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"Enroulement unique d'excitation et de commutation pour
EMI1.1
excitatrices polyphasées à excitation série ou compound"
L'invention se rapporte aux excitatrices polypha- sées à excitation série ou compound à collecteur employées pour améliorer le facteur de puissance des moteurs asyn- chrones polyphasés. Elle a pour objet un enroulement unique d'excitation et de commutation pour ce genre d'exci- tatrices à collecteur.
Il a été reconnu que les enroulements polyphasés à pas diamétral employés pour l'excitation des machines polyphasées ne suffisent pas pour assurer un bon fonctionne- ment des excitatrices série à collecteur. Par suite du dé- calage des balais nécessaires pour obtenir l'auto-excitation, les balais se trouvent en effet dans une zône où la com- mùtation est mauvaise.
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Suivant l'invention, on assure à la fois l'excita- tion et une bonne commutation au moyen d'un enroulement unique obtenu, à. partir d'un enroulement polyphasé série du type normal à bobines identiques et à. pas diamétral, en décalant de 90 électriques la moitié du nombre de bobines dans chaque phase et dans chaque groupe de bobines correspondant à une paires de pôles, de manière qu'entre les demi-groupes ainsi séparés des bobines d'une phase viennent s'intercaler des demi- groupes analogues des bobines des autres phases.
Cet enroulement crée des renforcements du flux aux endroits de l'entrefer coupés par les spires commutées, ce qui permet de réaliser une bonne commutation sans avoir recours à des enroulements de commutation spéciaux.
Le dessin annexé montre à titre d'exemple d'exécu- tion de l'invention un enroulement triphasé série unique d'ex- citation et de commutation, à deux rôles, constitué de 24 faisceaux de conducteurs répartis à la périphérie du stator d'une excitatrice triphasée série à collecteurj
La Fig. 1 est une vue schématique montrant la dis- position angulaire des trois phases de l'enroulement unique et des balais par rapport au collecteur d'une excitatrice série du type courant.
La Fig. 2 est un diagramme vectoriel des ampères- tours statoriques et rotoriques et les ampères-tours résul- tants dans cette excitatrice.
La Fig. 3 représente le schéma de l'enroulement unique bipolaire d'excitation et de commutation suivant l'invention.
Les Figs. 4 à 6 sont des diagrammes vectoriels, rapportés à la périphérie du stator, des ampères-tours sta- toriques.
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Comme le montre la Fig. l, une excitatrice triphasée série, dont le rotor est commandé par le moteur asynchrone à compenser ou par un moteur auxiliaire, comporte un collecteur a dont les lames sont raccordées à l'enroulement rotorique et sur lequel appuient les balais b reliés aux trois phases respectives c de l'enroulement statorique. Les balais sont décalés d'environ 30 électriques en arrière sur le sens de rotation du rotor.
Comme les entrées des trois phases de l'enroulement statorique sont reliées aux bagues du moteur asynchrone à compenser, les enroulements du rotor et du sta- tor sont parcourus par les mêmes courants et, par suite de ladisposition des balais sur le collecteur, les vecteurs re- présentant respectivement les ampères-tours du stator Ns (Fig. 2) et ceux du rotor Nr sont décalés entre eux de 30 électriques et donnent une résultante N a qui provoque l'auto- excitation de l'excitatrice.
Dans l'enroulement bipolaire triphasé représenté à titre d'exemple d'exécution de l'invention sur la Fig.3, les bobines du stator sont logées dans 24 encoches dont cha- cune contient un côté de bobine ou faisceau de conducteurs distinct. Les entrées et les sorties des trois phases de l'en- roulement sont désignées par u, v, w, et x, y, z, respective- ment. En considérant l'une des phases, celle par exemple dont l'entrée est désignée par u et la sortie par x, on se rend compte que les faisceaux de conducteurs de cette phase de l'enroulement sont répartis par paires d'encoches voisines espacées sur la périphérie du stator de deux paires d'enco- ches contenant les conducteurs des deux autres phases.
Les connexions entre les bobines sont choisies de telle manière que les courants dans deux encoches voisines aient le même sens et que, suivant la périphérie du stator, deux paires de
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faisceaux parcourus par le courant dans un sens alternent avec deux paires de faisceaux parcourus par le courant dans l'autre sens comme l'indiquent les flèches.
Si l'on désigne par 1, 2, 3, 4 et 11, 21, 31,41 les faisceaux de conducteurs de la phase u-x, ces conducteurs forment dans un enroulement bipolaire normal, à, pas diamétrale deux groupes 1, 2,3,4et 11, 21, 31,il 41 séparés entre eux par 180 électriques. A partir d'un tel enroulement on obtien- dra la phase u-x de l'enroulement suivant l'invention en déca- lant de 90 électriques de gauche à droite, c'est-à-dire de six pas dentaires dans le cas considéré, la moitié (3, 4 et 31, 41) de chacun des groupes 1, 2, 3, 4 et 11, 21, 31, ,Il con- sidérés. En procédant de la même manière pour les deux autres pha.ses de l'enroulement à pas diamétral on obtient la répar- tition des faisceaux de conducteurs à la périphérie du stator représentée sur la Fig. 5.
Le sens des courants dans chaque faisceau de conduc- teurs est indiqué par les flèches. Lorsqu'on considère les ampères-tours rapportés à. chaque pairede faisceaux de conduc- teurs d'une même phase logés dans deux encoches voisines, on obtient le diagramme vectoriel, rapporté à la périphérie du stator. La Fig. 4 est un tel diagramme dans lequel on ne con- sidère que les ampère-tours d'un côté des bobines de l'en- roulement, tandis que la Fig. 5 est le diagramme correspon- dant pour l'autre côté des bobines du même enroulement.
L'ensemble de ces diagrammes donne un diagramme étoilé à six pointes (Fig.6). On se rend compte diaprés ce diagramme que les ampères-tours sont renforcés précisément aux endroits de l'entrefer par lesquels passent les spires commutées et que la commutation se trouve ainsi améliorée.
Pour appliquer l'invention à un enroulement série multipolaire et polyphasé quelconque d'une excitatrice série ou compound, il suffit d'observer la règle suivant laquelle
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-en partant d'un enroulement normal à pas diamétral- on déca- le de 90 électriques la moitié du nombre de bobines de l'enrou- lement dans chaque phase de celui-ci et dans tous les groupes de bobines correspondant à une paire de pôles, de manière qu'en- tre les demi-groupes des bobines d'une phase s'intercalent les demi-groupes des bobines des autres phases.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exci- tatrices polyphasées à auto-excitation et elle peut, par exemple, être étendue aux moteurs polyphasés à collecteur à caractéristiques asynchrone ou aux excitatrices polyphasées à excitation par le réseau.
REVENDICATIONS ---------------------------
1. Enroulement série unique d'excitation et de com- mutation pour excitatrices polyphasées série ou compound ou pour machines électriques analogues, caractérisé en ce que cet enroulement est obtenu à partir d'un enroulement normal à pas diamétral par le décalage de 90 électriques de la moitié du nombre de bobines dans chaque phase de l'enroulement et dans chaque groupe de bobines correspondant à une paire de pôles, de manière qu'entre les demi-groupes ainsi séparés des bobines d'une phase s'intercalent les demi-groupes analogues des bobines des autres phases.
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"Unique excitation and switching winding for
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polyphase exciters with series or compound excitation "
The invention relates to polyphase exciters with series or compound excitation with collector employed to improve the power factor of polyphase asynchronous motors. Its object is a single excitation and commutation winding for this type of collector exciter.
It has been recognized that the polyphase windings with diametral pitch employed for the excitation of polyphase machines are not sufficient to assure a good operation of the series collector exciters. As a result of the shifting of the brushes necessary to obtain self-excitation, the brushes are in fact found in a zone where the communication is poor.
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According to the invention, both excitation and good switching are ensured by means of a single winding obtained, at. from a series polyphase winding of the normal type with identical coils and at. diametral pitch, by shifting by 90 electric half the number of coils in each phase and in each group of coils corresponding to a pair of poles, so that between the half-groups thus separated of the coils of a phase come s' insert similar half-groups of the coils of the other phases.
This winding creates flux reinforcements at the places of the air gap cut by the switched turns, which makes it possible to achieve good switching without having to resort to special switching windings.
The accompanying drawing shows, by way of example of an embodiment of the invention, a three-phase winding single series of excitation and switching, with two roles, consisting of 24 bundles of conductors distributed around the periphery of the stator. a three-phase collector series exciter
Fig. 1 is a schematic view showing the angular arrangement of the three phases of the single winding and of the brushes with respect to the collector of a series exciter of the current type.
Fig. 2 is a vector diagram of the stator and rotor ampere-turns and the resulting ampere-turns in this exciter.
Fig. 3 represents the diagram of the single bipolar excitation and switching winding according to the invention.
Figs. 4 to 6 are vector diagrams, referred to the periphery of the stator, of the static amperes-turns.
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As shown in Fig. l, a three-phase series exciter, the rotor of which is controlled by the asynchronous motor to be compensated or by an auxiliary motor, comprises a collector a whose blades are connected to the rotor winding and on which the brushes b connected to the respective three phases press. c of the stator winding. The brushes are offset approximately 30 electrics back in the direction of rotation of the rotor.
As the inputs of the three phases of the stator winding are connected to the rings of the asynchronous motor to be compensated, the windings of the rotor and of the stator are traversed by the same currents and, as a result of the arrangement of the brushes on the commutator, the vectors representing respectively the amperes-turns of the stator Ns (Fig. 2) and those of the rotor Nr are electrically offset from each other and give a resultant N a which causes self-excitation of the exciter.
In the two-pole three-phase winding shown as an exemplary embodiment of the invention in Fig. 3, the stator coils are housed in 24 notches, each of which contains a separate coil side or bundle of conductors. The inputs and outputs of the three phases of the winding are denoted by u, v, w, and x, y, z, respectively. By considering one of the phases, for example the one whose input is designated by u and the output by x, we realize that the bundles of conductors of this phase of the winding are distributed by pairs of spaced neighboring notches on the periphery of the stator two pairs of notches containing the conductors of the other two phases.
The connections between the coils are chosen such that the currents in two neighboring notches have the same direction and that, along the periphery of the stator, two pairs of
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beams traversed by current in one direction alternate with two pairs of beams traversed by current in the other direction as shown by the arrows.
If one designates by 1, 2, 3, 4 and 11, 21, 31,41 the bundles of conductors of the phase ux, these conductors form in a normal bipolar winding, with diametral pitch two groups 1, 2,3 , 4 and 11, 21, 31, there 41 separated from each other by 180 electric. From such a winding, the phase ux of the winding according to the invention will be obtained by shifting by 90 electrics from left to right, that is to say by six dental pitches in the case considered, half (3, 4 and 31, 41) of each of groups 1, 2, 3, 4 and 11, 21, 31,, It considered. By proceeding in the same way for the other two phases of the winding with diametrical pitch, the distribution of the bundles of conductors at the periphery of the stator shown in FIG. 5.
The direction of the currents in each bundle of conductors is indicated by the arrows. When considering the ampere-turns related to. each pair of bundles of conductors of the same phase housed in two neighboring notches, we obtain the vector diagram, referred to the periphery of the stator. Fig. 4 is such a diagram in which only the ampere-turns of one side of the coils of the winding are considered, while FIG. 5 is the corresponding diagram for the other side of the coils of the same winding.
All these diagrams give a star diagram with six points (Fig. 6). It can be seen from this diagram that the ampere-turns are reinforced precisely at the places in the air gap through which the switched turns pass and that the switching is thus improved.
To apply the invention to any multipolar and polyphase series winding of a series or compound exciter, it suffices to observe the rule according to which
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- starting from a normal winding with diametral pitch - half the number of coils of the winding is shifted by 90 electrics in each phase of the latter and in all the groups of coils corresponding to a pair of poles, so that between the half-groups of the coils of one phase are inserted the half-groups of the coils of the other phases.
Of course, the invention is not limited to polyphase exciters with self-excitation and it can, for example, be extended to polyphase motors with a collector with asynchronous characteristics or to polyphase exciters with excitation by the network.
CLAIMS ---------------------------
1. Single series winding of excitation and switching for polyphase series or compound exciters or for similar electric machines, characterized in that this winding is obtained from a normal winding with diametral pitch by the offset of 90 electrics of half the number of coils in each phase of the winding and in each group of coils corresponding to a pair of poles, so that between the half-groups thus separated of the coils of a phase are inserted the half-groups analogues of the coils of the other phases.