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PERFECTIONNEMENT APPORTE AUX CAGES EN COURT-CIRCUIT UTILISEES DANS LES MACHINES ELECTRIQUES A COURANT ALTERNATIF SYNCHRONES.
La présente invention a pour objet l'utilisation, dans les machines synchrones fonctionnant en alternateurs ou pouvant avoir à fonctionner comme alternateurs, de cages en court-circuit comportant des barres constituées par; une âme en métal ou alliage à faible résistivité (en cuivre, par exemple) enfilée dans un tube ou fourreau en métal ou alliage magnétique (fer, acier, etc.-.). Cette utilisation donne lieu à une diminution de la valeur et de la durée du courant de court-circuit subtransitoire, sans augmenter la chute de tension brusque en cas d'à-coups de courant et sans diminuer leur constante d'amortissement.
Dans la construction des alternateurs synchrones et plus particulièrement de ceux destinés à des installations autonomes, où l'on n'a pas la ressource de fonctionner en parallèle avec un secteur, on cherche à réduire le plus possible les chutes de tension instantanées produites par les à-coups de courant, tels que ceux que provoque le démarrage de moteurs à cage. Cette chute de tension est très gênante pour le fonctionnement de certains relais, pour les enroulements de commande des contacteurs et elle peut amener des perturbations dans le fonctionnement des radars installés à bord des navires; si elle n'est pas rapidement corrigée, des moteurs peuvent caler.
Cette chute de tension dépend essentiellement de la valeur de l' impédance transitoire de l'alternateur et elle ne peut être corrigée immédiatement par le régulateur, quelle que soit la rapidité d'action de celui-ci.
Pour diminuer l'importance de cette chute de tension, on est conduit à diminuer les impédances des machines, mais, avec les solutions actuel-
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lement connues, on augmente de ce fait les courants de court-circuit transi toires et sub-transitoires et la puissance à couper, en cas de court-circuit,par les disjoncteurs, se trouve augmentée. Bien qu'à l'ouverture du disjoncteur, le courant de court-circuit sub-transitoire soit généralement disparu et que la coupure intéresse déjà le transitoire, le courant sub-transitoire qui a précédé ce dernier a pu coller les contacts ou tout au moins les altérer superficiellement et amener, par voie de conséquence, une détérioration rapide du disjoncteur, la rupture s'effectuant avec des contacts rendus défectueux par le passage du sub-transitoire.
Enfin,même dans les installations où la chute brusque de tension n'est pas à envisager (supercentrales interconnectées), il y a toujours intérêt à diminuer le courant du court-circuit sub-transitoire, du moment que, par ailleurs, on ne diminue pas la constante d'amortissement; la fatigue des disjoncteurs se trouve, en '-effet, de toute façon , diminuée.
Ces inconvénients sont évités en munissant les alternateurs envisagés, d'une cage en court-circuit comportant des barres constituées par une âme en métal ou alliage à faible résistivité (en cuivre, par exemple) enfilée dans un tube en métal ou alliage magnétique (fer, acier, etc..).
Dans ces conditions, au moment d'un court-circuit, la fréquence des courants passant dans la cage est égale à la fréquence normale de l'alternateur. Le tube ou fourreau en métal ou alliage magnétique, des barres de la cage, forme écran et le courant qui circule dans chaque barre tend à se localiser dans une couche superficielle (effet de peau). En donnant au tube ou fourreau magnétique une épaisseur sensiblement égale à celle de cette couche, la self-induction de la barre se trouve augmentée, ainsi que sa résistance.
Dans le cas d'un tube en acier, par exemple, les essais et le calcul démontrent que la résistance sub-transitoire peut être augmentée d' un pourcentage important, de l'ordre de 25 %. Quand à la résistance, le courant ne passant pratiquement que dans le tube, elle est augmentée du fait de cette diminution de section de passage et du fait de la résistivité beaucoup plus élevée du métal du tube par rapport à celle du métal constituant l'âme. L'augmentation de la résistance étant proportionnellement plus importante que celle de la réactance, il s'en suit que la constante de temps d'évanouissement du courant sub-transitoire est diminuée.
Comme la fatigue des contacts des interrupteurs est fonction du carré de l'intensité du courant qui les traverse et de la durée du passage, on gagne donc, à la fois sur ces deux paramètres.
En fonctionnement normal, la fréquence des courants, dus à un pompage éventuel, qui circulent dans la cage étant faible, l'effet d'écran du tube magnétique devient négligeable et le courant se répand dans la totalité de la section de l'âme, faisant intervenir la faible résistivité de cette dernière.
Les figures schématiques ci-jointes représentent un exemple, donné à titre non limitatif, d'une portion de cage constituée conformément à l'invention : - La figure 1 est une coupe partielle de l'extrémité d'une barre par un plan axial; - La figure 2 est une coupe transversale de la barre.
La barre figurée comporte une âme 4, en cuivre par exemple, enfilée, à frottement doux, dans un tube ou fourreau en métal magnétique B.
Les barres ainsi constituées sont montées dans les encoches des épanouissements polaires de l'inducteur, C, destinées à les recevoir. Les extrémités des âmes A qui dépassent du tube B, sont brasées aux anneaux ou segments latéraux D.
Dans les figures, la barre représentée a une section circulaire;
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toute autre forme de section pourrait d'ailleurs être adoptée. Les valeurs relatives de la section de l'âme bonne conductrice et de l'épaisseur du fourreau magnétique sont déterminées suivant la caractéristique : résistance apparente/fréquence, à réaliser.
On remarquera que, le fourreau étant en métal magnétique, il n' est pas nécessaire de diminuer de sa section celle de l'âme de la barre, puisque les fourreaux participent au passage du flux principal de la machine; la constante d'amortissement de la cage peut donc être maintenue intégralement.