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"Machine électrostatique à couran' sensiblement constant''.
La présente invention concerne les machines électrosta- tiques motrices ou génératrices à organes Mobiles conducteurs.
Elle a notamment pour objet des perfectionnementsaux généra- trices permettant d'obtenir un courant d'intensité constante.
Dans les machines de ce type,actuellement connues, l'é- lectricité est apportée de façon nécessairement discontinue au circuit d'utilisation par les transporteurs conducteurs. C'est la raison pur laquelle l'intensité du courant qui parcourt le circuit n'est pas constante, mais subit une variation périodique dont la période est égale à la durée du cycle de fonctionnement de la machine.
Ces variations d'intensité sont particulièrement mar- quées dans les machines on les transporteurs sont formés de larges surfaces conductrices, comme dans les machines genre
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Il en résulte des inconvénients lors de l'utilisation de telles machines électrostatiques à l'alimentation de cer- tains appareils, tels que tubes à rayons X, convertisseurs électroniques d'images, microscopes électroniques) où il est important que les fluctuations de la tension, et, partant, du courant, soient inférieures à une certaine limite.
Il est possible de réduire les fluctuations du courant et do la tonsion en branchant, comme il est connu, un condensa- teur de capacité suffisante entre les pôles de la machine. Mais ce procédé présente des inconvénients résultant'du prix, du poids et de l'encombrement de tels condensateurs et du danger do leur décharge accidentelle à l'intérieur de la machine, qui risque.d'occasionner dos avaries importantes, en raison de la grande énergie qu'ils contiennent.
Pour remédier à ces divers inconvénients, le demandeur a cherché le moyen de réaliser des machines électrostatiques à organes mobiles conducteurs à cou- rant constant, c'est à dire dont le courant à la sortie de la machine, môme en l'absence de condensateur de filtrage, soit d'intensité fixe dans le tomns, ou ne subisse que des variations relatives si faibles, qu'elles soient pratiquement négligeables.
L'invention consiste essentiellement à disposer les organes de la machine de telle sorte qu'au moins deux balais chargés de recueillir le courant soient montés en parallèle et reçoivent successivement les charges que viennent leur apporter les transporteurs et ceci de façon qu'il y ait toujours un des balais qui recueille du courant, sans qu'à aucun moment il n'y ait de temps mort pendant lequel cesserait la fourniture de courant du circuit extérieur.
D'une façon plus générale, il faut que les variations, en fonction du temps, du courant fourni à chaque balai soient telles que la superposition des courants
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partiels fournis par les différents balaismontés en parallèle, donne un courant qui, non seulement ne s'annule jamais, mais mcore présente des fluctuations aussi réduites que possible et pratiquement négligeables.
L'invention ost décrite plus en détail ci-fprès avec référence aux dessins annexés qui représentent divers exemples de réalisation de cette invention. Dans ces dessins : fig. 1 et 2 sont des diagrammes représentant la varia- tion do l'intensité de courants qui peuvent être superposés con- formément à l'invention; fig. 3 est une vue schématique en perspective d'une ma- chine du type Tooplor à deux rotors, agencée selon l'invention;
Fig. 4 est une vue analogue d'une machine à trois rotors; @ Fig. 5 est une vue analogue d'une machine cylindrique à un seul rotor, agencée conformément à l'invention.
Une intensité constante du courant dans le circuit d'uti- lisation peut être obtenue on superposant deux courants dont la variation d'intensité on fonction du temps est représentée par la courbe de la fig. 1, ces deux courants étant décalés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que l'un présente son intensité maximum pendant que l'intensité do l'autre est nulle.
Un tel courant est obtenu, dans une machine électrostati- que à organes mobiles conducteurs, lorsque la capacité entre in- ducteurs et transporteurs varic proportionnellement au temps et que ces potentiels des inducteurs sont maintenus à une valeur ..constante. De telles conditions sont très fréquemment réalisées, natamment dîna les @@chines électrostatiques du type Tooplor.
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On peut également imaginer bien d'autres variantes.
Au lieu de deux balais débitant chacun pendant la moitié du temps, on peut avoir trois balais débitant pondant un tiers ou deux tiers du temps ou, d'une façon générale, m balais débitant pendant n/m du temps, n étant un nombre entier. Dans cc cas, si chaque balai débite un courant à dents carrées d'in- tensité Io, l'ensemble débit un courant constant d'intensité nIo.
On peut encore obtenir un courant constant en superpo- sant deux ou plus de deux courants dont les courbes de varia- tion ont des formes complémentaires quelconque, par exemple, comme il est représenté à la fig. 2, une forme en dents de scie triangulaires . ls intensités et les phases relatives des dits courants étant telles que la somme de ces derniers soit sensi- blement constante,
La machine genre Tocpler représentée à la figure 3 comporte deux rotors distincts formés chacun de deux secteurs
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scmi-circulair;s l, 2 la, 2a montés de façon isolante sur un .arbre 3. Chacun de ces rotors est influencé par un inducteur particulier, 4 pour l'un, 4a pour l'autre.
Les secteurs de chaque rotor sont reliés électriquement à des touches de contact 5, 6, 5a, 6a d'ouverture angulaire 90 degrés, sur lesquelles frottent., d'une part, deux balais de masse 7,7a et, d'autre part, deux balais de débit 8 8a réunis ensemble électriquement à la boule 9 qui est le pôle isolé de la machine. Les deux rotorss ont entre eux un décalage angulaire de 90 degrés de telle sorte que lorsqu'un des balais dc débit, soit 8, quitte une touche de contact 5 ou 6, l'autre balai de débit 8a vienne immédiatement en contact avec une des touches 5a ou 6a. De cette façon, il y a toujours un balai qui débite sans recouvrement ni vide.
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Pour que le courant soit parfaitement constant, il faut que l'intensité instantanée pendant le débit soit cons- tante, ce qui nécessite que les producteurs soient maintenus à potentiel fixe. On obtient aisément ce résultat en reliant l'inducteur 4, à une source de courant continu, représentée au dessin, et en interconnectant les inducteurs électriquement cc qui annule pratiquement les fluctuations du potentiel de l'ensemble.
L'exemple représenté à la fig. 4 concerne une machine genre Tocplcr comportant trois rotors distincts formés chacun de deux secteurs semi circulaires il 12 11a 12a llb 12b montés de façon isolante sur un arbre 13. Chacun de ces rotors est influencé par deux inducteurs 14, 1 14a, 10a: ; 14b, 10b.
Les inducteurs 14 14a, 14b sont connectés électrique- ment et entre eux et à une source de courant continu, non re- présentée, capable de les porter àun potentiel fixe, -U par exemple, 2U étant la différence de potentiel maximum que peut supporter la machine, et les inducteurs 10, 10a, lOb sont éga- lement connectés entre eux et à une seconde source de courant continu, capable de les porter à un potentiel 2U, par exemple dans le cas ci-dessus considéré, la disposition de deux induc- teurs pour chaque rotor permettant, de façon connue, do doubler lo débit de la machine.
Los secteurs de chaque rotor sont reliés électriquement des touches de contact 15.. 16; 15a; 16a; 15b, 16b d'ouverture angulaire 120 degrés sur lesquelles frottent, d'une part, trois balais de masse 17, 17a, 17b et, d'autre part, trois balais de débit 18, 18a. 18b réunis ensemble électriquement à la boule 19 qui est le pôle isolé de la machine. Les trois rotors sont dé- calés entre eux do 120 degrés de telle sorte que lorsque l'un A
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des balais do débit; soit 18, quitte une touche de contact 15 ou 16, un autre balai, corme 18a . vienne en contact avec une des touches 15a ou 16a.De cette façon, il y a toujours deux balais qui débitent à la fois et jamais plus ni moins.
La figure 5 représente une machine genre Tocplcr à disposition cylindrique comprenant un seul rotor comportant cinq transporteurs 201, 202, 203, 204, 205, isolés entre cux; constitués par des segments cylindriques conducteurs d'environ cc rotor 70 degrés d'ouverture est entouré par un stator comportant dcux inducteurs 2@ 21a et deux écrans 22, 22a formés chacun d'un segment cylindrique conducteur d'environ 90 degrés d'ouver- turc, les deux inducteurs et les deux écrans étant interconnec- tés respectivement entre eux; chaque groupe ainsi formé étant relié une source de courant continu, dans des conditions analogues à ce qui a été mentionné à propos de la fige 4.
Chaque transporteur est muni d'une touche de contact 231, 232, 233, 23 Il.; ou 235 de 36 degrés d'ouverture, sur laquelle viennent frotter, d'une part; deux balais de masse 24, 24a et, d'autre part, deux balais de débit 25, 25a reliés électriquement à la boule 26 qui est le p6lc isolé de la machine. Les points de contact des quatre balais 24 et 25, 24a et 25a forment les quatre sommets d'un carré. Quand le balai 25 quitte la toucha de contact 31, aussitôt le balai 25a prend contact avec la touche 233 et ainsi de suitc; de tells sorte qu'il y a toujours un transporteur et un seul en relation avec le polo 25.
Ces transporteurs fourniront un courant d'intensité instantanée constante pendant le débita si les potentiels des inducteurs 21, 21a, d'une part, et des écrans 22, 22a, d'autre part, sont suffisamment constants. Cet-ce constance est convenablement assurée par l'interconnexion des inducteurs 21 et 21a, d'une
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part ; des écrans 22, 22a, d'autre part, surtout si la capacité de chacun des groupes avec la masse est appréciable.
L'invention permet de réaliser des machines électrosta- tiques dont le courant ne varie pas de plus de 1% au cours d'une période de fonctionnement de telle sorte que sans le secours d'aucun condensateur de filtrage on peut réaliser une constance de courant suffisante pour la plupart dos applications.
A 1' aide de condensateurs de très faible valeur, qui peuvent dans bien des cas Être constitués par les capacités na- turelles dos organes de la machine et du récepteur, il est fa- cile de réduire les fluctuations relatives du courant à moins de 1/1000 et même 1/10.000,
Il est également facile do rendre le courant absolument constant cn compensant ses irrégularités résiduelles par un come pensateur non représenté sur le dessin annexée constitué par un condensateur variable de profil convenable dont l'armature mobile est fixée sur l'axe et cn relation électrique avec la masse,
tandis que l'armature fixe isolée est en relation électrique avec le pôle de la machine. Il est toujours possible de choisir le profil de ce condensateur de telle sorte qu'il fournisse le courant supplémentaire nécessaire pour rendre constant le courant de la machine lorsque celui-ci est légèrement faible, et absorbe le courant on excès lorsque le courant de la machine est légère- ment fort. La constance très approchée du courant fourni par la machine permet de donner au compensateur un encombrement réduit. très petit par rapport à celui de la machine elle-même.
L'invention vient d'être décrite comme étant appliquée aux machines génératrices, nais, ainsi qu'il a été indiqué ci- dessus, elle est également applicable aux machines électrostati- ques motrices à transporteurs conducteurs, particulièrement aux
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machines genre Tocpler. Elle permet de réaliser des moteurs électrostatiques absorbant un courant constant, ce qui est très avantageux pour l'utilisation des générateurs et des lignes dès que la puissance est importante. Ces machines fournissent un couple moteur beaucoup plus régulier que celles qui ne bénéfi- cient pas de l'invention et peuvent démarrer d'cllos-mêmes dans toutes les positions de leur rotor, puisqu'il y a toujours au moins un transporteur en re @tion avec la ligne d'alimentation.