Machine à collecteur, à courant alternatif. Dans les machines à collecteur, à courant alternatif, il peut y avoir avantage, d'une part, de pouvoir relier au collecteur tour nant un enroulement disposé sur la partie fixe, qui offre plus de place pour l'y dis poser convenablement, et, d'autre part, de pouvoir choisir librement l'ordre de gran deur de la vitesse de rotation du collecteur.
La présente invention offre ces avantages. La machine dont il s'agit ici est caractérisée en ce que l'enroulement de son stator est connecté aux balais d'un collecteur à bagnes dont les bagues sont reliées aux lamelles d'un collecteur à lamelles, ces deux collecteurs tournant ensemble à une vitesse dont le rap port à la vitesse de rotation du rotor de la machine est constant.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution d'une machine selon la présente invention.
Dans la forme d'exécution de la fig. 1, pouvant fonctionner, par exemple, comme- moteur série triphasé, les points 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 de l'enroulement du stator S sont reliés chacun à un balai appuyant sur l'une des bagues I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII du collecteur à bagues Q. Chacune de ces bagues est à son tour reliée à l'une des la melles 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 du collecteur à lamelles If .
Les deux collecteurs Q et K sont montés sur le même arbre que le rotor B et tournent à la même vitesse que lui. Sur la périphérie du collecteur K appuient trois ba lais fixés connectés à trois balais appuyant chacun sur l'une des trois bagues extérieures du système de six bagues B, tournant avec le rotor. Les bornes I, II, III de la machine sont, de leur côté, reliées, par trois balais, aux trois bagues B intérieures. Les trois en roulements 'du rotor ont leurs extrémités con nectées l'une à une bague B intérieure, l'au tre à la bague B extérieure de même rang.
Dans cette forme d'exécution, la courbe théorique de potentiel du collecteur ±L est formée par une seule onde (C'est-à-dire par une sinusoïde à une seule période) mais on peut, comme dans les dynamos ordinaires, obtenir une courbe de potentiel à plusieurs ondes, en reliant chacune des bagues du col lecteur Q à plusieurs lames du collec teur K. C'est ce que montre la forme d'exécution de fig. 2, Chacune des seize ba- crues du collecteur à bagues Q est reliée à trois lamelles du collecteur Is:; par exemple, la bague I aux trois lamelles 1, l', 1", dis tantes de 120 etc.
Les considérations sui vantes montrent alors à quelle vitesse doi vent tourner les collecteurs Q et IL pour que la machine fonctionne normalement.
Désignons par Nn, le nombre de tours, par seconde, du champ tournant par rapport au rotor, par Nn le nombre de tours, par seconde, du rotor et par N" le nombre de tours, par seconde,. du collecteur.
La fré quence Fa, de la f. e. m. dans l'enroulement du rotor est alors: <I>F</I> n, <I>- P -</I> 11;" P désignant le nombre de paires de pôles. La fréquence Fs de la. f. e. m.
dans le stator et les collecteurs Q et K sera FS <I>=</I> P # (N. Na) Le signe -j-- s'applique au cas où<B>le</B> rotor tourne clans le sens de la rotation du champ. Le signe - s'applique au cas où le rotor tourne en sens inverse.
Les f. e. m. du rotor et du stator ont donc des fréquences différentes. Pour que la ma eliino marche normalement, il faut (lue le collecteur à lamelles et ses balais, fonctionnant comme transformateur de fréquence, change la fréquence du stator de façon qu'elle devienne égale à celle du rotor. Or la. fréquence Fb sur les balais est, si R désigne le nombre d'ondes de la. courbe de potentiel: Fb-hs:3-- R#NQ=P#(N.--+--Na,)\+R#N,. Le second signe - s'applique au cas où le collecteur tourne en sens inverse du sens de rotation de la courbe de potentiel. Le second signe + s'applique au cas où le collecteur tourne dans le même sens que le sens de ro tation de la courbe de potentiel.
L'on a, d'autre part, le champ dans le rotor étant produit en partie par les courants recueillis aux balais: Pb =<I>Fit</I> c'est-à-dire <I>P</I> # Nm <I>=</I> P # (N. <B><I>NI,)</I></B><I> T-</I> P,<B><I>- N,</I></B> <I>P</I> # N,, <I>---- R</I> # N'. L'interprétation des signes indique que, lorsque le rotor tourne à l'encontre du champ, le collecteur K doit tourner dans le même sens que la combe de potentiel et réci proquement.
Si l'on désigne par 1, 2, 3, 4, 5, G, 7, 8, les sections du stator de l'alterna teur de fig. 1 et par les mêmes chiffres les lamelles correspondantes du collecteur à la melles K, ont voit qu'il y a deux manières d'établir les connexions entre ces sections et ces lamelles. D'après l'un des procédés, si l'on parcourt les lamelles. du collecteur dans leur ordre naturel de numérotation, . on se meut dans le même sens que si l'on parcourt les sections du stator dans leur ordre naturel de numérotation; dans ce cas, le collecteur K doit tourner en sens opposé de celui de la ro tation du rotor.
Si, lorsqu'on parcourt les lamelles du collecteur suivant leur ordre na turel de numérotation, on se meut en sens inverse du sens que l'on suivrait en parcou rant les bobines du stator dans leur ordre naturel de numérotation, alors collecteur et rotor doivent tourner dans le même sens.
Dans la forme d'exécution de la fig. 2:
EMI0002.0044
Il en résulte que l'arbre du rotor doit être relié avec celui des collecteurs Q et K par un engrenage dont le rapport de réduction de vitesse est égal à '/3.
Les balais et les bagues du collecteur à bagues ne se trouvant sous courant que.pen- dant le passage sous les balais des lamelles correspondantes, on pourra y employer des densités de courant élevées, c'est-à-dire leur donner des dimensions très réduites.
On conçoit que l'on puisse connecter en tre deux lamelles voisines du collecteur une partie seulement de chaque conducteur de l'induit, ce qui est particulièrement avan tageux pour les machines à grande vitesse \t à tension considérable, machines dans les quelles la tension induite dans chaque con ducteur peut dépasser la tension admissible entre les deux lamelles. En outre, l'induit est immobile, on pourra donc faire passer les connexions de celui-ci avec le collecteur à ba gues par les canaux de ventilation.
Lorsque la machine a une puissance con sidérable, il peut être profitable de disposer, ainsi que le montre la fig. 3, sur son stator, deux enroulements indépendants<B>01</B> 02; cha cun de ces enroulements sera alors connecté avec son collecteur à.
bagues particulier Ql respectivement Q2 et son collecteur à lamel les pârticulier K, respectivement K=. Dans la fig. 3, le schéma est disposé de façon que les enroulements constituent un système poly phasé, dans lequel les deux enroulements <I>O, OZ</I> et l'enroulement du rotor sont relis en série,- ainsi que le montre schématique ment la fig. 3a.
Les enroulements 0,<I>et OZ</I> pourraient également être réunis en paral lèle comme le montre la fig. 3h. Dans ce der nier cas, le courant passant par les bagues chi rotor sera deux fois plus grand que celui passant par les bagues du rotor dans le cas des fig. 3 et 3a.
La fig. 4 montre une installation du genre de celles décrites au brevet no 97724 comprenant un alternateur conforme à l'in vention. L'enroulement E6 est connecté au collecteur à bagues Q dont les bagues sont elles-mêmes reliées au collecteur à lamelles K sur lequel sont disposés des balais distants de l20 électriques. Le rotor comprend un bobinage Eï constitué par trois enroulements de phases séparés et connectés ainsi que re présenté au dessin avec les bagues B du rotor. Sur celles-ci appuient, d'une part, des balais reliés aux balais du collecteur K, d'au tre part, des balais reliés aux bornes de l'alternateur.
Celui-ci est excité, à l'aide de l'enroulement E8, qui sert aussi à l'excita tion par une excitatrice séparée B, actionnée par un moteur M.
L'alternateur est connecté avec un moteur asynchrone A dont la vitesse se règle en changeant la fréquence du courant d'excita tion de l'alternateur.
Lorsqu'il s'agit de construire des alter nateurs dont le collecteur à bagues Q com prend un grand nombre de bagues, il peut devenir impossible de disposer celles-ci côte- à-côte le long d'un arbre parce qu'elles oc cuperaient trop de place. Les fig. 5 et- 6 mon trent comment on peut alors disposer ces ba- 'gL1es. Sur l'arbre F des collecteurs à bagues et à. lamelles sont montées deux paires de dis ques A B comportant chacune, entre ses deux disques, un logement e; chaque disque est muni. d'une rangée de bagues concentriques f, comprenant quinze bagues dans le cas par ticulier.
Les connexions conduisant à ces bagues sont placées dans des -rainures pra tiquées dans les moyeux des disques, le long de l'arbre F, et pénètrent dans les logements e susmentionnés. Les balais pour les bagues placées à la gauche de chaque paire de dis ques; en 'fig. 6, sont portés par des porte- balais g placés au-dessus de l'arbre F. Les balais pour les bagues placées à la droite de chaque paire sont portés par des porte balais h plâcés au-dessous de l'arbre F.