, charges qui leur sont fournies par la masso. Ils emportent cos charges avec eux, quand le contact d3s touches et du balai 11 se rompt, et leur poten- tiel s'élève alors on valeur absolue. Ils viennent ensuite en contact, par l'intermédiaire dos touches 9 et 10, avec le balai 12 et cèdent leur charge au récepteur extérieur par l'intermé- diaire de la chaîne conductrice formée dos organes 12, 16, 4 et 14, cossion favorisée par l'organe conducteur servant d'écran 4.
Puis le ey@le rooommonce.
Le rotor secondaire fonctionne do la même façon, l'or- gane 4 jouant alors le rôle do producteur, induisant une charge sur les transportours 7' ot 8' quand cos derniers sont en rela- tion avec la masse par le fil conductour 15', 10 balai 11' et las touches conductrices 9' et 10' solidaires dos transporteurs 7' et 8', tandis que l'organo 3 joue le rôle d'écran;, favorisant la décharge dos transporteurs 7' ct 8' et recevant par ailleurs l@électricité transportée par ces derniers, par l'intermédiaire du balai 12' et du fil conducteur 16' reliant le balai 12t à l'organe 3.
Le rotor secondaire constitue donc, comme il ost connu, une génératrice auxiliaire qui entretient la charge de l'organe conducteur 3 par un apport d'électricité compensant ses pertes ot par ailleurs l'ensemble s'électrise spontanément dès qu'on le mot en rotation, assurant ainsi l'amorçage de la génératrice.
Il convient de donner aux touches conductrices 9,10, 9', 10' sur lesquelles viennent frotter les balais, une ouver-
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ture angulairo, et aux balais une position talles que le con- tact touche-balai s'établisse;, lors du régime habituel de la
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g6n6eatrico, au moment! où la différonco do potentiel touche- balai est vdaino d@ zéro. On évite ainsi dos étincelles dé- favorables à la bonne consorvation de l'appareil et une dis- sipation d'énergie électrique préjudiciablo au rondement.
Pour parvenir à co résultat, on donne aux touches une ouver- ture angulaire voisine do la moitié de l'angle couvert par un transporteur soit 80 à 90 onviron. Quand les capacités pa- rasitos sont relativement importantes, comme il arrive parti-
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oiulièremant dans le rotor auxiliaire, il convient de prendre une ouverture angulairo plus faible, 5 à 70 par exemple.
On peut, sans sortir du domaine de l'invention, choi- sir pour les pièces conductrices fixes 3 et 4 et mobiles 7,8,7'
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et 8'une ouverture Mg:...¯3.i2:' différersto' do : af M.9wcASSor dà la dorumr 1. 1 - surface s:.siba.eme.t c.indr3qlt. Ca peL'tt...leur ,donne !JS:l',exeçle tm3 0I1'\78r- 'ltB d4a8D %,avecp3.éC a:ruluottio# fixes et 2n transporteurs sur le rotor principal, les pièces conductrices fixes d'une part, et mobiles, d'autre part, pouvant alors être réunies électrique-
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ment de deux on deux de façon à constitu0-dàux groupes jou- ant respectivement le même rôle que les pièces 7, 7' et 8, 8', d'une part, et 3 et 4 d'autre part.
Il convient dans ce cas de donner aux touches conductrices,sur lesquelles viennent fro@ ter les balais, une ouverturo voisine de 180 /2n ou inférieure à cette valeur si les capacités parasites sont relativement Importantes.
Dans la construction du' rotor principal, il convient de diminuer la plus possible les capacités parasites entre arbre at transporteurs, ainsi qu'entre les transporteurs oux-mêmos, car ces capacités diminuent la puissance de façon
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notablo. Dans co but, il ost important d'utiliser), pour la constitution du noyau 5, un isolant do constante diélec- trique aussi réduit quo possible, do préférence inférieur à 4, et d'évidor le plus possible cet isolant, dans la mosure compa- tiblo avec sa résistance mécanique, a@@nsi qu'il ost représenté à titro d'exemple aux Fig.6,7 ot 8.
La génératrice représentée aux fig.4 et 5 comporte, ou- tre le rotor principal constitué par le noyau 5 et los transpor- tours 7 et 8, doux rotors auxiliairos compronant respectivement les noyaux 5' et 5'' et los transporteurs 7' ot 8', d'une part, ot 7" et 8" d'autre part.
Les balais 11 ot 12 coopérant avec le rotor principal sont reliés respectivement par l'intermédiaire dos fils conduc- teurs 15 ot 16, à l'enveloppe conductrice étanche 13 constituartt la masse de l'appareil et à la sortie isolée 14. Los balais 11' et 12', coopérant avec le premier rotor auxiliaire, sont reliés respectivement, par l'intermédiaire dos fils conducteurs 15' ot 16t, à l'enveloppe 13 ot à la pièce conductrice fixe 3. Enfin, los balais 11" ot 12" coopérant avoc 1@ second rotor auxiliaire sont reliés respectivement), par l'intermédiaire desfils conduc-
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teurs 15" ct 16", à l'enveloppe 13 et à la pièce conducàrîce 4.
Lors du fonctionnement de la génératrice, la pièce con- ductrice est portée - un potentiel voisin de @@, 2U ayant la mê- me signification quo ci-dessus, tandis que l'autre pièce fixe 4 est portéo à un potentiel voisin do @2U. Sous l'influence de l'organe
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5, les tJ.m::por#urs 7, et 8 du rotor prinrjpa xq..::J0J:Bnt 1::Br lt:htvro6dis-en des t-àches 9 .ot 10 et ch b<f'i 11 une'charg3 d'un É4gpe apposé à #lJe do en 5.
Ils emportant cette' charge avec eux, quand le contact avec le balai 11 est rompu, et viennent ensuite on relation avec la balai 12 relié à la sortio
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isolée 14 et cèdent leur charge;, par son intermédiale, au récep-
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teur extérieur,, puis lui rôtirent une charge do signe opposé, grâce à 1'influença de l'organe 4. Cotte charge est emportée par les transporteurs 7 ot 8 quand leur relation avec 12 est rompre, puis transmise à la massa par le balai 11, et le cylce rocommence.
Les rotors secondaires fonctionnent de façon analogue.
'Pour l'un d'eux c'est l'organe 4 qui joue le rôle de producteur, Induisant une charge sur los transporteurs 7' et 8' quand ils sont en relation avec la masse par le balai 11' et le fil 15' ; tandis que l'organo 3 joue le rôlo d'écran pour ces transporteurs, favorisant leur décharge quand ils sont en contact avec le ba- lai 12', lui-même relié à l'organe 3 par le fil conducteur 10'.
Ce rotor auxiliaire constitue donc une génératrice auxiliaire, qui entretient la charge de l'organe 3 par un apport d'électri- cité. Pour l'autre rotor auxiliaire, c'est l'organe 3 qui joue la rôle de producteur induisant une charge sur les transporteurs 7" et 8" quand ils sont en relation avec la masse par le balai 11@ et le fil conducteur 15" ; tandis que l'organe 4 joue le rô- lediécran, favorisant la décharge das transporteurs 7" et 8" quand ils sont en relation avec le balai 12", lui-même relié à l'erga- ne 4 par le fil conductour 16". Ce rotor auxiliaire constitue donc une génératrice entretenant la charge de l'organe 4.
On pourrait également emprunter la charge des transporteurs 7" et 8" noh pas à la masse, mais à la sortie isolée 14 de la géné- ratrice,
Il convient de donner, comme précédemment, et pour les mêmes raisons, aux touches conductrices 9 et 10 du rotor princi- pal et à celles 9', 10', 9" et 10" des rotors secondaires, sur lesquelles viennent frotter les balais, une ouverture angulaire appropriée. Il faut également donner aux balais une position
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telle que, lorsque la génératrice fonctionne en régimo normal, le contact touche-balai s'établisse au moment ou la différence de potentiel touche-balai est voisine de zéro.
Pour parvenir à ce résultat, il convbnt do donner aux touches du rotor prin- cipal une ouverture angulaire voisine dos doux tiers do l'an- gle couvert par un transporteur, soit 110 à 120 dans le cas des figures 4 et 5. En ce qui concerne les touches 9' 10', 9", 10", dos rotors secondaires, lcur ouverture doit généralement être plus réduite, surtout lorsque les capacités parasites jouent un rôle important.
Comme précédemment, on pmtt utilisor, sans sortir du domaine de l'invention, un nombre d'organes conducteurs fixes et ou de transporteurs supérieur à doux. Il convient égale- ment de réduire autant que possible les capacités parasites du'rotor principal.