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BREVET BELGE Machine éle ctrique rotative.
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La présente invention est relative à une machine électrique rotative constituée d'un stator et d'un rotor et alimentée en courant alternatif.
Parmi les machines électriques rotatives déjà connues on peut notamment signaler les moteurs électriques à courant alternatif qui se classent en deux groupes principaux: les noteurs synchrones dont la vitesse dépend de la fréquence du courant alimentant l'Induit et du nombre de pôles inducteurs;
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dans ce cas, le courant d'excitation nlfcess:'1.ire t 1. généralement fourni par une excitatrice à courant continu accouplée au noteur; les moteurs asynchrones dont la vitesse varie avec la charge et qui fonctionnent sans excitatrice.
Les moteurs synchrones offrent l'avantage d'avoir une vitesse rigoureusement constante quelle que soit la charge et un facteur de puissance intéressant mais ils ont l'inconvénient d'exiger une excitatrice.
La présente invention concerne une machine électrique tournante alimentée en courant alternatif triphasé se carac-
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térisant en ce que les enroulements statoriques et rotoriques sont reliés en parallèle s'-:r le réseau è.' ;:li"':1er:.tation en courant.
Suivant une particularité, le roter est raccordé au réseau d'alhienmiiion en courant alternatif, p6r l'intermédiaire d'un Lrsfcz: ,-.ear à tension secondaire éventuel lèsent variaole destiné à adapter les impédances* De ce fait, le courant alt,s:i.l1,ctif lJriph*56 circulât- dans les enroulements produit un ckasp >¯ 4 :t.âqti tO'1rL'-.lt dans: le stator ussi bien que dans le rotor Quand le rotor est à l'arrêt :Cre de s.accessi.c= 5 phases dans le stator et dans le rc'tor "' '-. tel que le champ tournant produit par le courant statorique tourne en sens
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inverse du champ produit par le courant rotorique.
Suivant une autre particularité, le rotor est entraîné mécaniquement par une machine rotative à vitesse variable.
Le rotor est entraîné dans le sens inverse à celui du champ tournant rotorique obtenu lorsque le rotor est à l'arrêt et le stator débranché,et ce à une vitesse angulaire égale à la somme arithmétique des vitesses angulaires des champs statoriques et rotoriques, obtenus lorsque le rotor est à l'arrêt,- on choisit l'ordre de succession des phases de manière qu'en fonctionnement ces deux champs tournent dans le même sens, à la même vitesse angulaire.
Une machine rotative alimentée selon.l'invention possède ' la propriété des machines synchrones c'est-à-dire qu'elle peut fonctionner en alternateur en transformant de l'énergie mécanique en énergie électrique ou de façon inverse, en moteur en transformant de l'énergie électrique en énergie mécanique.
L'invention sera plus aisément comprise par la description suivante des dessins annexés dans lesquels la figure montre le schéma de raccordement au réseau d'alimentation électrique d'une maphine selon l'invention, dans laquelle le stator comporte le même nombre de pôles que le rotor.
En considérant la figure, on voit qu'un réseau 1 recevant du courant alternatif à partir d'une source non montrée possède deux circuits en dérivation 2 et 3. Le circuit 2 pourvu d'un interrupteur 4 et d'un transformateur à tension secondaire variable 5, alimente le rotor 6 à partir du réseau, quand l'interrupteur 4 est fermé;
de même, le circuit 3 pourvu des interrupteurs 7 et 12 alimente le stator 8 d'une machine 9, quand les dits interrupteurs 7 et 12 sont fermés*
Etant donné que le rotor 6 est alimenté en courant il se
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crée dans ses enroulements un champ magnétique tournant à une vitesse angulaire donnée #i; en agissant sur le transformateur 5 il est possible de varier le courant du rotor jusqu'à ce que la tension induite entre les phases dans le stator atteigne -une valeur U1 identique en valeur efficace à la tension entre phases du réseau d'alimentation.
Le rotor 6 de la machine 9 est accouplé, par une transmis- sion mécanique 10 avec une machine rotative à vitesse variable qui,dans le cas décrit,est un moteur à courant continu 11 alimenté par un réseau à courant continu lla; ce moteur 11 entraîne le rotor 6 à une vitesse angulaire égale à 2#idnas le sens inverse à celui du champ tournant rotorique obtenu lorsque le rotor est à l'arrêt. Il en résulte que le flux du rotor en mouvement balaie le stator à une vitesse angulaire 2#i- #i- wi dans le sens opposé à celui créé par le rotor à l'arrêt.
Il a été constaté que ce flux dû au rotor en mouvement crée dans les bobi- nages du stator une tension induite U'1 qui est égale à U1 de sorte que la machine 9 peut être mise en parallèle sur le résau 1 suivant la méthode connue en fermant d'abord l'interrupteur 7 puis ensuite l'interrupteur 12, quand les lampes de synchronisation
13 sont éteintes.
La machine fonctionne alors comme moteur ou alternateur @ synchrone et elle offre des avantages considérables comparative- ment aux moteurs asynchrones à rotor en court-circuit ainsi que cala apparaît dans les résultats des essais exposés ci-après.
On a d'abord fait fonctonner de façon habituelle un @ moteur asynchrone à rotor bobiné de 7,5 CV à 1380 t/m en charge; le cos # est alors de 0,8; le courant statorique maximum admissible par la machine est de 21A. par phase d'alimentation.
La tension du réseau est U - 190 V, et l'intensité de
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21A par phase. La puissance apparente est de 190 X 21 soit Ú3 Ú3 environ 4000 VA et la puissance active est de 4000 X 0,8 = 3200 W Ú3 Ú3 Ú3 par phase c'est-à-dire de 3200 X 3 = 5500 watts ou 7,5 CV pour le moteur. Le courant rotorique maximum admissible'par le moteur est de 40 ce qui se vérifie dans ce cas, mais la tension Ú3 est nulle puisque les bagues du rotor sont mises en court-circuit
Ensuite, on a fait fonctionner le moteur à la façon de l'invention en réalisant l'installation représentée schématique- ment dans la figure.
A cet effet, le moteur asynchrone ci-dessus est entraîné par un moteur à courant continu d'environ 15 CV et en réglant l'excitation du moteur à courant continu la vitesse du rotor est portée à 3000 t/minute.
Il a été constaté qu'un courant de 17 A doit être fourni Ú3 au rotor, pour que la tension induite dans le stator soit égale à celle du réseau.
Dans le stator de ce moteur on a constaté que cos # = 0,94; de plus, on a relevé en charge i = 20 A, par phase d'alimentation U - 190 volts entre phases ce qui donne une puissance apparente par phase égale à 190 X 20 soit à peu près 3800 V. A et une Ú3 3 Ú3 puissance active de 0,94 X 3800 = 3580 watts.
Ú3 Ú3
Le courant effectif rotorique est alors de 40 A, ce Ú3 qui donne un courant actif de 36 A, sous un cos # de 0,9; Ú3 la tension constatée entre phases du rotor est alors de 95 V.
La puissance apparente est de 95 X40 3800 V.A. par phase , Ú3 Ú3 et la puissance active 95 X 36= 3420 watts de sorte que Ú3 Ú3 par phases la puissance active statorique et rotorique totale est égale à 3580 + 3420 = 7000 watts soit 7000 X 3 = 12.100 watts Ú3 Ú3 Ú3 Ú3 ou environ 16,5 CV pour le moteur.
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Dans ce cas, on constate que la puissance nominale du moteur a doublé bien que le courant de 21/Ú3 A n'ait pas été Ú3 atteint dans le stator ; autrementdit, il apparaît', que la puissance spécifique du moteur alimenté selon l'invention est supérieure à celle du moteur asynchrone alimenté de façon habituelle.
De plus, le transformateur devient inutile dans le cas où les enroulements reliés en parallèle sont conçus pour fournir des impédances telles que lors de la mise en charge de la machine, les courants soient maxima dans le rotor corme dans le stator.
Sans sortir de la présente invention, dans le cas d'une machine ayant 2p pales, il est possible d'alimenter seulement p pôles du stator ce qui lui permet de démarrer comme un moteur asynchrone avec rotor en court-cironit pour l'amener à une vitesse voisine du double de la vitesse de synchronisme correspondant au fonctionnement en moteur asynchrone possédant 2p pales au stator ; unefois le démarrage effectué, il faut alors passer à la marche selon l'invention ce qui nécessite l'usage d'un dispositif d'inversion du coupla.
REVENDICATIONS
1. Machine électrique alimentée en courant alternatif triphasé comportant un enroulement statorique et un enroulement rotorique, caractérisée en ce que le dit stator et le dit rotor sont raccordés en parallèle sur le réseau alternatif d'alimentation.