Machine électrodynamique rotative L'invention a pour objet une machine électro dynamique rotative, qui peut constituer, par exem ple, un générateur ou un moteur, à courant continu ou alternatif.
La machine faisant l'objet de l'invention com prend un dispositif collecteur du courant du circuit du rotor monté sur ce dernier de manière à tourner avec lui, un premier et un second dispositifs à balais fixes, coopérant avec le dispositif collecteur de manière à transmettre un courant de charge à ce dis positif collecteur ou à recevoir un courant de charge de ce dernier, ces dispositifs à balais se trouvant à des potentiels différents quand la machine est con nectée à un circuit extérieur.
Elle est caractérisée en ce que chaque dispositif à balais comprend d'eux groupes de balais similaires et isolés électriquement, une inductance connectée entre les deux groupes de balais et présentant une prise centrale constituant une borne pour la connexion du dispositif à balais au circuit extérieur, et une source de courant alternatif connectée entre les deux groupes de balais pour faire circuler un courant alternatif de haute fréquence à travers ces deux groupes de balais et le dispositif col lecteur, l'inductance présentant une réactance indue,
tive élevée à ladite haute fréquence de la source de manière à limiter à une faible valeur le courant qui la traverse, et une réactance inductive basse à une fréquence faible ou nulle du courant de charge s'écou lant entre le circuit du rotor et le circuit extérieur, la grandeur du courant alternatif s'écoulant de ladite source à travers, les balais et le dispositif collecteur étant suffisante pour retarder le durcissement des surfaces de contact des balais et du dispositif collec teur et la détérioration qui s'ensuit,
durcissement et détérioration qui se produiraient autrement quand la machine tourne pendant de longues périodes avec un très petit courant de charge seulement qui s'écoule entre le circuit du rotor et le circuit extérieur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la machine selon l'inven tion et une variante.
La fig. 1 représente schématiquement la première forme d'exécution<B>;</B> la fig. 2 représente schématiquement une variante de la forme d'exécution de la fig. 1, et la fig. 3 représente schématiquement la seconde forme d'exécution.
La fig. 1 représente une dynamo ayant un induit 10 qui coopère avec un système inducteur fixe (non représenté). Les conducteurs de l'induit sont reliés à un collecteur 11 qui coopère avec un dispositif fixe à balais. Ce dispositif comporte un bras de fixation positif et un bras de fixation négatif, et quatre boites porte-balais sont montées sur chacun de ces bras.
Chacune de ces boites contient un balai et les balais portés par le bras de fixation positif sont désignés dans leur ensemble, sur la figure, par le numéro 12, tandis que les balais portés par le bras de fixation négatif sont désignés d'une manière générale par 13.
Les quatre balais associés à chacun des bras de fixation sont alignés axialement et sont disposés de façon à constituer deux groupes de balais isolés élec triquement l'un de l'autre, les balais associés au bras de fixation positif étant répartis en deux groupes comprenant respectivement les balais 12a et les balais 12b ;
tandis que les balais associés au bras de fixa- tion négatif sont répartis en deux groupes compre- nant respectivement les balais 13a et les balais 13b.
Les deux balais positifs 12a sont directement reliés électriquement entre eux et ils sont raccordés aux balais 12b par l'intermédiaire d'une inductance 14 à prise médiane, cette prise constituant une borne 15 par laquelle les balais. 12a et 12b sont raccordés à un circuit extérieur 16 (principal) qui comprend une charge 21.
Les balais positifs 12a sont également raccordés aux balais 12b par un circuit auxiliaire connecté en parallèle avec l'inductance 14 et com portant une résistance de limitation 17 et un enrou lement secondaire 18a d'un transformateur d'alimen tation 18.
De même, les balais négatifs 13a sont raccordés aux balais 13b par l'intermédiaire d'une inductance 19 à prise intermédiaire, cette prise constituant une borne principale 20 par laquelle les balais 13a, 13b sont raccordés au circuit extérieur 16. .Les balais 13a et 13b sont, de même, raccordés par un circuit auxi liaire comprenant une résistance de limitation 22 et un autre enroulement secondaire 18b du transforma teur d'alimentation 18.
L'enroulement primaire 18c du transformateur d'alimentation 18 est alimenté par un courant alter natif de haute fréquence appliqué aux bornes 23 quand l'induit 10 de la dynamo tourne. Lorsque le transformateur 18 est excité, un courant alternatif fourni par l'enroulement secondaire 18a traverse les balais 12a et 12b ainsi que les segments de colle teurs qui sont momentanément en contact avec ces balais, et l'amplitude de ce courant est déterminée par la valeur en ohms de la résistance 17 et par la tension appliquée à l'enroulement primaire 18c.
Cet enroulement secondaire 18a fournit également un courant alternatif à l'inductance 14 à prise médiane, mais ce courant a une intensité négligeable, car on a dimensionné l'inductance de telle façon que son impédance soit suffisamment grande pour ne pas court-circuiter en courant alternatif le circuit cons titué par les, balais 12a et 12b et par les segments de collecteurs en question.
Toutefois, la résistance opposée par chaque moitié de l'inductance 14 au pas sage du courant continu dans le circuit principal de charge est négligeable.
La résistance 17 sert également à limiter l'inten sité du courant qui peut être dérivé du circuit prin- cipal de charge vers l'enroulement secondaire 18a par suite d'une inégalité des résistances respectives des balais l2a et 12 b.
De même, l'enroulement secondaire 18b fournit un courant alternatif qui traverse les balais 13a et 13b ainsi que les segments du collecteur qui sont momentanément en contact avec ces balais et l'am plitude de ce courant est déterminée par la valeur en ohms, de la résistance de limitation 22 et par la tension d'alimentation appliquée à l'enroulement pri maire 18c.
L'impédance présentée par l'inductance 19 relativement au courant alternatif fourni par l'en roulement secondaire 18b est également suffisam ment grande pour ne pas court-circuiter, en courant alternatif, le circuit constitué par les balais 13a, 13b et par les segments du collecteur.
Les circuits respectifs sont réglés de telle façon que les courants alternatifs traversant les balais et les segments du collecteur soient suffisamment inten ses pour empêcher une détérioration excessive des balais et du collecteur. On a trouvé que lorsqu'un balai maintenu en con tact avec une surface de contact mobile est traversé par un courant très faible ou nul, la surface du balai est durcie au bout d'une durée prolongée et acquiert un degré de polissage élevé, et que, dans de telles conditions, le balai tend à user plus rapidement la surface de contact mobile.
Dans le cas où un tel balai frotte sur la surface de contact d'un collecteur, il se produit, par suite de l'usure en question, du bruit ou des fluctuations de contact qui provoquent, à leur tour, une détérioration rapide des balais et du collecteur et éventuellement leur mise hors d'usage.
Toutefois., si on maintient au-dessus d'une valeur minimum particulière l'intensité du courant allant du balai à la surface de contact mobile, que ce courant soit alternatif ou continu, la surface de contact du balai ne se détériore pas comme dans le cas précé dent, et le collecteur ne subit pas de détérioration par suite de l'insuffisance de l'intensité du courant tra versant le circuit principal de charge et circulant entre le balai et la surface de contact mobile correspon dante.
Ainsi, en installant des éléments de production de courant auxiliaire, c'est-à-dire les enroulements secondaires 18a et 18b, et en s'arrangeant pour qu'ils maintiennent le passage d'un courant alternatif de haute fréquence entre les balais 12 et 13 et le col lecteur 11, on protège les balais et le collecteur contre une détérioration excessive et ces organes pré sentent alors un fonctionnement sûr, même si l'inten sité du courant traversant le circuit principal de charge et circulant entre le collecteur et les balais est maintenue à une valeur faible ou nulle pendant de longues durées.
Les inductances 14 et 19 sont relativement faibles puisque les flux magnétiques résultants, en courant continu, traversant leurs noyaux respectifs dépendent chacun seulement de la différence des courants con tinus circulant dans les deux moitiés de l'inductance correspondante, cette différence étant fonction de l'inégalité des valeurs des résistances des groupes de balais respectifs <I>12a, 12b</I> ou 13a et 13b.
De plus, lorsque l'intensité du courant traversant le circuit principal de charge dépasse la valeur minimum néces saire pour assurer une longue durée d'utilisation aux balais et au collecteur, les inductances peuvent, sans inconvénient, être saturées puisque les courants, alter natifs appliqués par les enroulements secondaires 18a et 18b ne sont plus nécessaires. Les résistances de limitation 17 et 22 servent à limiter les courants alternatifs traversant les inductanees respectives lors que celles-ci sont à l'état de saturation.
Dans le cas où une dynamo présente plus d'un bras porteur de balais par borne de connexion au circuit de charge, les balais portés par les bras de fixation associés à chacune des bornes peuvent être connectés de la manière décrite ci-dessus. à un enrou lement secondaire, et, par exemple, les balais portés, par chacun des bras de fixation positifs, peuvent être connectés à l'enroulement secondaire 18a et les balais portés par chacun des bras de fixation négatifs peu vent, de même, être connectés à l'enroulement secon daire 18b.
Dans la construction décrite ci-dessus, les cou rants alternatifs de haute fréquence appliqués par les enroulements secondaires 18a et 18b restent prati quement constants pendant l'excitation du transfor mateur 18, mais on utilise encore un dispositif 24 de commande de tension sensible au courant du circuit de charge qui traverse une résistance de dérivation 25 insérée entre une borne 20 du circuit principal de charge et la prise médiane de l'inductance 19, de façon à faire varier la tension alternative appliquée à l'enroulement primaire 18c du transformateur en question par l'intermédiaire des bornes de connexion 23.
Le dispositif 24 de commande de tension est agencé de façon à faire varier la tension aux bornes de l'enroulement primaire de telle sorte que l'intensité du courant total circulant entre chacune des: séries de balais et le collecteur ne puisse s'abaisser au-dessous d'une valeur déterminée. Ainsi, lorsque l'intensité du courant traversant le circuit de charge tombe au- dessous de cette valeur déterminée, la tension appli quée à l'enroulement primaire est automatiquement augmentée d'où il résulte une augmentation des cou rants alternatifs circulant entre les balais. et les seg ments du collecteur.
La fig. 2, à laquelle on se réfère maintenant, représente une variante dans laquelle chaque balai est divisé en deux éléments isolés électriquement l'un de l'autre et décalés l'un par rapport à l'autre en direction circonférentielle. Les éléments en amont 12c des balais positifs 12 sont reliés électriquement aux éléments en aval 12d de ces balais par l'inter médiaire de l'inductance 14 à prise médiane et du circuit auxiliaire comprenant la résistance de limi tation 17 et l'enroulement secondaire 18a comme représenté à la fig. 1.
De même, les éléments en amont des balais néga tifs 13 (non représentés à la fig. 2) sont reliés aux éléments en aval de ces balais 13 par l'intermédiaire de l'inductance 19 à prise médiane et du circuit auxi liaire comprenant la résistance de limitation 22 et l'enroulement secondaire 18b du transformateur, comme représenté à la fig. 1.
Les enroulements secondaires 18a et 18b sont agencés de façon à four nir des courants alternatifs circulant à travers les éléments. de balai respectifs et les segments du col lecteur pendant la durée de contact de ces derniers avec les, éléments de balai correspondants. Dans cette construction, les courants alternatifs circulent égale ment à travers les parties des enroulements de l'in duit connectées entre des segments adjacents. du col lecteur lorsque les éléments de balai en amont et en aval sont respectivement en contact avec ces seg ments.
Dans la forme d'exécution représenté à la fig. 3, la dynamo comporte deux bras porte-balais positifs portant respectivement des balais 30 et 31, ainsi que deux bras portant des balais négatifs 32 et 33 respec tivement, les balais étant placés de façon à frotter sur un collecteur 34. Les balais positifs 30 et 31 sont raccordés entre eux par une inductance 35 à prise médiane servant également à leur connexion au cir cuit principal de charge, cette prise médiane consti tuant la borne positive 36 de ce circuit.
De même, les balais. négatifs 32 et 33 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une inductance 37 à prise médiane servant également à leur connexion avec le circuit principal de charge, cette prise médiane constituant la borne négative 38 de ce circuit.
Un circuit auxiliaire comportant une résistance de limitation 39 connectée en série avec un enroule ment secondaire 40a d'un transformateur d'alimen tation 40 est branché en parallèle sur l'inductance 35 associée à la borne positive du circuit principal, et l'enroulement primaire 40c de ce transformateur 40 est alimenté par une source de courant alternatif de haute fréquence lorsque l'induit tourne.
Lorsque le transformateur en question est excité, son enroule, ment secondaire 40a fournit un courant qui traverse les balais positifs 30 et 31, les segments du collec teur, pendant la durée de contact de ces derniers avec ces balais, ainsi que les enroulements de l'induit con nectés entre ces segments de collecteur.
De même, un autre circuit auxiliaire comprenant la résistance de limitation 41 connectée en série avec un enroulement secondaire 40b du transformateur 40 est branché en parallèle sur l'inductance 37 associée à la borne négative du circuit principal et cet enrou lement secondaire 40b fournit un courant alternatif qui traverse les balais négatifs 32, 33, les segments du collecteur, pendant la durée de contact de ces derniers avec ces balais, ainsi que les enroulements de l'induit connectés à ces segments, lorsque le collec teur tourne par rapport aux balais.
Comme les résistances 17 et 22 de la fig. 1, les résistances 39 et 41 servent à limiter la fraction du courant continu qui peut être dérivée du circuit prin cipal de charge vers les enroulements secondaires 40a, 40b et à limiter également les courants alter- natifs traversant ces enroulements secondaires lorsque les inductances 35 et 37 sont saturées.
Les courants fournis respectivement par les enroulements secondaires 40a et 40b sont réglés à des amplitudes suffisantes pour empêcher une dété rioration excessive des balais et du collecteur même si la dynamo fonctionne pendant de longues durées avec un débit faible ou nul dans le circuit principal de charge, ce débit se retrouvant sur les balais et le collecteur.
Bien que les deux formes. d'exécution décrites ci-dessus constituent des dynamos. qui débitent un courant continu dans leur circuit principal de charge, la machine pourrait être une génératrice électrique débitant un courant alternatif dans son circuit prin- cipal de charge, la valeur des inductances et la fré quence de la source d'alimentation en courants alter natifs auxiliaires étant alors choisies de telle façon que les impédances présentées par les inductances soient relativement élevées vis-à-vis de ces courants. alter natifs auxiliaires.
et relativement basses vis-à-vis du courant alternatif traversant la charge principale do la génératrice. Par exemple, une telle génératrice électrique peut être du type dont les enroulements d'induit sont traversés par des courants alternatifs dont la fréquence est notablement plus petite que la fréquence desdits courants auxiliaires.