Machine électrique de grande puissance à courant continu à hante tension. L'objet de l'invention est une machine électrique de grande puissance, à courant continu à haute tension.
On sait que les machines électriques de grande puissance, à courant continu à haute tension, présentent des arcs polaires, rela tivement grands, nécessaires pour qu'on obtienne entre deux polarités un nombre suffisant, de lames au collecteur. Par suite. la réaction de l'induit, c'est-à-dire la diffé rence des forces magnétomotrices dans l'en- trefer d'un bec polaire à l'autre est très grande dans ces machines; elle donne lieu dans l'entrefer à une forme excessivement défavorable du champ résultant de l'induc teur et de l'induit et, par conséquent, à des pertes dans le fer, à des pertes par courants de Foucault à des tensions maximum très élevées entre deux lames consécutives du collecteur.
Selon l'invention, on obtient une amélio ration considérable de la forme du champ résultant, ainsi qu'une économie de ma tière et de main d'ouvre, par rapport aux machines de grande puissance à courant. continu à haute tension. soit ordinaires. soit à enroulement de compensation sur l'induc teur. A cet effet, chacun des pôles princi paux de la machine comporte au moins deux noyaux polaires distincts excités. dif féremment et de façon que l'effet de la réac tion le l'induit soit diminué.
Le dessin annexé montre un exemple d'exécution de la machine.
La fig. 1 concerne le fonctionnement d'une machine usuelle de grande puissance à courant continu à haute tension; La fi,-. 2 est une vue schématique par tielle (le cet. exemple d'exécution; La fig. 3 se rapporte au fonctionnement dudit exemple; Les fig. 4 et 5 représentent deux schémas différents des connexions électriques dudit exemple.
Considérons d'abord une machine C'éné- ratrice usuelle de grande puissance à cou rant, continu à liante tension, ayant, par exemple, deux pôles principaux à un seul noyau polaire et deux pôles de commutation. Le champ dans l'entrefer d'une telle ma chine prend, comme on le sait, la forme de la courbe a de la fig. 1, lors de la marche à vide, Celle de la courbe c de cette figure pour la marche à pleine charge, Celle clé la. courbe b de ladite figure quand l'induit est traversé par le courant normal, tandis que l'inducteur n'est pas excité.
La force magnétomotrice, qui agit sur l'entrefer de la machine chargée, est figurée par la droite en mixte à la fig. 1. Elle se compose de la force magnétomotrice de l'in ducteur z et de celle de l'induit y. La diffé rence entre la plus grande et la plus petite force magnétomotrice est de 2 ymax.
Subdivisons maintenant chacun des deux pôles principaux en deux noyaux dis tincts. P1 P2 munis chacun d'un enroule ment comme la fig. 2 le montre. L'induit fournit alors les mêmes forces magnéto- motrices y1 y2 (fig. 3) comme ci-devant (fig. 1). Par contre les deux noyaux dis tincts sont excités différemment, Pl avec une force magnétomotrice, z1, P2 avec une force magnétomotrice z2.
La différence extrême des forces magné- tomotrices est. ainsi réduite à ymax et cela pour n'importe quelles excitations, qui rem plissent la condition z1-z2 = ymax.
Le maximum du champ correspond au nombre d'ampères-tours ymax + z2, il est donc plus petit que le maximum dans la fig.1 qui résulte des ampères-tours Les conséquences en sont évidentes: Le champ en charge s'écarte moins du champ à vide. L'induction maximale dans les dents est plus petite. Les pertes dans le fer et surtout les pertes par courants de Fou cault clans le cuivre de l'induit, qui sont fonctions du carré de la. force magnéto- motrice dans l'entrefer, sont diminuées.
L'exemple d'exécution ainsi obtenu de la machine peut être employé de deux façons différentes soit comme machine à potentiel constant, soit. comme machine à potentiel variable utilisée clans le système série pour transport d'énergie à grande distance.
Cas du potentiel constant.
Si l'on excite les deux noyaux P1 1? de chaque pôle principal de façon identique, la forme du champ dans l'entrefer, lors clé la marche à. vide reste à peu près la même que dans la machine usuelle, et est. donnée par la courbe a clé la fi,-. 3. En charge, par con tre, l'excitation du noyau P1 doit, par exem ple, être augmentée, et celle du noyau P2 être diminuée, afin qu'on obtienne un champ suivant la courbe d clé la fig. 3.
Ce résultat est. atteint selon la fig. 5, grâce au fait que l'un des noyaux polaires P1 comporte, en plus clé son enroulement. normal d'excitation S1 un enroulement: compound C, et l'autre, P2, en plus de son enroulement. normal un enroulement anti- compound À ('.
Les cieux enroulements S, S., sont. en série clans le circuit extérieur d'une excitatrice T dont la tension est réglée au moyen d'un rhéostat Il intercalé clans son circuif inducteur. Le sens du courant en S1 et: S_ peut: ètre changé au moyen du commutateur F pour la marche en généra trice ou en moteur de la machine: G. L'enrou lement A C peut être court-circuité. à. l'aide d'un interrupteur D lorsqu'on veut. obtenir un champ clé démarrage pour la mise en marche de cette machine G comme moteur.
La différence des excitations des. deux noyaux P, P., peut être obtenue autrement. par exemple, par le réglage séparé des deux excitations.
Cas du potentiel variable.
Dans ce cas, la variation clé la charge est obtenue: par variation de la. tension, c-'est-à- dire par variation entre 0 et, un maximum du champ résultant de l'inducteur et, de l'induit.
Pour la marche à 0 volts, les deux noyaux polaires P, P, de chaque. pôle sont. excités en sens inverses l'un de l'autre. Le champ résultant dans l'entrefer est représenté par la courbe b de la fi,-,. 3. La somme alzébri- que des flux selon la courbe b entre cieux pôles de commutation est nulle. Si l'on excite le noyau P1, et si l'on désexcite jus qu'à zéro le noyau P2 le champ résultant augmente et prend la forme de la courbe c de la fig. 3.
En excitant ensuite les deux noyaux toujours de telle faon que la diffé rence de leurs forces magnétomotrices z1 --s- garde la valeur y on obtient finalement un champ suivant la courbe d de cette fig. 3.
Selon la fi--. 4, les enroulements S, S2 des noyaux P1, P2 sont montés en série dans le circuit extérieur de l'excitatrice E. Leurs extrémités communes sont reliées à la ma nette R2 d'un rhéostat R1 dont les deux bouts sont respectivement reliés aux deux autres extrémités de ces enroulements. Quand la manette est sur le zéro, ils sont traversés par le même courant mais qui crée des polarités de signes contraires dans les deux noyaux. Cette position de la manette R2 correspond donc à la tension 0 aux bornes de la machine. Pour obtenir une tension aux bornes dans l'un ou l'autre sens (fonc tionnement en génératrice ou en moteur) on n'a qu'à déplacer la manette vers 1 ou vers 2.
Pour le démarrage comme moteur, les enroulements S1 S2 sont insérés clans le circuit de l'induit (le la machine G au lieu d'être alimentés par l'excitatrice E. ce qui a lieu au moyen du commutateur H.
Il va sans dire due le nombre des pôles principaux peut être plus grand due deux. chacun d'eux peut comporter plus de deux noyaux distincts munis chacun d'une exci tation séparée.