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MACHINE COMMUTATRICE. A COURANT BIPHASE, A BASSE FREQUENCE.
La présente invention a trait à une machine commutatrice à cou- rant alternatif biphasé, pour une fréquence qui soit inférieure à la fréquen- ce commerciale la plus basse.
Une telle machine convient particulièrement comme générateur basse fréquence pour fournir du courant à des enroulements fixes de brassage pour fours électriques. Le but de ces enroulements, n'est, comme leur nom l'indi- que, que de brasser la charge dans un four dans lequel celle-ci a été mise en fusion par d'autres moyens. La fréquence du courant à fournir pour obtenir le meilleur effet de brassage dépend de la dimension du four et elle est d' autant moindre que la dimension du four est grande. Dans les fours où un tel équipement de brassage se justifiera économiquement, ladite fréquence sera considérablement inférieure à la fréquence commerciale la plus basse.
Le courant d'alimentation de l'enroulement de brassage, a, jusqu' ici, été dérivé d'un générateur séparé pour chaque phase de l'enroulement. En principe, le nombre de phases de ces enroulements est sans importance mais il s'est avéré que deux phases convenaient le mieux. Indépendamment du nombre de phases, il n'est pas tout à fait avantageux d'utiliser un dispositif employant un générateur pour chaque phase, ce qui est dû au fait, entre autres, que si les différents générateurs sont commandés par une source de courant commune, des vibrations peuvent facilement se produire dans l'arbre, ce qui produira des efforts mécaniques trop grands.
La présente invention a trait à une machine alimentant en même temps deux phases ou toutes les phases, de fagon à éviter les inconvénients de l'uti- lisation de deux machines ou davantage. Une telle machine peut comprendre des pôles magnétisants, des pôles de commutation disposés entre eux et des tours d' enroulement traversés par les courants de phases différentes pour compenser le champ de l'enroulement d'induit, l'enroulement de magnétisation pour chaque pha-
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se étant réparti sur deux noyaux magnétiques au moinso
La caractéristique principale d'une machine conforme à l'invention réside en ce que, des tours d'enroulement destinés à la compensation, une par- tie est distribuée dans des fentes voisines de l'entrefer et une autre partie est concentrée et disposée sur les noyaux des pôles magnétisants,
de telle fa- çon que pour chaque phase d'enroulement, deux noyaux magnétiques successifs au moins aient la même polarité.
Le dessin ci-annexé montre schématiquement un mode de réalisation de l'invention; il représente un générateur biphasé avec deux pôles électri- ques auxquels appartiennent quatre noyaux magnétiques géométriques et quatre pôles de commutation. Le générateur est destiné à alimenter l'enroulement de brassage d'un four électrique.
Au. dessin, les conducteurs appartenant aux différentes phases sont-marqués par des lignes d'épaisseurs différente. Pour ce qui est des con- ducteurs de phase représentés en lignes épaisses, ils sont, vus de champ, mar- qués par des doubles cercles et pour la phase dont les conducteurs sont repré- sentés en lignes plus minces, ceux-ci, vus de champ, sont marqués par de sim- ples cercles. Les conducteurs au côté antérieur de la machine, qui est le côté commutateur, sont représentés en traits pleins et les conducteurs au côté pos- térieur de la machine sont représentés en pointillé. Pour les conducteurs pas- sant dans des fentes, une croix indique un conducteur allant de l'avant à l'ar- rière et une ligne en pointillé indique un conducteur allant de l'arrière vers l'avant.
Au dessin, Fl ... F4 désignent les bornes des enroulements de mag- nétisation destinés à être alimentés à partir d'un excitateur convenable à bas- se fréquence, qui n'est pas représenté. Al ... A4 désignent les bornes auxquel- les doivent être connectées les bornes correspondantes de l'enroulement de bras- sage du four électrique. Ce dernier enroulement n'est pas montré au dessin. Les nombres de référence 5-10 indiquent que les points auxquels correspondent des nombres égaux doivent être reliés entre eux. Des lignes de connection correspon- dantes ont, pour raison de simplicité, été omises au dessin.
Les bornes désig- nées par les lettres et les nombres impairs, Al, A3, Fl, F3,5, 7, 9 se rappor- tent à l'une des phases et les bornes désignées par les lettres et les nombres pairs A2, A4, F2, F4, 6, 8, 10, à l'autre phase.
Au dessin, 11 désigne le stator de la machine, qui peut être feuil- leté de même que les noyaux des pôles de magnétisation 12-15 et les noyaux des pôles de commutation 16-19. Le stator, comme ensemble comprenant tous les noy- aux magnétiques, peut être fait de feuilletage. Dans le rotor 20, six fentes seulement sont représentées, qui contiennent les bobines 21, 22, 23, avec un "pas" de bobine qui équivaut pratiquement à la moitié de la circonférence du rotor, le stator ayant, dans ce cas, deux fois autant de pôles mécaniques que de pôles électriques, et le "pas" de l'enroulement du rotor correspond au nom- bre de pôles électriques. Les bobines du rotor sont connectées à des segments d'un commutateur 24, contre lequel s'appuient quatre balais 5,6, Al, A2.
L'enroulement de magnétisation de l'une des phases, par exemple ce- lui qui est compris entre Fl et F3, est enroulé sur les noyaux magnétiques 12 et 14, qui sont excités à polarité alternative. L'enroulement de magnétisation de l'autre phase, par conséquent celui qui est compris entre F2 et F4, est dis- posé sur les noyaux magnétiques 13 et 15, de façon correspondante.
Dans le mode de réalisation représenté, le champ de l'enroulement d'induit.est compensé au moyen de trois enroulements séparés pour chaque phase, à savoir un enroulement de compensation distribué, entre les points 5 et 7, pour l'une des phases, et entre les points 6 et 8, pour l'autre phase, lesdivs enroulements étant disposés dans des fentes des pôles de magnétisation voisins de l'entrefer,..un enroulement de compensation concentré, entre les points 7 et
9 et entre les points 8 et 10 respectivement, autour de chaque noyau magnétique, et un enroulement de commutation, entre les points 9 et A3 et entre les points
10 et A4 respectivement, sur les noyaux magnétiques de commutation.
Par consé- quent, le circuit du courant à travers la machine pour l'une des phases sera
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le suivant, partant par exemple de Al: il traverse l'enroulement du rotor et atteint le balai 5, qui est connecté au point 5 de l'enroulement de compensa- tion distribué, traverse cet enroulement et atteint le point 7, qui est relié au point 7 de l'enroulement de compensation concentré, qui est traversé jus- qu'au point 9, et, ensuite, du point 9 de l'enroulement de commutation à la borne A3. Pour ce qui est de l'autre phase, le courant passera de la même ma- nière par A2-6-8-10-A4.
'L'enroulement de compensation distribué, qui est, de préférence, enroulé comme un enroulement à boucles, avec une largeur de bobinage de 90 de- grés électriques, est distribué, aussi uniformément que possible, sur la pé- riphérie de l'entrefer. Les fentes des noyaux des pôles de magnétisation pré- vues pour cet enroulement ne sont pas représentées au dessin; seuls sont indi- qués la place des conducteurs et le sens du courant. Certaines bobines sont dis- posées dans l'espace interpolaire compris entre les pôles de magnétisation et les pôles de commutation. Ces bobines sont supportées par des coins disposés de façon convenable. Pour plus de simplicité au dessin, les extrémités de bobi- nes ne sont représentées que pour une paire de bobines de chaque phase et le sens de travail de l'enroulement à boucles est indiqué par des flèches, entre les fentes.
Pour chaque phase, l'enroulement doit être disposé de telle façon que ces ampères-tours s'opposent à ceux de l'enroulement d'induit. Cette con- dition est remplie dans l'agencement conforme au dessin.
Naturellement, il est également possible de prévoir ledit enroule- ment de compensation distribué composé de bobines concentriques donnant une largeur de bobinage moyenne de 90 degrés électriques. Cet agencement, toute- fois, ne convient pas en ce qui concerne la fabrication des bobines car la largeur sera différente pour chaque bobine appartenant à une paire de pôles.
Cette difficulté est évitée grâce à un enroulement conforme à la représentation du-dessin, cet enroulement pouvant être prévu comme enroulement cylindrique dans lequel les bobines sont symétriques. Un enroulement à boucles, avec une largeur de bobine de 180 degrés électriques, ne serait pas avantageux non plus, les extrémités des bobines devant alors être deux fois aussi longues que cel- les qui sont utilisées dans l'enroulement représenté.
Selon le dessin, l'enroulement de compensation concentré est, pour chaque phase, divisé uniformément entre tous les noyaux de pôles de magnétisa- tion. Le sens de l'enroulement dans chaque phase doit assurer la même polarité pour deux pôles de magnétisation successifs. Par cet agencement, une compen- sation tant de la partie ascendante que de la partie descendante d'un demi- cycle de la courbe de la force magnétomotrice de l'enroulement d'induit est obtenue.
Au moyen des pôles de commutation qui, pour chaque phase, sont re- liés en série, par paires, dans chacune desquelles les pôles ont une polarité ' -opposée, la partie centrale du demi-cycle de ladite courbe de la force magnéto- motrice est compensée.
Si l'on prévoit les enroulements de compensation conformément au mode de réalisation représenté, le diamètre du feuilletage du stator peut être plus petit que si la compensation est obtenue au moyen d'un simple enroulement de compensation distribué. Selon l'invention, la force magnétomotrice de l'en- roulement d'induit n'est pas entièrement compensée. La compensation restante, c'est-à-dire celle de la partie centrale d'un demi-cycle de la courbe de la force magnétomotrice de l'enroulement d'induit, est effectuée par un enroule- ment de compensation concentrée.
On verra que si l'écartement des espaces in- terpolaires est utilisé de cette façon pour loger une partie des ampères-tours de l'enroulement de compensation, ceci nécessitera une profondeur moindre de la fente et une hauteur moindre des pôles de magnétisation et, par conséquent, des dimensions radiales inférieures du stator.-
Si, d'autre part, l'enroulement de compensation concentré, au lieu d'être divisé en bobines sur chaque noyau de pôle principal, est prévu pour entourer aussi bien les noyaux des pôles de magnétisation successifs mentionnés antérieurement, avec la même polarité, que le noyau de pôle de commutation se
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trouvant entre eux, il est possible de prévoir l'enroulement de commutation un peu plus faible qu'il n'est nécessaire selon l'agencement du mode de réalisation représenté,
Si l'on prévoit l'enroulement du rotor avec un "pas" de bobinage tel que décrit antérieurement, une distribution de courant notablement irrégu- lière entre les phases n'aura qu'une faible influence.
Il est possible de choisir un nombre arbitraire de pôles pour une machine conforme à l'invention, tout en maintenant le principe décrit, Le choix de ce nombre peut être important tant dans l'utilisation de la machine pour des équipements de brassage que pour son utilisation à d'autres fins que celle qui a été décrite, la où ses propriétés sont spécialement convenables, par exemple pôur le chauffage de trainso
Pour l'excitation de la machine,on doit prévoir un excitateur con- venable, donnant un courant de la fréquence désirée. Un tel excitateur peut, par exemple, être constitué par une machine asynchrone, avec ou sans commutateur, ou par un potentiomètre rotatif ou par tout espèce de générateur électronique.
De toutes ces possibilités cependant, la machine à commutateur est, en général, la plus convenable, car cette machine sera bien utilisée, et peut transmettre une puissance indépendante de la fréquence, contrairement à une machine asyn- chrone sans commutateur.
Une machine à commutateur convenant comme excitateur pour le géné- rateur décrit peut avoir un enroulement de stator connecté aux balais placés sur des dispositifs de décalage de balais réglables. L'enroulement de stator peut avoir deux phases et, si l'on connecte les phases correspondantes d'un enroulement de champ d'une machine conforme à l'invention aux balais, en paral- lèle avec ledit enroulement de stator, l'enroulement de champ peut être alimen- té en un courant dont la fréquence est déterminée par la position desdits dis- positifs de décalage des balais.
Il est également possible de connecter l'en- roulement de champ aux balais sur des dispositifs de décalage séparés, d'où 1' enroulement de champ peut être alimenté en un courant dont la fréquence aussi bien que le voltage puissent être réglés par déplacement des bagues respec- tiveso
REVENDICATIONS
1.
Machine commutatrice à courant alternatif biphasé, pour une fré- quence inférieure à la fréquence commerciale la plus basse, en particulier un générateur basse fréquence pour l'amenée du courant à des enroulements de bras- sage fixes de fours électriques, la machine comprenant des pôles de magnéti- sation et des pôles de commutation disposés entre les premiers, et des tours d'enroulement traversés par les courants des différentes phases, pour compen- ser le champ de l'enroulement d'induit, l'enroulement de magnétisation pour - chaque phase étant divisé sur deux noyaux magnétiques au moins, caractérisée en ce que des tours d'enroulement destinés à la compensation,
une partie est distribuée dans des fentes voisines de l'entrefer et une autre partie est con- centrée et disposée sur les noyaux de pôles de magnétisation de manière telle que, pour chaque phase d'enroulement, deux noyaux de pèles successifs au moins aient la même polarité.