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L'invention est relative aux dynamos à courant continu- On con- naît des machines électriques à courant continu dans lesquelles un rotor portant un collecteur tourne dans un champ magnétique qui résulte de deux champs compo- sants du stator* Un de ces champs est obtenu par excitation séparée et est dis- posé pour produire un flux à travers le rotor, en ligne avec les balais par les- quels le courant est fourni au circuit d'utilisation.
L'autre composante de champ est obtenue par des enroulements alimentés par un courant provenant de balais placés sur le collecteur à angle droit avec les précédents et qui créent un flux à angle droit avec la première composante- Le système d'excitation, dans une telle dynamo, est ordinairement constitué par quatre pales saillants entre les- quels sont placés quatre balais soit les deux du circuit d'utilisation et les
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deux du circuit d'excitation de la deuxième composante de champ.
Les deux pièces polaires encadrant un balai du circuit d'utilisation sont entourées par les mê- mes enroulements exaltés séparément pour donner naissance à la p@emière compo- sante de champ mentionnée plus haut et les deux pièces polaires encadrant un balai du circuit d'excitation, sont entourées par les marnas enroulements alimen- tés avec le courant provenant de ce circuit et donnent naissance à la deuxième composante de champ* Une machine de ce type décrite dans le brevet anglais 17423/1904 est connue d'après le nom de son inventeur, sous la dénomination dy- namo ROSENBERG.
Une telle machine fonctionne avec satisfaction quand elle est employée pour donner de relativement faibles dépits: mais avec des machines plus puissantes, des difficultés de commutation surgissent dues au fait que, malgré que les balais soient logés dans les espaces interpolaires, des champs magnéti- ques existant en ces points qui s'opposent à une commutation satisfaisante.
De plus, le champ dans lequel les balais du circuit d'excitation sont situés, est produit par un courant en série avec ces balais, donc croissant avec le courant recueilli par eux, ce qui est à l'opposé des principes d'une bonne commutation* Afin de supprimer ces inconvénients, les enroulements de champ de la machine faisant l'objet de la présente invention, sont disposés pour en- tourer seulement les pièces polaires et non les espaces interpolaires de sorte que des flux ne sont pas directement créés dans ces espaces où sont logés les balais-Le flux magnétique qui peut exister au voisinage de ces derniers est seu- lement un flux de dispersion qui peut être neutralisé et une commutat@@o correc- te peut ainsi être obtenue.
S@ nécessaire, des pôles de commutation peuvent être utilisés*
En appliquant l'invention à une machine bipolaire ou à un cycle, quatre pièces polaires sont à prévoir avec deux enroulements sur chacune, l'un d'eux étant l'enroulement de champ d'excitation, connecté aux balais d'excita- tion et l'autre, l'enroulement excidé séparément désigné ci-après l'enroulement variateur", parce qu'une variation du champ créé par cet enroulement entraîne une variation du courant du circuit d'utilisation.
Dans certains cas, un enroulement additionnel de champ co-axial avec celui de l'enroulement variateur peut être prévu, alimenté en série avec le circuit d'utilisation* Ce second enroulement est dénommé ci-après" enroule- ment compensateur secondaire"' Cette addition est particulièrement utile sur @
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les machines puissantes et quand des courants importants sont absorbés par le circuit d'utilisation.
Des modifications complémentaires peuvent être apportées dans lesquelles des enroulements connectés à une source convenable de courant conti- nu sont prévus dont le nombre d'ampères-tours augmente quand augmente le voltage aux bornes du circuit d'utilisation. Ces enroulements additionnels peuvent, dans certains cas, être coaxiaux, magnétiquement, avec ceux de l'enroulement varia- teur ou avec ceux de l'enroulement excitateur, ou avec ceux de ces deux enrou- lements. De tels enroulements peuvent, par exemple, être connectés en parallèle avec le circuit d'utilisation'ou à une paire de balais convenables de la machi- ne*
Avec les dispositions décrites ci-dessus, il arrive ordinaire- ment que les pièces polaires sont inégalement saturées et les divers enroule- ments d'excitation peuvent,
en conséquence, devoir être répartis d'une façon dissymétrique sur les pièces polaires, c'est-à-dire que les bobines formant un anroulement spécifique peuvent porter des ampères tours différents suivant les différente pôles.
Avec une machine comme ci-dessus décrite, le circuit d'utilisa- tion, au lieu d'âtre connecté directement à la paire de balais, peut être dis- posé en deux faisceaux connectés respectivement entre l'un de ces balais et un des balaie d'excitation-
L'invention est applicable aux transformateurs rotatifs trans- formant le courant alternatif en courant continu; alors, les enroulements du rotor sont connectés à des bagues à travers lesquels les courants polyphasés ou monophasés sont délivrés aux enroulements* Le rotor tourna en synchronisme avec le courant alternatif fourni, car l'enroulement variateur à excitation séparée constitue l'analogue des inducteurs d'un moteur synchrone.
Se référant aux diagrammes des planches annexées, on voit en 1 le stator avec quatre pièces polaires 2, 3, 4 et 5: le rotor est figuré en 6 par un simple cercle et les balais sont en a, b, c, d, disposés entre les pièces polaires et en dehors des champs magnétiques': les balais a et c sont ceux dési- gnés plus haut balais d'excitation et les balais b et d sont reliés au circuit d'utilisation schématisé en 7. Comme exposé ci-dessus, ce circuit peut être divisé en deux faisceaux connectés respectivement aux balais a, b et d, c ou
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aux balais a,d et b,c. Les bornes 8 et 9 peuvent être reliées à une source à courant continu non représentée.
A la figure 1, les pièces polaires 2, 3, 4 et 5 portent chacune deux enroulements. Les bobines 10,11, 12 et 13 sont connectées aux balais a et c et constituent l'enroulement excitateur dont la flux'à travers le rotor est en ligne avec les balais a,o. L'aut re enroulement constitué par les bobines 14, 15,16 et 17 et dont les bornes sont en 8 et 9, constitue l'enroulement varia- teur; le champ qu'il crée est en ligne avec les balais bid. La machine ainsi construite donne des résultats similaires à ceux de la dynamo Resenberg, c'est- à-dire que le courant fourni par les balais b et d est sensiblement constant et indépendant de la vitesse et du sens de rotation du rotor, à condition que le voltage de la source en 8, 9 soit constant.
Le courant fourni par les balais b, d peut être modifié en faisant varier le voltage aux bornes 8,9 ou le courant traversant les bobines 14, 15,16 et 17 de l'enroulement variateur.
Se référant à la figure 2, on voit que le stator porte an addi- tion aux enroulements portés à la figure]., les bobines 18, 19, 20 et 21 cannee- etées en série avec la charge 7. Ces bobines sont bobinées de telle sorte que leur flux s'ajoute à celui des bobines 14, 15, 16 et 17 de 1'enroulement varia- teur, en conséquence l'emploi de cet enroulement additionnel permet de diminuer l'importance de la source extérieure.
Des formas simplifiées de diagrammes figurent aux gravures 3,4 et 5; le stator et les pièces polaires ne sont pas représentés, les enroulements étant figurés par de simples bobines dont les axes sont en ligne avec les lignes de balais- La bobine A correspond aux bobines 10, 11, 12 et 13 et la bobine SW correspond aux bobines 14, 15, 16 et 17 des fig. 1 et 2 et la bobine C corres- pond aux bobines 18, 19, 20 et 21 de la figure 2.
En figure 3, un enroulement additionnel SW2 est représenté dont l'axe est en ligne avec les balais b, d. Cet enroulement est connecté aux bornes du circuit d'utilisation et ses ampères-tours croissant quand le voltage aux bor- nes des balais b,d s'accroît* Le flux magnétique produit par cet enroulement in- duit une force électromotrice aux bornes des balais a,c. Si les ampères tours de cet enroulement sont tels que le voltage induit à ces bornes correspond au voltage secondaire effectif, alors le courant absorbé par le circuit d'alimenta- tion 7 sera constant; si les ampères-tours de l'enroulement SW2 @ supérieurs @
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alors, le courant absorbé s'accroîtra en même temps quuaugmenterar le voltage.
En figure 4, un enroulement PW est représenté, dont les bobines sont enroulées de façon à produire un flux à travers l'induit en ligne avec les balais a et o, renforçant le flux dû au courant circulant dans l'induit entre les balais d'excitation a et o. Les ampères-tours de l'enroulement PW augmente- ront naturellement avec le voltage du circuit d'utilisation*
Il est évident que les connexions shunt -figurant aux diagranmes 3 et 4- des enroulements SW2 et P2 aux balais b et c, peuvent être faites entre chacun des quatre balais a, b, c, d choisis pour donner un résultat similaire eu égard aux variations de voltage.
Se référant à la figure 5 qui représente un diagramme similaire à ceux des figures 3 et 4, le rotor 6 est figuré avec trois bagues 22, 23, 24 et leurs balais correspondants 25, 26, 27*Les enroulements SW qui correspondent aux enroulements 14,15, 16 et 17 des figures 1 et 2 produisent un flux magnétique à travers le rotor ,qui, en conjonction avec le courant alternatif délivré aux ba- gues 22,23 et 24, détermine la rotation du rotor comme dans un moteur synchrone.
Le sourant dans le circuit d'utilisation 7, qui :passe à travers les bobines C, crée un flux qui renforce le flux produit par l'enroulement SW et, en conséquence réduit l'importance de l'énergie exigée de la source extérieure alimentant l'en- roulement SW. L'enroulement A agit comme dans les figures précédentes pour pro- duire un flux en ligne avec les balais a,c qui concourt à la production d'un vol- tage entre les balais b et Il* Dans ce cas,
l'énergie est fournie au circuit d'uti -lisation 7 par le circuit à courant alternatif* Il est à observer qu'aucun vol- tage d'une source extérieure à courant continu n'est appliqué aux balais a et c et ceci différencie le présent brevet du brevet anglais n 406759-
Les dispositions montrées sur les diagrammes sont applicables à une machine bipolaire- Il est à noter, cependant, que dans une machine de plus de deux pôles, les balais du circuit d'utilisation et les balais d'excitation sont à disposer à angle droit électriquement.
Dans certains cas, plus de deux paires de balais peuvent être employées pour distribuer le courant de l'induit à un ou plusieurs cirouits qui peuvent être de voltages différents si désiré*
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The invention relates to direct current dynamos. Direct current electric machines are known in which a rotor carrying a collector rotates in a magnetic field which results from two component fields of the stator * One of these fields is obtained by separate excitation and is arranged to produce a flux through the rotor, in line with the brushes through which current is supplied to the user circuit.
The other field component is obtained by windings supplied with a current coming from brushes placed on the collector at right angles to the previous ones and which create a flow at right angles with the first component- The excitation system, in such dynamo, is usually made up of four projecting blades between which are placed four brushes, both of the operating circuit and the
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two of the excitation circuit of the second field component.
The two pole pieces flanking a brush of the use circuit are surrounded by the same separately boosted windings to give rise to the first field component mentioned above and the two pole pieces flanking a brush of the circuit of use. excitation, are surrounded by the marna windings supplied with the current coming from this circuit and give rise to the second field component * A machine of this type described in the English patent 17423/1904 is known from the name of its inventor, under the name dynno ROSENBERG.
Such a machine works with satisfaction when it is used to give relatively small rates: but with more powerful machines, switching difficulties arise due to the fact that, despite the brushes being housed in the interpolar spaces, magnetic fields existing at these points which oppose satisfactory switching.
In addition, the field in which the excitation circuit brushes are located is produced by a current in series with these brushes, therefore increasing with the current collected by them, which is the opposite of the principles of good switching * In order to eliminate these drawbacks, the field windings of the machine which is the object of the present invention are arranged to surround only the pole pieces and not the interpolar spaces so that fluxes are not directly created in these spaces where the brushes are housed. The magnetic flux which may exist in the vicinity of the latter is only a dispersion flux which can be neutralized and a correct switching can thus be obtained.
S @ required, switching poles can be used *
Applying the invention to a bipolar machine or to a cycle, four pole pieces are to be provided with two windings on each, one of them being the excitation field winding, connected to the excitation brushes. and the other, the separately energized winding, hereinafter referred to as the inverter winding ", because a variation in the field created by this winding causes a variation in the current of the use circuit.
In certain cases, an additional winding of field co-axial with that of the variator winding can be provided, supplied in series with the user circuit. This second winding is hereinafter referred to as "secondary compensating winding". addition is particularly useful on @
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powerful machines and when high currents are absorbed by the user circuit.
Complementary modifications can be made in which windings connected to a suitable source of direct current are provided whose number of ampere-turns increases with increasing voltage at the terminals of the user circuit. These additional windings can, in certain cases, be coaxial, magnetically, with those of the variable winding or with those of the exciter winding, or with those of these two windings. Such windings can, for example, be connected in parallel with the user circuit or to a pair of suitable brushes of the machine *
With the arrangements described above, it usually happens that the pole pieces are unevenly saturated and the various excitation windings can,
consequently, having to be distributed in an asymmetrical way on the pole pieces, that is to say that the coils forming a specific winding can carry different ampere turns according to the different poles.
With a machine as described above, the user circuit, instead of a hearth connected directly to the pair of brushes, can be arranged in two beams connected respectively between one of these brushes and one of the brushes. excitement sweeps-
The invention is applicable to rotary transformers transforming alternating current into direct current; then, the rotor windings are connected to rings through which the polyphase or single phase currents are delivered to the windings * The rotor rotated in synchronism with the supplied alternating current, because the separately excited inverter winding is the analogue of the inductors of 'a synchronous motor.
Referring to the diagrams of the attached boards, we see at 1 the stator with four pole pieces 2, 3, 4 and 5: the rotor is shown at 6 by a simple circle and the brushes are at a, b, c, d, arranged between the pole pieces and outside the magnetic fields': the brushes a and c are those designated above excitation brushes and the brushes b and d are connected to the user circuit shown schematically at 7. As explained above , this circuit can be divided into two beams connected respectively to the brushes a, b and d, c or
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with brushes a, d and b, c. Terminals 8 and 9 can be connected to a DC source not shown.
In Figure 1, the pole pieces 2, 3, 4 and 5 each carry two windings. The coils 10, 11, 12 and 13 are connected to the brushes a and c and constitute the exciter winding, the flux of which through the rotor is in line with the brushes a, o. The other winding constituted by the coils 14, 15, 16 and 17 and whose terminals are at 8 and 9, constitutes the variable winding; the field it creates is in line with the bid brushes. The machine thus constructed gives results similar to those of the Resenberg dynamo, that is to say that the current supplied by the brushes b and d is substantially constant and independent of the speed and direction of rotation of the rotor, provided that the voltage of the source at 8, 9 is constant.
The current supplied by the brushes b, d can be modified by varying the voltage at terminals 8,9 or the current flowing through the coils 14, 15,16 and 17 of the inverter winding.
Referring to FIG. 2, it can be seen that the stator carries, in addition to the windings shown in FIG.], The coils 18, 19, 20 and 21 canneed in series with the load 7. These coils are wound from such that their flux is added to that of the coils 14, 15, 16 and 17 of the variable winding, consequently the use of this additional winding makes it possible to reduce the importance of the external source.
Simplified forms of diagrams appear in engravings 3, 4 and 5; the stator and the pole pieces are not represented, the windings being represented by single coils whose axes are in line with the lines of brushes - Coil A corresponds to coils 10, 11, 12 and 13 and coil SW corresponds to coils 14, 15, 16 and 17 of fig. 1 and 2 and coil C corresponds to coils 18, 19, 20 and 21 in figure 2.
In FIG. 3, an additional winding SW2 is shown, the axis of which is in line with the brushes b, d. This winding is connected to the terminals of the user circuit and its ampere-turns increasing when the voltage at the terminals of the brushes b, d increases * The magnetic flux produced by this winding induces an electromotive force at the terminals of the brushes a, c. If the ampere turns of this winding are such that the voltage induced at these terminals corresponds to the effective secondary voltage, then the current absorbed by the supply circuit 7 will be constant; if the upper ampere-turns of winding SW2 @ @
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then, the absorbed current will increase at the same time as the voltage increases.
In figure 4, a PW winding is shown, the coils of which are wound so as to produce a flux through the armature in line with the brushes a and o, strengthening the flux due to the current flowing in the armature between the brushes d excitement a and o. The ampere-turns of the PW winding will naturally increase with the voltage of the user circuit *
It is obvious that the shunt connections -figuring in diagrams 3 and 4- of the windings SW2 and P2 to the brushes b and c, can be made between each of the four brushes a, b, c, d chosen to give a similar result with regard to voltage variations.
Referring to figure 5 which shows a diagram similar to those of figures 3 and 4, the rotor 6 is shown with three rings 22, 23, 24 and their corresponding brushes 25, 26, 27 * The windings SW which correspond to the windings 14 , 15, 16 and 17 of Figures 1 and 2 produce a magnetic flux through the rotor which, in conjunction with the alternating current supplied to rings 22, 23 and 24, determines the rotation of the rotor as in a synchronous motor.
The sourant in the utilization circuit 7, which: passes through the coils C, creates a flux which reinforces the flux produced by the winding SW and, consequently, reduces the amount of energy required from the external power source the SW winding. Winding A acts as in the previous figures to produce a flux in line with the brushes a, c which contributes to the production of a volta- tion between the brushes b and Il * In this case,
the energy is supplied to the use circuit 7 by the alternating current circuit * It should be observed that no vol- tage from an external direct current source is applied to the brushes a and c and this differentiates the present British Patent No. 406759-
The arrangements shown in the diagrams are applicable to a bipolar machine - It should be noted, however, that in a machine with more than two poles, the brushes of the use circuit and the excitation brushes must be placed at an electric right angle. .
In some cases more than two pairs of brushes can be used to distribute armature current to one or more cirouits which can be of different voltages if desired *