Machine électrique à collecteur La présente invention est relative à une machine électrique à collecteur, qui peut cons tituer, par exemple, un moteur monophasé de traction, ou bien un moteur polyphasé.
Il a déjà été proposé de prévoir, pour amé liorer la commutation, sur l'induit un enroule ment auxiliaire présentant une constante de temps différente de celle de l'enroulement prin cipal, les spires de cet enroulement auxiliaire étant reliées en parallèle avec les spires de l'en roulement principal, en vue de former ainsi des circuits de décharge destinés à amortir l'éner gie des étincelles dues à la fermeture et à la cou pure des courants entre les balais et le col lecteur.
Les enroulements auxiliaires de ce genre, établis et logés de manière à avoir une. très faible réactance et une très forte résistance, sont parcourus par des courants relativement fai bles. Ils ne contribuent donc que dans une fai ble mesure au couple et à la puissance des ma chines, mais ils en augmentent le volume et le prix.
La présente invention a pour but de sup primer cet inconvénient.
La machine électrique à collecteur objet de l'invention comprend deux enroulements ro- toriques dont les spires sont reliées en parallèle aux lames du collecteur de façon à amortir l'énergie des étincelles de commutation, et dont les constantes de temps sont différentes, carac térisée par le fait que, malgré l'inégalité des constantes de temps de ces enroulements, leurs réactances et leurs résistances respectives sont telles que leurs impédances sont pratiquement égales.
Des formes d'exécution de l'invention sont représentées, à titre d'exemple, sur le dessin an nexé, sur lequel la fi-. 1 est une coupe schéma tique verticale du rotor d'un moteur, la fig. 2 un schéma électrique, la fig. 3 une variante de la fig. 2 et la fig. 4 représente schématique ment l'agencement des connexions équipoten tielles. Sur la fig. 1, on voit l'induit 3 d'un moteur à collecteur qui porte deux enroulements de puissance 1 et 2 qui peuvent être de tous types connus ; ils sont reliés aux lames du collecteur 4 par des connexions 5 et 6 de résistances différentes.
Comme l'indique le dessin, la con nexion 5 est plus résistante que la connexion 6.
Suivant les fig. 1 à 4, les sections corres pondantes des deux enroulements 1 et 2 sont reliées en parallèle et branchées par paires aux mêmes lames du collecteur 4 au moyen des con- nexions 7. Les conducteurs de deux sections correspondantes 1 et 2 peuvent être logés dans les mêmes encoches comme le montre en 18 la fig. 3, ou bien dans des encoches différen tes, désignées sur la fig. 2 par des références 16, 17, 18. On peut donner aux sections suc cessives de chaque enroulement alternativement des pas tantôt allongés, tantôt raccourcis.
C'est ainsi que par exemple, les pas<I>pl</I> et p2 de l'en roulement 1 qui est représenté sur la fig. 2, ont des longueurs différentes, de sorte que le pas moyen de cet enroulement de<I>1/2</I> (p1 -I- p22) reste égal au pas polaire.
L'enroulement 1, qui est par exemple logé plus près de l'ouverture de l'encoche, présente de ce fait une réactance plus faible que l'enrou lement 2. Cette différence peut être accentuée, suivant la technique connue, par une configu ration appropriée des encoches. La résistance des connexions 5 de l'enroulement 1 étant un peu plus grande que celle des connexions 6, il en résulte que cet enroulement présente un rapport L/R et par conséquent une constante de temps plus faible, même si la résistance des connexions 5 est peu importante en valeur ab solue.
Par contre, les deux enroulements sont agencés de manière que leurs impédances soient pratiquement égales, ainsi que les courants d'induit qui les traversent, ce qui permet d'utili ser les deux enroulements 1 et 2 comme enrou lements de puissance. Ces deux enroulements peuvent être du même type, ou de types dif férents (imbriqué et ondulé), comme le repré sentent les fig. 2, 3 et 4.
Les étincelles sur le collecteur ayant le ca ractère de décharge à fréquence élevée, on peut s'il y a lieu, renforcer très sensiblement leur amortissement par les deux enroulements en utilisant des balais auxiliaires 9 et 10 de résis tivité appropriée, représentés sur les fig. 2 et 3.
Ces balais, de dimensions réduites et disposés à une distance réglable d , légèrement su périeure à la largeur du balai 8, des deux côtés de la ligne des balais principaux 8, sont réunis entre eux par des circuits capacitifs. Suivant la fig. 2, on peut utiliser à cet effet un conden sateur 12, de préférence shunté par une ré sistance de décharge 13. Suivant la fig. 3, on peut utiliser deux condensateurs en série 12A et 12B dont le point milieu est relié à la con nexion de départ 11, chacun dé ces condensa teurs étant shunté par une résistance de décharge 15.
L'adjonction de condensateurs dont les cir cuits sont reliés comme représenté aux spires en commutation, augmente dans une très forte proportion l'amortissement des étincelles, qui est obtenu par l'utilisation de deux enroule ments différents dont les spires sont branchées en parallèle. Ces moyens supplémentaires per mettent donc de choisir plus librement les cons tantes de temps optima des deux enroulements 1 et 2, de réduire les pertes et de répartir au mieux la puissance entre eux.
Il est entendu que l'interconnexion des ca pacités et des balais peut être réalisée de di verses façons, et que les résistances 13 et 15 pourraient être remplacées ou complétées par des redresseurs secs connectés par exemple en parallèle avec les résistances.
Les enroulements décrits plus haut peuvent comporter, d'autre part, des connexions équi potentielles agencées pour faire passer les cou rants de circulation (dus aux harmoniques su périeurs et aux dissymétries) par des circuits qui sont fermés en dehors des balais, de sorte que ces courants n'affectent pas la commuta tion.
Suivant le schéma de la fig. 4, où l'un de ces enroulements, par exemple l'enroulement imbriqué 1, est relié directement aux lames du collecteur 4, tandis que l'autre enroulement on dulé 2, l'est par l'intermédiaire d'ailettes 5 en métal résistant, les connexions équipotentielles, dont l'une est représentée par les traits mixtes en 16, réunissent entre elles les lames homolo gues du collecteur de telle façon qu'il se forme un circuit fermé représenté en traits renforcés il est constitué par une section de l'enroule ment ondulé 2, une section de l'enroulement im briqué 1 et la connexion équipotentielle 16, le courant de circulation passant par exemple sui vant les flèches.
Ce courant est amorti en tra versant ledit circuit qui comporte les résistan ces 5, mais il ne passe pas par les balais et par conséquent n'affecte pas la commutation.
Electric collector machine The present invention relates to an electric collector machine, which can constitute, for example, a single-phase traction motor, or else a polyphase motor.
It has already been proposed to provide, in order to improve switching, on the armature an auxiliary winding having a time constant different from that of the main winding, the turns of this auxiliary winding being connected in parallel with the turns. of the main bearing, in order to thus form discharge circuits intended to dampen the energy of the sparks due to the closing and the pure neck of the currents between the brushes and the drive neck.
The auxiliary windings of this kind, established and housed so as to have a. very low reactance and very high resistance, are traversed by relatively weak currents. They therefore contribute only to a small extent to the torque and the power of the machines, but they increase the volume and the price.
The object of the present invention is to eliminate this drawback.
The electrical collector machine that is the subject of the invention comprises two rotational windings whose turns are connected in parallel to the blades of the collector so as to damp the energy of the switching sparks, and whose time constants are different, characterized by the fact that, despite the inequality of the time constants of these windings, their respective reactances and resistances are such that their impedances are practically equal.
Embodiments of the invention are shown, by way of example, in the appended drawing, in which the fi-. 1 is a vertical cross sectional view of the rotor of a motor, FIG. 2 an electrical diagram, FIG. 3 a variant of FIG. 2 and fig. 4 schematically shows the arrangement of the equipotential connections. In fig. 1, we see the armature 3 of a collector motor which carries two power windings 1 and 2 which can be of any known type; they are connected to the blades of the collector 4 by connections 5 and 6 of different resistances.
As shown in the drawing, connection 5 is stronger than connection 6.
According to fig. 1 to 4, the corresponding sections of the two windings 1 and 2 are connected in parallel and connected in pairs to the same blades of the collector 4 by means of the connections 7. The conductors of two corresponding sections 1 and 2 can be housed in the same notches as shown at 18 in FIG. 3, or else in different notches, designated in FIG. 2 by references 16, 17, 18. The successive sections of each winding can be given alternately, sometimes elongated, sometimes shortened.
Thus, for example, the steps <I> pl </I> and p2 of the bearing 1 which is represented in FIG. 2, have different lengths, so that the average pitch of this <I> 1/2 </I> winding (p1 -I- p22) remains equal to the pole pitch.
The winding 1, which is for example housed closer to the opening of the notch, therefore has a lower reactance than the winding 2. This difference can be accentuated, according to the known technique, by a configu appropriate ration of notches. The resistance of the connections 5 of winding 1 being a little greater than that of the connections 6, it follows that this winding has an L / R ratio and therefore a lower time constant, even if the resistance of the connections 5 is insignificant in ab solute value.
On the other hand, the two windings are arranged so that their impedances are practically equal, as well as the armature currents which cross them, which makes it possible to use the two windings 1 and 2 as power windings. These two windings can be of the same type, or of different types (nested and wavy), as shown in figs. 2, 3 and 4.
The sparks on the collector having the character of high frequency discharge, it is possible, if necessary, to reinforce their damping very appreciably by the two windings by using auxiliary brushes 9 and 10 of suitable resistance, shown in figs. . 2 and 3.
These brushes, of reduced dimensions and arranged at an adjustable distance d, slightly greater than the width of the brush 8, on both sides of the line of the main brushes 8, are joined together by capacitive circuits. According to fig. 2, a capacitor 12 can be used for this purpose, preferably shunted by a discharge resistor 13. According to FIG. 3, two capacitors 12A and 12B can be used in series, the midpoint of which is connected to the start connection 11, each of these capacitors being shunted by a discharge resistor 15.
The addition of capacitors, the circuits of which are connected as shown to the switching turns, greatly increases the damping of the sparks, which is obtained by using two different windings, the turns of which are connected in parallel. These additional means therefore make it possible to choose more freely the optimum time constants of the two windings 1 and 2, to reduce the losses and to distribute the power as well as possible between them.
It is understood that the interconnection of the AC capacitors and the brushes can be carried out in various ways, and that the resistors 13 and 15 could be replaced or supplemented by dry rectifiers connected for example in parallel with the resistors.
The windings described above can include, on the other hand, equi potential connections arranged to pass the circulating currents (due to upper harmonics and dissymmetries) through circuits which are closed outside the brushes, so that these currents do not affect the switching.
Following the diagram in fig. 4, where one of these windings, for example the nested winding 1, is connected directly to the blades of the collector 4, while the other winding is dulated 2, is connected by means of metal fins 5 resistant, the equipotential connections, one of which is represented by the dashed lines at 16, unite the homologous plates of the collector together in such a way that a closed circuit is formed, represented in reinforced lines.It consists of a section of the corrugated winding 2, a section of the nested winding 1 and the equipotential connection 16, the circulating current passing for example following the arrows.
This current is damped by passing through said circuit which comprises the resistors 5, but it does not pass through the brushes and therefore does not affect the switching.