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On sait que l'utilisation des machines à courant alternatif, notamment des alternateurs à auto-excitation par circuit oscillant, est d'autant plus basse que le nombre d'encoche par pôle et par phase, dans lesquelles sont placés les conducteurs en série formant une seule phase, est plus élevé. En effet, l'énergie magnetique de la self-induction du circuit oscillant d'excitation est réduite, par rapport à celle des enroulements avec une seule encoche par pôle et par phase, dans le même rapport que la longueur de la corde à la longueur de l'arc du diagramme circulaire des potentiels des conducteurs en série.
D'autre part, dans une construction à une seule encoche par pôle et par phase, la distribution de l'enroulement du circuit oscillant aurait comme conséquence un montage à plus de trois phases, c'est-à-dire un montage polyphasé, et il en résulterait un accroissement du nombre des capacités.
La présente invention a pour objet une machine électrique du genre susmentionné, dans laquelle les capacités sont formées par des montages particuliers de condensateurs, ces montages étant couplés aux self-induction: des enroulements'd'excitation. Grâce à ces montages on obtient l'utilisation maximum des capacités et, des self-inductions, et, par conséquent, un accroissement notable de la puissance spécifique de la machine. Un autre avantage consise en ce que l'utilisation des condensateurs et des capacités du circuit oscillant est également amélioré.
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Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, sept fotes d'exécution de l'objet de l'invention, représentées sur les figs 1 à 7.
La fig. 1 représente schématiquement, sons ferme (.o diagramme vectoriel, deux enroulements triphasés 1 (l', 1", 1'') et (2,2 2"')écalés de 30 électriques entre eux. Les trois phases couplées @ 1', 1"" de noroulement 1, de même que les trois phases non couj.lées 2' 2", 2'" de l'enroulement 2, sont décalées de 120 entre elles. Cela signifie qu'il y a deux encoches par pôle et par phase.
Les capacités sant disposées en trois groupes 3, 4 ei. 5, dont chacun est constitué par quatre condensaterus Cd couplés en pot A chacun des groupes 3, 4 et 5 sont reliées deux phases de l'enroulement. La phase 1" de l'enroulement couplé 1, dont le point neutre est désigné par le chiffre 6, est connectée à deux sommets diamétralement opposés du pont formé par les condensateurs Cd de la capacité 3. La phase 2' de l'enroulement non couplé 2 est connectés aux autres sommets diamétralement opposés de la même capacité La phase 2' de l' enroulement non couplé 2 est- décalée de 90 per rapport à la phase 1" de l'enroulement couplé 1.
Il s'ensuit que les tensions des phases
1" et 2' sont également décalées de 90 et produisent dans ces phases et dans les côtés correspondants du pont de la capacité 3 des courants décalé. de 90
Si l'on désigne par U la tension de phase dans chaque enroulement 1 et 2, la tensionaux bornes de chaque condens cur Cd de la capacité 3 a la valeur U2/2 Il en est de même de la répartition des courants de phase dans les branches du pont de la capacité 3, mais, comme dans le cas de tous les condensateurs, les courants sont décalés de 90 par rapport aux tensions respectives.
Grâce à ce montage de la capacité 3, constituée par le pont de condensateurs Cd, et grâce à la connexion avec les deux phases 1" et 2', l'utilisation de la capacité 3 est accrue d'un facteur '2 par rapport à l'utilisation normale. De même, les self-inductions du circuit oscillant, formées par les phases 1" et 2', sont utilisées plus avantageusement que dans le cas de la connexion en série de plusieurs éléments d'enroulement présentant des angles de phase différents, ces avantages étant dus non seulement à un facteur de denture plus favorable, mais surtout au fait que le passage du flux dans les dents est aussi amélioré.
La capacité 4 est monté de la même manière que la capacité 3 et elle est reliée aux phases 1"' et 2"t connectées aux sommets diamétralement opposés
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du pont de la capacité 4 Ed nême la capacité 5 est connectée aux phaux l'et 2"' , ces.dernières ayant le même effet que les phases 1" et 2' avec la capacité 3, sauf' que leur décalage est différ at
Les phases 1' 1", 1"'et 2', 2", 2"'peuvent être parcourues non seulement par les courants d'excitation mais aussi par les courants de charge.
Il est souvent nécessaire, cependant, d'employer un ou plusieurs enroaluments de charge auxiliaires, couplés au circuit d'excitation. Dans ce cas, il convient, toutefois, que ces enroulements de charge, non représentés au dessi scient couplés en tringle ou en polygone. En employant de tels enroulements auxiliaires, on évite que les harmoniques de rang supérieur puissent agir sur le circuit oscillant d' excitation. Ces harmoniques provoquent dans le fer des self-inductions L des enroulements 1 et 2 des pertes supplémentaires et dans les diélectriques des capacités 3, 4 et 5 des courants de déplace- ment plus élevés, qui se traduisent aussi par des pertes plus élevées.
Afin d'éviter cet inconvénient, on peut aussi coupler en triangle l'enroulement triphasé 1 comprenant les phases 1', 1" et 1"', ainsi qu'il est montré à la fig. 2. Ce montage non seulement n'a aucun effet défavorable sur le circuit oscillant, mais il présente au contraire l'avantage que l'enroulement 1, couplé en triangle, peut servir en même temps comme enroule- ment de charge et comme enroulement de travail, les autres caractéristiques du circuit d'excitation étant par ailleurs semblables à celles de la machine de la fig. 1, décrite précédemment.
Les figs. 3 et 4 représentent schématiquement d'autres formes d'exé- cution de la machine faixant l'objet de l'invention. Les angles de phase et la disposition des conducteurs de phase 1' à 1" et 2' à 2"' sont les mortes que ceux de l'exemple de la fig. 1. Il en est de même pour le nombre d'encoches par pôle et par phase. La seule différence consiste en ce que chacune des phases 1' à 1"" et 2' à 2"t est formée de deux moitiés couplées galvaniquem On obtient ainsi douze moitiés de phases, qui forment six paries de phases. Ces moitiés sont décalées entre elles de 180 et consti- tuent les self-inductions des circuits oscillants.
Les capacités sont formées de douze condensateurs, désignés par les chiffres 7 à 18 sur les figs. 3 et 4, ces condensateurs étant connectés entre eux de Manière à former un pont polygonal. Aux sommets de ce pont polygonal n. doex côtés sont connectés, suivant leur angle de phase respectif, les
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conducteurs de phase 1' à 1"' et 2' à 2"', de srte que la différence de phase entre deux de ces conducteurs adjacents est de 20
Dans l'exemple de la fig. 3 des conducteurs de phase 1'à 1"' et
2' à 2"' ne sont pas couplés ent c. eux, tandis que dans le cas de la fig.1 ces conducteurs sont reliés à un soint neutre commun 6
Dans les formes d'exécution représentées sur les figs.
3 et 4, la machine' faisant l'objet de l'invention peut être égalenent pourvue d'un en- roulement secondaire deviné pour les courants cie charge. La charge peut être aussi appliquée directement aux conducteurs de phase l' à 1"' et 2' à 2"'. Il convient en outre que l'enroulement de charge, non représenté, soit formé comme un enroulement auxiliaire décrit plus haut, afin d'éliminer les harmoniques.
La fig 5 représente schémaitquem une autre forme d'exécution de la machine de l'invention. Ici, les conducteurs de phase 1' à 1"' et 2" à
2111 sont encore formés de deux moitiés chacun, ces moitiés étant reliées entre elles de manière à former un polygone de douze côtés. A chaque paire de sommets diamétralement opposés de ce polygone sont connectées les capacités, qui, dans les cas représenté à la fig 5, sont constituées chacune par deux condensateurs en série, désignés par les chiffres 19 à 30.
Le montage en série des condensateurs n'est toutefois pas indispensable, puisque les capacités pourraient tout aussi bien être constituées par un seul condensateur ou plusieurs condensateurs en parallèle. En outre, les six capacités formées par les paires de condensateurs 19 à 30 peuvent être couplées entre elles, en reliant tous les points de connexion des condensa- teurs de chaque paire.
Dans l'exemple représenté à la fig. 6, la self-induction du circuit oscillant comprend les conducteurs de phase 1 à 1"' et 2' à 2", reliés entre cue de manière à former un montage hexagonal. La capacité est connectée aux sommets de cet hexagone. Dans le cas de la fig. 6, cette capacité est constituée par six condensateurs, 31 à 36, dont chacun est shunte sur un des conducteurs de phase 1' à 1"' et 2' à 2"'. Ce montage est parti- culièrement avantageux pour l'élimination des harmoniques. Dans ce cas également l'enroulement du circuit oscillant peut être utilisé comme enroule-- ment de charge.
Afin de répartir symétriquement la charge sur les six cir- cuits oscillants, formés par les conducteurs de phase 1' à 1"' et 2t à 2"'
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shuntés par les condensateurs 31 à 36, il convient, de prévoir un enroule- ment particulier de charge, biphasé ou êtriphasé, non représente sur le dessin
Cet enroulement de charge doit,être couplé avec tous les six conducteurs de phase 1' à 1"' et 2' à 2"',
Dans toutes les formes d'exécution décrites jusqu'ici, l'amorçage et le maintien de l'auto-excitation du circuit oscillant s'effectuent par effet de la résonce de courant, à cause du montage en parallèle de la self-induction et de la capacité de circuit oscillant.
Dans les machines, dont la vitesse angulaire est à peu près constante, ce montage a l'avantage de permettre d'obtenir aux bornes de la machine des variations de tension presque négligeables, entre la marche à vide et la marche en pleine charge, si la self-induction est presque saturée. Si la machine est entraînée par un moteur à vitesse fortement variable, le montage en parallèle du circuit oscillant ne peut plus être utilisé, puisque, ainsi qu'il est connu, la courbe de résonance des circuits oscillants en parallèle présente une pointe très prononcée.
La fig. 7 montre schématiquement une forme de réalisation de l'objet de l'invention qui permet de maintenir la résonance du circuit oscillant d'auto-excitation même lorsque la machine est entraînée à des vitesses variables. Dans le cas représenté, les trois enroulements déphasé 37, 38 et 39 forment les self-inductions du circuit oscillant. Les capacités 40, 41 et 42 sont shuntées sur les enroulements 37, 38 et 39, formant ainsi des circuits oscillants en prallèle, qui servent à amorcer l'auto-excitation de la machine au momenL de son démarrage. Aux extrémités libres des phases 37, 38 et 39 sont connectées en série trois autres capacités 43, 44 et 45.
Lorsqu la machine, mise en marche au moyen de l'excitation du circuit oscillant en parallèle est branchée sur une charge extérieure connectée aux bornes 46, 47 et 48, on obtient,une résonance de tension dans les circuits oscillants en série formés par les capactiés 43, 44 et 45 et par les self-inductions des phases 37, 38 et 39. Les courbes de résonance de ces deux circuits oscillants, qui agissent indépendamment l'un de l'autre, doivent être ainsi choisies que le flanc descendant de l'une d'elles et le flanc montant de l'autre se coupent*en un point, de sorte que les valeurs correspondantes se superposent.
Il y a lieu de remarquer ici que, lorsque le nombre de Loura de la machine vure, le point de résonance de la courbe de résonance de
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tension et le point de résonance de la courbe de résonance de courant se déplacent vers des valeurs différentes, on fonction de la pulsation @@
En réglant de manière juideurse les deux circuits oscillants de chaque phase, la tension aux bornes de la machine peut être maintenue pratiquement constante, indépendamment de la charge, dans des limites très amples de la variation de vidasse.
La machine de la fig 7 n'est pas limitée à la forme représentée. Elle peut être é glaem exécutée avec des ponts de condensateurs formant les capacités 40 à 42 et 43 à 45, ou bien avec des montures en polygone de ces condensateurs, ainsi qu'il a été décrit plus haut (fig.s 1 à 6)
En outre, les circuits de charge appliqués aux circuits d' excitation peuvent être connectés au moyen de transiform de n'importe quel type aux self-inductions et aux capacités ou bien au:.. self-induction et aux capacités à la fois.
REVENDICATONS
1. Machine électrique avec aato-excitation circuit oscillant, caractérisée en ce qu'au moins une capacité, formée d'au moins un condensa- teur, agit surplusieurs conducteurs d'enroulement de la self-induction du circuit oscillant.
2. Machine électrique selon la rêve.diction 1, caractérisée en ce que des condensateurs, en nombre "n", sont couples entre eux de manière à former un montage en pont, au moins "n" conducteurs d'enroulement des self- inductions étant connectés aux points de ,jonction de ce pont (figs. 1 à 7).
3. Machine électrique selon la revendication 2, car. térisée en ce que des conducteurs d'enroulement couplés en étoile sont reliés à des groupes de condensuterus par l'intermédiaire d'Autres conducteurs d'enroule- ment non couplés.
4. Machine électrique selon la revend.! cation 2, caracté sée en ce que des conducteurs d'enroulement couplés en triangle sont reliés à des groupes de condensateurs par l'intermédiaire d'autres conducteurs non couplés.
5. Machine électrique selon la revendication 2, caractérisée en ce que des conducteurs d'enroulement couplés en polygone sont reliés: groupes de condensuterus par l'intermédiaire d'autres conducteurs d'enroulement non couplés.
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We know that the use of alternating current machines, in particular self-excited alternators by an oscillating circuit, is all the lower than the number of notches per pole and per phase, in which the conductors in series forming only one phase, is higher. Indeed, the magnetic energy of the self-induction of the excitation oscillating circuit is reduced, compared to that of the windings with a single notch per pole and per phase, in the same ratio as the length of the string to the length of the arc of the circular diagram of the potentials of conductors in series.
On the other hand, in a construction with only one notch per pole and per phase, the distribution of the winding of the oscillating circuit would result in an assembly with more than three phases, that is to say a polyphase assembly, and this would result in an increase in the number of capacities.
The present invention relates to an electrical machine of the aforementioned type, in which the capacitors are formed by specific arrangements of capacitors, these arrangements being coupled to the self-induction: excitation windings. Thanks to these assemblies, the maximum use of the capacities and of the self-inductions is obtained, and, consequently, a notable increase in the specific power of the machine. Another advantage is that the use of capacitors and capacitors of the oscillating circuit is also improved.
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The accompanying drawing shows, by way of example, seven execution figures of the object of the invention, shown in Figs 1 to 7.
Fig. 1 represents schematically, firm sounds (.o vector diagram, two three-phase windings 1 (l ', 1 ", 1") and (2.2 2 "') electrically offset from each other. The three coupled phases @ 1 ' , 1 "" of winding 1, as well as the three uncoated phases 2 '2 ", 2'" of winding 2, are offset by 120 between them. This means that there are two notches per pole and by phase.
The health capacities arranged in three groups 3, 4 ei. 5, each of which is constituted by four condenserus Cd coupled in pot A each of groups 3, 4 and 5 are connected two phases of the winding. Phase 1 "of the coupled winding 1, whose neutral point is designated by the number 6, is connected to two diametrically opposed vertices of the bridge formed by the capacitors Cd of the capacitor 3. Phase 2 'of the non winding coupled 2 are connected to the other diametrically opposed vertices of the same capacitance. Phase 2 'of uncoupled winding 2 is shifted by 90 relative to phase 1' of coupled winding 1.
It follows that the voltages of the phases
1 "and 2 'are also offset by 90 and produce in these phases and in the corresponding sides of the capacitor bridge 3 currents offset by 90.
If we denote by U the phase voltage in each winding 1 and 2, the voltage at the terminals of each condenser Cd of capacitor 3 has the value U2 / 2. The same applies to the distribution of the phase currents in the branches of the bridge of capacitor 3, but, as in the case of all capacitors, the currents are offset by 90 with respect to the respective voltages.
Thanks to this assembly of the capacitor 3, formed by the bridge of capacitors Cd, and thanks to the connection with the two phases 1 "and 2 ', the use of the capacitor 3 is increased by a factor of' 2 compared to normal use. Likewise, the self-inductions of the oscillating circuit, formed by phases 1 "and 2 ', are used more advantageously than in the case of the series connection of several winding elements having phase angles. different, these advantages being due not only to a more favorable toothing factor, but above all to the fact that the flow of flow in the teeth is also improved.
Capacity 4 is mounted in the same way as capacity 3 and is connected to phases 1 "'and 2" t connected to diametrically opposed vertices
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of the bridge of capacity 4 Ed n even capacity 5 is connected to phaux 1 and 2 "', these last ones having the same effect as phases 1" and 2' with capacity 3, except that their offset is different
The phases 1 '1 ", 1"' and 2 ', 2 ", 2"' can be traversed not only by the excitation currents but also by the load currents.
It is often necessary, however, to employ one or more auxiliary charging instruments, coupled to the excitation circuit. In this case, it is appropriate, however, that these load windings, not shown in the dessi saw coupled in a rod or in a polygon. By using such auxiliary windings, it is avoided that the higher order harmonics can act on the oscillating excitation circuit. These harmonics cause additional losses in the iron of the self-inductions L of windings 1 and 2 and in the dielectrics of the capacitors 3, 4 and 5 higher displacement currents, which also result in higher losses.
In order to avoid this drawback, the three-phase winding 1 comprising phases 1 ', 1 "and 1"' can also be coupled in a triangle, as is shown in FIG. 2. This arrangement not only does not have any unfavorable effect on the oscillating circuit, but on the contrary it has the advantage that the winding 1, coupled in delta, can serve at the same time as load winding and as winding of. work, the other characteristics of the excitation circuit being otherwise similar to those of the machine of FIG. 1, described above.
Figs. 3 and 4 schematically represent other embodiments of the machine forming the object of the invention. The phase angles and the arrangement of the phase conductors 1 'to 1 "and 2' to 2" 'are as dead as those of the example of FIG. 1. It is the same for the number of notches per pole and per phase. The only difference is that each of the phases 1 'to 1 "" and 2' to 2 "t is formed of two galvanically coupled halves. Twelve phase halves are thus obtained, which form six phase pairs. These halves are offset between they are 180 and constitute the self-inductions of the oscillating circuits.
The capacitors are formed by twelve capacitors, designated by the numbers 7 to 18 in figs. 3 and 4, these capacitors being connected together so as to form a polygonal bridge. At the tops of this polygonal bridge n. doex sides are connected, according to their respective phase angle, the
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phase conductors 1 'to 1 "' and 2 'to 2"', so that the phase difference between two of these adjacent conductors is 20
In the example of FIG. 3 phase conductors 1 'to 1 "' and
2 'to 2 "' are not coupled together, while in the case of fig. 1 these conductors are connected to a common neutral 6
In the embodiments shown in FIGS.
3 and 4, the machine forming the object of the invention may also be provided with a secondary winding guessed for the currents and load. The load can also be applied directly to phase conductors 1 'to 1 "' and 2 'to 2"'. In addition, the load winding, not shown, should be formed as an auxiliary winding described above, in order to eliminate harmonics.
FIG 5 shows schémaitquem another embodiment of the machine of the invention. Here, phase conductors 1 'to 1 "' and 2" to
2111 are further formed of two halves each, these halves being interconnected so as to form a polygon of twelve sides. Capacitors are connected to each pair of diametrically opposed vertices of this polygon, which, in the cases shown in FIG. 5, each consist of two capacitors in series, designated by the numbers 19 to 30.
The series connection of the capacitors is however not essential, since the capacitors could just as easily be constituted by a single capacitor or by several capacitors in parallel. In addition, the six capacitors formed by the pairs of capacitors 19 to 30 can be coupled together, by connecting all the connection points of the capacitors of each pair.
In the example shown in FIG. 6, the self-induction of the oscillating circuit comprises the phase conductors 1 to 1 "'and 2' to 2", connected together so as to form a hexagonal assembly. The ability is connected to the vertices of that hexagon. In the case of fig. 6, this capacitor is formed by six capacitors, 31 to 36, each of which is shunted on one of the phase conductors 1 'to 1 "' and 2 'to 2"'. This arrangement is particularly advantageous for the elimination of harmonics. Also in this case the oscillating circuit winding can be used as a load winding.
In order to symmetrically distribute the load on the six oscillating circuits, formed by the phase conductors 1 'to 1 "' and 2t to 2" '
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shunted by capacitors 31 to 36, it is advisable to provide a particular charge winding, two-phase or three-phase, not shown in the drawing
This load winding must be coupled with all six phase conductors 1 'to 1 "' and 2 'to 2"',
In all the embodiments described so far, the initiation and maintenance of the self-excitation of the oscillating circuit is effected by the effect of the current resonance, because of the parallel connection of the self-induction and of the oscillating circuit capacitance.
In machines, the angular speed of which is more or less constant, this arrangement has the advantage of making it possible to obtain almost negligible voltage variations at the terminals of the machine, between no-load operation and operation under full load, if the self-induction is almost saturated. If the machine is driven by a motor with highly variable speed, the parallel connection of the oscillating circuit can no longer be used, since, as is known, the resonance curve of the parallel oscillating circuits has a very pronounced peak.
Fig. 7 schematically shows an embodiment of the object of the invention which makes it possible to maintain the resonance of the self-exciting oscillating circuit even when the machine is driven at varying speeds. In the case shown, the three phase-shifted windings 37, 38 and 39 form the self-inductions of the oscillating circuit. The capacitors 40, 41 and 42 are shunted on the windings 37, 38 and 39, thus forming oscillating circuits in prallele, which serve to initiate the self-excitation of the machine at the time of its start-up. At the free ends of phases 37, 38 and 39 are connected in series three other capacitors 43, 44 and 45.
When the machine, started by means of the excitation of the parallel oscillating circuit, is connected to an external load connected to terminals 46, 47 and 48, a voltage resonance is obtained in the series oscillating circuits formed by the capacitors. 43, 44 and 45 and by the self-inductions of phases 37, 38 and 39. The resonance curves of these two oscillating circuits, which act independently of one another, must be chosen so that the falling edge of l 'one of them and the rising flank of the other intersect * at a point, so that the corresponding values overlap.
It should be noted here that, when the Loura number of the machine changes, the resonance point of the resonance curve of
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voltage and the resonance point of the current resonance curve move to different values, depending on the pulse @@
By carefully adjusting the two oscillating circuits of each phase, the voltage at the terminals of the machine can be kept practically constant, independently of the load, within very wide limits of the variation in drain.
The machine of FIG. 7 is not limited to the form shown. It can also be executed with capacitor bridges forming the capacitors 40 to 42 and 43 to 45, or else with polygon mounts of these capacitors, as described above (fig.s 1 to 6).
Furthermore, the load circuits applied to the excitation circuits can be connected by means of transiforms of any type to the self-inductions and to the capacitors or else to the: .. self-induction and to the capacitors at the same time.
CLAIMS
1. Electric machine with self-excitation of the oscillating circuit, characterized in that at least one capacitor, formed of at least one capacitor, acts on several winding conductors of the self-induction of the oscillating circuit.
2. Electric machine according to the dream.diction 1, characterized in that the capacitors, in number "n", are coupled together so as to form a bridge assembly, at least "n" winding conductors of the self-inductions being connected to the junction points of this bridge (figs. 1 to 7).
3. Electric machine according to claim 2, because. It is characterized in that star-coupled winding conductors are connected to groups of condensates through other uncoupled winding conductors.
4. Electric machine according to resale! cation 2, characterized in that delta-coupled winding conductors are connected to groups of capacitors through other uncoupled conductors.
5. Electric machine according to claim 2, characterized in that the winding conductors coupled in a polygon are connected: groups of condensers by means of other uncoupled winding conductors.
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