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CONTACTEUR, CONSTITUE PAR, AU.MOINS. UNE ELECTRODE A ROULEMENT, ET UNE
CONTRE-ELECTRODE, A ROULEMENT CONSTANT- ININTERROMPU
Reconnaissant que les contacteurs constitués par au moins une élec- trode à roulement et une contre-électrode, à roulement ininterrompu, permet- tent de réaliser des appareils directeurs de courant convenant bien aussi pour de haute tensions et de fortes intensités, on a déjà proposé d'équiper au moins une des électrodes à roulement de tels appareils directeurs de cou- rant avec des contacts montés élastiquement par rapport à leur support.
En effet, sans le montage élastique des contacts, les distances d'arrêt à gaz qui interrompent le passage du courant et qui sont nécessaires pour maîtri- ser ces hautes tensions et respectivement ces fortes intensités,provoque- raient, conjointement avec les mesures qu'il faut prendre pour produire une pression de contact suffisante, des heurts et.des chocs entraînant au bout de peu de temps des détériorations et finalement des destructions des con- tactso
On a aussi déjà proposé des contacteurs constitués par au moins une électrode à roulement et une contre-électrode, servant à diriger le cou- rant et fonctionnant par une opération de roulement constante et ininterrom- pue, contacteurs dans la construction desquels on a tenu compte de la néces- sité d'assurer une pression de contact suffisante.
On a obtenu ce résultat en établissant 1?un des arbres portant les rouleaux de contact et en assu- rant la rotation de manière qu'il soit mobile et en le soumettant à l'ac- tion de ressorts de manière à donner naissance à des efforts produisant la pression de contact indispensable et dirigée vers l'arbre de rotation de l'autre électrode.
Toutefois, le problème technique en question ne peut pas être résolu par une telle disposition. Au cours dune opération de roulement in- interrompue, donc continue,il faut que 19espace laissé entre les pièces de contact soit rempli de matières isolantes. Or, aux endroits où la matière
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des contacts et les matières isolantes se rencontrent se produit une usu- re qui compromet sensiblement le fonctionnement des électrodes et qui est favorisée par le fait que la matière des contacts et la matière isolante se comportent d'une manière tout à fait différente relativement à la dure- té, l'élasticité, la dilatation sous l'action de la température, la résis- tance à l'usure par le frottement, ainsi que du point de vue électrique.
Au bout de périodes de marche extrêmement courtes, les phénomènes d'usure entraînent des heurts qui, de leur côté, donnent naissance à des déplace- ments grossiers et ténus des chemins de contact, gênent d'abord et empê- chent finalement la production d'un contact suffisant, nécessaire, entre les chemins de contact qui roulent l'un sur l'autre. La cause principale de cette surprenante usure très forte et rapide aux points de rencontre en- tre la matière des contacts et la matière isolante doit être cherchée dans la masse des électrodes à roulement, l'effet de cette masse se manifestant particulièrement parce qu'il se produit conjointement avec les hautes vites- ses périphériques qu'il faut utiliser, suivant la fréquence, pour ces ap- pareils-directeurs-de.courant.:
Ces énergies de choc très-considérables con- duisent, conjointement avec'l'effet des-différences citées de matières, à des conditions telles que les propositions qui ont été faites, jusqu'ici sont pratiquement inutilisableso
Partant de ces constatations et de ces considérations, on propo- se, suivant l'invention, dans les appareils directeurs de courant constitu- és par au moins une électrode à roulement et une contre-électrode, à roule- ment constant, ininterrompu, et avec des interruptions de courant et des fermetures de circuit se répétant périodiquement, de faire en sorte qu'au moins un chemin de contact d'au moins une électrode soit constitué par une pièce de contact élastique en elle-même et s'appliquant étroitement sur la contre-électrode et respectivement sur le chemin de contact de celle-ci.
Ce n'est qu'ainsi qu'il devient possible de donner la plus petite masse possible au chemin de contact élastique qui, dans son ensemble, peut être monté élastiquement par rapport à son support. On peut naturellement aussi disposer chaque groupe de deux chemins de contact'roulant l'un sur l'autre de manière qu'ils soient élastiques en eux-mêmes et montés à ressort par rapport à leurs supports, qui ont alors généralement à peu près le même diamètre et par conséquent la même vitesse de rotation à l'endroit du con- tact à roulement. On obtient les plus petites masses par exemple en donnant la forme d'un anneau au chemin de contact élastiqueo On peut obtenir cette forme annulaire de la façon la plus simple en donnant au chemin de contact élastique la forme d'un ruban convenablement étroit dans le sens du diamè- tre.
Pour cela, on peut d'abord faire le ruban sous forme de pièce annulai- re unique fermée sur elle-même. Toutefois, le ruban peut aussi être consti- tué par des sections juxtaposées en série en forme d'anneau. Les propriétés d'élasticité nécessaires peuvent alors être produites de façons très diffé- rentes. On peut par exemple fixer le ruban et il est possible d'appliquer un mode de fixation périphérique d'un seul coté ou un mode de fixation pé- riphérique des deux côtés. Une possibilité encore plus simple, est celle qui consiste à assujettir le ruban dans une cage. La cage peut alors être constituée par des butées individuelles, mais on peut aussi utiliser une butée d'une seule pièce en forme de pince ou de griffe annulaire entourant le ruban.
On peut alors produire tout effort antagoniste élastique désiré par les dimensions données au ruban, et par conséquent pousser la pression de contact jusqu'au degré nécessaire. Si l'on tient toutefois à réduire la masse du ruban jusqu'à un point tel que ce ruban nait plus les propriétés d'élasticité nécessaires, le ruban peut aussi être soumis à l'action d'ac- cumulateurs de force additionnels qui n'augmentent plus la masse du ruban.
De tels accumulateurs de force peuvent être constitués de la façon la plus simple par des ressorts des formes les plus diverses, par exemple des res- sorts en caoutchouc et notamment des anneaux en caoutchouc.
On n'est pas limité non plus à ne munir une électrode que d'un seul chemin de contact élastique. Au contraire, une électrode peut présen- ter plus d'une surface de contact, deux rubans au moins étant par exemple
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disposés sur cet-ce électrode, Ces rubans peuvent alorss'enchevêtrer dans le sens de l'axe de rotation, ou bien ils peuvent être juxtaposés dans ce même sens. Pour procéder suivant la première possibilité] on peut par exem- ple faire en sorte que lesrubans s'engagent lesuns danslesautres comme des doigts. Relativement aux dimensions des chemins de contacta on a déjà dit qu'on peut les calculer suivant le degré d'élasticité désiré.
Dans bien des cas, il conviendra toutefois de donner à la section transversale des dimensions telles qu'elle corresponde tout juste à l'intensité du courant qui doit passer dans le chemin de contact L'élasticité propre ainsi obtenue est généralement suffisante pour produire la pression de contact nécessaire; lorsque ce résultat n'est pas atteint, on peut utiliser les accumulateurs de force additionnels déjà mentionnéso On n'est pas limité non plus à n'u- tiliser qu9une seule matière pour faire les chemins de contact.
Il est plus avantageux, dans bien des cas, que les chemins de contact soient constï- tués par au moins deux couches ru feuilles dont la première assure la con- duction ou le transfert du. courante tandis que la deuxième couche ou la deu- xième feuille produit les propriétés d'élasticité nécessaires; on peut envi- sager, pour la première couche, des matières de contact connues, telles que le ci-livre, le nickel et l'argent et, pour la deuxième couche, l'acier, d'au- tres métaux ou alliages de métaux, mais aussi des matières synthétiques, etc.
Lorsque les électrodes à roulement sont constituées, en plus d'au moins une pièce de contact faite en forme de section d'anneau,par des ma- tières isolantes solides complétant cette pièce de contact pour former le rouleau entier il est avantageux de faire en sorte que la longueur périphé- rique des pièces en matière isolante soit égale, comme ordre de grandeur, à la longueur périphérique des pièces de contact, mais des écarts ne sont pas impossibles dans des cas particuliers
Le dessin représente à titre d'exemple des modes de réalisation de l'invention.
Dans ce dessin :
La fig. 1 est une représentation schématique d'une électrode à roulement dont le ruban élastique est fixé d'un seul côté, tandis que
La fig. 2 est une coupe longotudinale semblable représentant une électrode à roulement dont le ruban élastique, en forme d'étrier, est fixé des deux côtés.
La fig 3 est -une élévation de profil de la disposition d'un ru- ban élastique combiné avec-des accumulateurs de force additionnels.
La fig. 4 est une coupe transversale du ruban élastique de la fig. 3.
La fig. 5 est une élévation de profil d'un ruban élastique sub- divisé en sections., avec un accumulateur de force additionnel pour chaque section, tandis que
La fig 6 est une coupe transversale d'une électrode à roulement à plusieurs rubans élastiques
La fig. 7 est un plan d'une variante, par rapport à la fige 6, d'un dispositif à plusieurs rubans élastiques.
La fig 8 montre Inapplication d'électrodes à roulement du ty- pe de l'une des fige 1 à 7 ou encore Inapplication d'électrodes à roulement de types différents à -un redresseur monophasé à une voie.,
Les fige 1 à 7 représentent l'électrode à roulement qui est con- stituée, suivant l'invention, par un chemin de roulement élastique en soi et s'appliquant étroitement sur la contre-électrode et respectivement sur le chemin de roulement de celle-.ci. La centre-électrode est simplement in- diquée. Seule la figo 8 représente avec plus de détails une possibilité de réalisation de la contre-électrode.
Dans 1?exemple de réalisation représenté dans la fige 1, le che- min de contact de l'électrode à roulement 1 est constitué par un anneau ou
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métal d9une seule pièce, fermé sur lui-même et fixé, d'un seul côté, sur un disque 2 qui lui sert de support et qui tourne avec l'arbre 3. Le che- min de contact élastique 1 peut être immobilisé sur le disque 2 par des moyens de fixation connus, par exemple au moyen de disques, de lignes de soudure, d'anneaux de serrage, etc.., ou, sans l'aide de moyens de fixation, par exemple par son engagement dans une gorge du disque 2 ; est aussi possible de faire le chemin de contact 1 et le disque 2 d'une seule pièce.
La contre-électrode 4 est indiquée sous forme d'électrode à roulement ro- tative, rigide ou également élastique en soie
La fige 2 représente un mode de réalisation un peu différent du ruban élastique qui, dans cette figure, est un anneau à ressort 7 assu- jetti des deux côtés dans le dispositif de fixation 5, et sur lequel roule la contre-électrode 4.
La pression de contact nécessaire est obtenue, con- jointement avec les propriétés assurant l'application élastique des che- mins de contact 1, 7, par le fait que les arbres des électrodes à roulement 1 et 4 sont montés à la distance voulue l'un de l'autre. On obtient ce ré- sultat par exemple en faisant en sorte que les paliers de l'un au moins des deux arbres puissent changer de position et, en particulier, qu'on puisse les rapprocher et les'éloigner de l'autre arbre et les fixer dans leur nou- velle position. Il n'est pas nécessaire toutefois que ce réglage de la po- sition soit arbitraire. Il est également possible que le réglage et la fixa- tion de l'écartement des arbres soient automatiques et qu'ils se produisent par exemple d'eux-mêmes en fonction de la pression de contacts momentanée.
Un autre exemple de réalisation est représenté en élévation de profil dans la figo 3 et en coupe transversale dans la figo 4. Dans cet exemple, l'anneau en métal 9 qui sert de chemin de contact à roulement é- lastique est immobilisé par des griffes extérieures annulaires 8. En prin- cipe, les accumulateurs de force additionnels représentés, constitués par des ressorts hélicoïdaux 10, ne sont donc pas indispensables. Ils ne sont nécessaires que si la section transversale des rubans de contact 9 est bien suffisante pour assurer la conduction du courant, mais si les propriétés élastiques obtenues ne sont pas suffisantes.
Dans ce cas on peut, au moyen des ressorts hélicoïdaux 10, qui peuvent aussi être remplacés ou complétés par des ressorts à ruban ou des ressorts de tout autre forme, augmenter les propriétés élastiques jusqu'à toute valeur désirée.
Il n'est naturellement pas indispensable que la pièce de contact soit constituée par un anneau en métal en forme de ruban d'une seule pièce fermé sur lui-même. Au contraire, l'anneau en métal peut être divisé en sections individuelles 11 s'appliquant également sur des griffes, comme le montre la fig 5. Dans ce cas, les accumulateurs de force particuliers 12 sont naturellement indispensables pour que les sections de l'anneau se com- portent élastiquement de la façon nécessaire.
La fig 6 représente un mode de réalisation dans lequel l'anneau élastique en métal est fait en plusieurs pièces9 notamment en deux pièces.
Les deux parties 14 sont alors fermement assujetties au moyen des griffes 13 et de butées annulaires correspondantes. La figo 6 montre aussi la façon dont les rubans élastiques sont juxtaposés dans le sens de l'axe de rotation.
Il peut aussi être utile de faire en sorte que les rubans élastiques s'enga- gent l'un dans l'autre, comme la fig. 7 le montre en 15 et en 16, de maniè- re que les deux anneaux s'interpénètrent comme des doigts.
Dans tous ces dispositifs, il faut chercher à obtenir ce résul- tat que les surfaces de contact, c'est-à-dire le chemin de contact fait de manière à être élastique en soi et son contre-contact, soient autant que possible en contact suivant une ligne. Lorsque ce résultat ne peut pas être obtenu directement, on peut faire en sorte, par la subdivision en plusieurs pièces, qu'un nombre suffisamment grand de points de contact individuels permettant le transfert assurent un passage suffisant du courant par juxtapo- sition linéaire en série.
La section transversale de pièces de contact élastique en soi d'une électrode à roulement peut être calculée, lors de la disposition de
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pièces élastiques ayant une résistance mécaniqae suffisante, en tenant compte seulement de l'intensité du courant qui doit les traverser- Il est en outre possible d'utiliser des chemins de contact ou des tronçons de chemins de contacta élastiques en sci, constitues par deux ou plusieurs couches. Lune des couches assure alors une, résistance mécanique et une élasticité suffisante, tandis que les autres couches sont déterminées et choisies suivant des considérations assurant un contact particulièrement favorable.
Les dispositifsde contact décrits sont destïnés à servir d'ap- pareils directeurs de courant pour les applications les plus diverses. On obtient par exemple un redressement monophasé à une voie par la disposition de deux électrodes à roulement, selon la fige 8, dont l'une, 17, porte un chemin de contact élastique 18 établi suivant l'invention, la pièce for- mant le chemin de contact 18 pouvant être faite par exemple suivant 1-lune des fig. 1 à 7. Par contre;, la centre-électrode qui roule continuellement sur le chemin de contact 18 peat avoir -un chemin de contact rigide. Il est cependant tout aussi possible d'équiper également la contre-électrode avec un chemin de contact élastique 18.
Dans l'exemple représentée le che- min de contact de la contre-électrode est rigide. La partie 19 du pourtour de la contre -électrode est conductrice de l'électricité, tandisque la par- tie 20 est en matière isolante. L'arrivée et le départ du courant électri- que se font par l'intermédi ire de balais 21 et de bagues 22. La longueur périphérique et le nombre des parties conductrices et des parties non con- ductrices dépendent de la fréquence existante et de la vitesse de rotation choisieo Dans l'exemple représentée pour 50 périodes par seconde et 3000 tours par minute, la moitié 19 devrait être conductrice et l'autre moitié 20 de la contre-électrode devrait être en matière isolante. Pour 1500 t/ mine deux quarts opposés du pourtour seraient conducteurs et les deux au- tres quarts opposés ne le seraient pas.
En se basant sur le même principe, on pourrait aussi opérer la conversion de courants polyphasés. Pour un re- dressement triphasé, on utilise par exemple -une électrode à roulement é- lastique en soi, conductrice sur tout son pourtour et sur laquelle s9appli- quent trois contre-électrodes qui ne sont conductrices que sur une partie de leur pourtour. Dans tous ces dispositifs, on donnera à la longueur péri- phérique des pièces en matière isolante le même ordre de grandeur qu'à la longueur de la surface de contact.