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Dynamo, en particulier pour véhicules.
L'invention concerne des dynamos et en particulier des dispositifs de ce genre montés sur des véhicules pour fournir par exemple le courant nécessaire à l'éclairage ou à la charge de batteries.
Lorsqu'on utilise des machines à courant continu à cet effet, on a l'inconvénient que les collecteurs de ces machines sont détériorés par les trépidations produites par le véhicule.
En outre, dès que les machines ont été surchargées, il faut souvent réparer leurs induits.
Suivant l'invention, qui sera décrite ci-dessous, on uti - lise un alternateur asynchrone au lieu d'une machine à courant continu. Cet alternateur est accordé par des condensateurs et des résistances maintiennent son courant constant entre certaines limites de tension.
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Ces résistances sont telles qu'elles dépendent à leur tour de ce courant. Les résistances connues au fer et à l'hydrogène sont par exemple des résistances de ce genre. On obtient ainsi un courant constant, bien que la vitesse de la génératrice, et par conséquent aussi le voltage, varient avec la vitesse de marche du véhicule.
L'invention est basée sur la considération suivante, qui est elle-même basée sur l'équation d'impédance d'une machine asynchrone. Désignons par w la fréquence circulaire descou- rants du stator, le glissement, wr= (1 t s)w la fréquence circulaire du mouvement du rotor. L11# L12# et L21# l22# l'induction tournante propre et l'induction tournante mutuelle du stator (indice 1) et du rotor (indice 2). r1 est la résistance du stator, r2 est la résistance du rotor d'une phase.
Lorsque le nombre de phases du stator est égal à celui du rotor, l'impédance du stator est
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ou .si = #-1. Le terme imaginaire représente l'induction résultante de la génératrice, induction à envisager pour la fré- quence propre produite w 2ÒF et entrant en résonance avec la capacité d'excitation C. Le premier terme par contre repré- sente la résistance efficace de la génératrice. Si le courant de la génératrice est J, la tension absorbée dans cette généra- trice est eG = jz1# Si le circuit de charge est constitué suivant l'invention par la capacité C montée en série avec une résistance effective R, le circuit de charge absorbe la tension EK = J (R - W).
Il résulte de Eg + EK = 0 que si on fait
C dans Eg- EK les termes réels égaux entre eux et les termes imaginaires égaux entre eux, on a,
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2 (L11' - #S +L L,.
Comme le glissement est négatif dans la génératrice, il résulte de 1)
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1 a j r +R == r. uJ2. L,,(t, I..2.1l! (5 ) ' ()2+l.ÙZ L2 (E ) ' " 3 ) Q Ôg lÚ tA L 216 uW.S - 2 z ( 1' \2 t u/. L Il résulte également de 2)
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pas W = C im - 2 ks 2 L22a
On voit donc que r1,R ainsi que W dépendent du glissement. Pour supprimer cet effet, suivant une autre caractéristi- que de l'invention, on fait ks constant ou égal à zéro. On ob tient ce résultat en faisant r= s , ro. c'est-à-dire en insérant dans le rotor une résistance dépendant du glissement s.
L'équation 3) devient alors :
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kt - = u) L,ZA L1d = 1\) 4) - r:2 WZ L ttd Sir2 est en outre petit par rapport à w2L2 ona
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5) 1< 5 = L lM. 1 1L\ = (/ 2.Ll ) =: k,, 3 L L tt6 -t-ta indépendamment de W . L'équation 2a indique alors que dans ce cas la machine asynchrone a une fréquence constante pour . chaque vitesse, c'est-à-dire qu'elle fournit des courants de fréquence constante. Dans ce cas la résistance de charge
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11 -.-r, = 7'k" -.r, s 6
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est également indépendante du glissement ou de la vitesse. Il est vrai qu'on ne peut pas faire directement r2=s. r , mais on peut faire en sorte que la résistance r2 dépende du courant J2 du rotor, en insérant des résistances appropriées, par exemple des résistances au fer et à l'hydrogène dans l'enroulement du rotor.
A partir d'une certaine valeur J2. la valeur de ces ré - sistances varie subitement ou en tout cas en fonction du cou - rant . Comme J2 est d'abord proportionnel au glissement s, à partir d'un certain glissement s' auquel le courant J2, est at - teint, la résistance r2 augmente avec le courant J2 et par con - séquent avec le glissement, pour faire augmenter finalement le courant J2Jusqu'à un maximum J2 max, un peu supérieur à J2.
A ce moment r2 est devenu presque infini,ks est tombé prati- quement à zéro et
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.-====- VL-11 A C est à peu près indépendant du rotor. Dans ce cas limite r2ks"2 A en somme encore une valeur finie, parce que r2 peut ss devenir très gran, On voit donc qu'il est possible de construi- re una génératrice asynchrone à auto-excitation fournissant, entre certaines limites de vitesse, un courant alternatif ayant premièrement une fréquence constante, deuxièmement une intensité constante et troisièmement une tension aux bornes constantes EK =-J1Z1# Si l'on considère que
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.j LU L'ZA . 5 . J - j w L 1tA .
Tt + Js w LZ2a -1 E 1 Jlil qui, lorsque ro# L22# devient
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L z2e Ôi ! 2 + "ai où Z1 est le nombrede spiresdu stator, Z2 le nombre de spires du rotor et r2# le coefficient de dispersion. de l'enroulement
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du rotor, il est facile de voir que J1 est aussi, à partir d'un certain courant J , dans un rapport fixe avec J2 .
Cette considération montre que l'objet de l'invention peut être réalisé. Quelques exemples de réalisation seront expliqués ci-dessous.
Les figures 1 à 7 des dessins annexés représentent schémati que.ment chacune un exemple du nouveau dispositif.
Les figures 8 et 9 sont des schémas d'un dispositif pou - vant être utilisé au lieu des résistances au fer et à l'hydro- gène mentionnées plus haut. La figure 8 représents l'état de repos et la figure 9 un état de travail. Les mêmes piècessont désignées par les marnes signes de référence.
Dans les figures 1 à7 une dynamo asynchrone est représen- tée par son rotor R et son stator S. Le rotor peut être consti - tué par le rotor usuel en cage d'écureuil.
Dans la figure 1, le stator S comporte trois condensateurs K, trois résistances au fer et à l'hydrogène ou résistances analogues W et trois lampes de consommation L.
Dans l'exemple figure 2, le circuit de charge contient en plus des condensateurs K, un transformateur T, un redresseur G, deux résistances W du type mentionné et une batterie B.
Pour utiliser le courant ailleurs que dans la batterie B, on peut le capter sur les bornes 1, 2.
La figure 3 représente un dispositif analogue à celui de la figure 2. La différence réside en ce que la figure 3 n'indi - que pas de transformateurs. Au contraire, des prises sont faites en a, b, c sur les enroulements du stator.
Au lieu des deux résistances W indiquéesdans la figure 3 , il suffit qu'il y en ait une, qui est alors montée de la. façon indiquée en traits interrompus.
Il suffit, comme le montre la figure 4, que les résistances W soient dans le rotor R. Des prises peuvent être faites en a, b.c sur l'enroulement du stator, ces prises étant reliées à
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d'autres points de consommation que les lampes L ou autres appareils, par exemple, de la façon déjà. indiquée dans la, figure
3.
Ce dispositif fournit, à partir d'une certaine vitesse, une tension pratiquement constante ainsi qu'un courant pratiquement constant et une fréquence presque exactement constante. C'est pourquoi il convient non seulement pour l'éclairage des véhicu- les et la charge de batterie, mais encore pour produire une fréquence prescrite pour des dispositifs tourna.nt synchronique - ment ou pour des réseaux alimentés par des dynamos asynchrones.
Le dispositif figure 5 comporte une résistance W du type mentionné, montée dans le circuit du stator et trois résistances égales W dans le circuit du rotor. Malgré les fluctuations de la fréquence la, tension servant à charger la batterie B pout être maintenue constante dans une grande mesure au moyen d'un transformateur T de grande ss.turation.
Le dispositif figure 6 comporte un transformateur T' entre les condensateurs K et les autres parties de la dynamo. La génératrice R, S est triphasée et peut être séparée au moyen d'un interrupteur E, pour qu'on puisse relier aux points 3 ou 4 une autre source de courant telle qu'un réseau alternatif. Ceci est avantageux lorsque le véhicule sur lequel est monté la dyna- mo ne roule pas et que la génératrice R, S est par conséquent aussi arrêtée. Dans ce cas le courant introduit en 3 ou 4 sert a.u lieu du courent produit par le dispositif R, S à charger la, batterie B ou à alimenter d'autres points de consommation bran - chésen 1, 2.
Grâce au transformateur T' le dispositif peut supporter,du fait du véhicule, des efforts plus grands que s'il n'y avait pa.s de transformateur. Le transformateur permet en outre de faire l'onroulement de la, dynamo pour des tcnsions inférieures aux tensions habituelles.
La figure 7 représente aussi l'utilisation d'-un transforma.-
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teur T'. Dans ce cas la dynamo est monophasée. Le stator S com- porte deux enroulements décalés entre eux de 90 degrés électri - ques. Ceci permet de mieux utiliser la dynamo que d'habitude en ce qui concerne l'encombrement et le rendement économique.
Le transformateur a. trois branches. La branche centrale ne porte pas d'enroulement et sa section est 2 fois plus grande que; celle des deux autres branches. La génératrice R, S peut être séparée au moyen de l'interrupteur E, comme dans la figure 6, pour qu'on puisse brancher une autre source de courant en 3 ou en 4.
Le dispositif à résistance W représenté par les figures 8 et 9 comporte, sur un corps en fer A, d.eux enroulements C, C' montés en série et pouvant être reliés au circuit du stator ou au circuit du rotor de la dynamo au moyen de deux bornes g. h.
La. dynamo n'est pas représentée. Un induit D peut tourner autour d'un axe 1 entre les enroulements C, C'. L'induit D porte un seul enroulement en court-circuit d. Un ressort de traction e est fixé à un point f de l'induit.
Dès que le courant de la dynamo traverse les enroulements C, C', il se produit dans l'enroulement d, un courant de court- circuit opposé à, celui de la dynamo. En conséquence, l'induit tourne dans le sens de la flèche et vient occuper par exemple la position indiquée dans la figure 9, ce qui a pour effet d'augmenter l'inductance des enroulements s C , C' . Le ressort e fait équilibre au couple de l'induit.
Cet équilibre est rompu dès que le courant de la dynamo dépasse une certaine. valeur. Da.ns ce ces l'induitD continue à tourner, par exemple au-delà de la position indiquée dans la figure 9, ce qui a également pour effet d'augmenter l'inductance des enroulements C, C'. Le courant de la dynamo baisse donc jusqu'à cette certaine valeur. L'enroulement d tend toujours à se placer perpendiculairement à l'axe du champ des enroulements C, C'. Tant que cette position n'est pas atteinte, le courant de
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la dynamo ne peut pas dépasser sa valeur maxima. Le jeu de l'in- duit agitdonc sur l'inductance des enroulements C, C' , ce qui empêche le courant de la dynamo d' augmenter d'une façon linéai - r e.
Le couple de l'induit diminue au fur et à mesure que le mouvement angulaire de l'enroulement d augmente. L'action du ressort antagoniste e s'adapta à ce phénomène du fait que le bras de levier par lequel le ressort attaque l'induitdiminue également. On voit par la figure 9 que le bras de levier ost ici plus petit que dans la figure 8.
L'axe i autour duquel peut tourner l'induit D qui sert d'organe de réglage ost donc concentrique par rapport à l'in - duit. En conséquence, celui-ci ne cède pa.s aussi facilement à l'action des vibrations de démarrage, de freinage et des trépidations que des organes de réglage montés excentriques.