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"DISPOSITIFS DESTINES A RENDRE LES CARACTERISTIQUES D'UNE MACHINE ELECTRIQUE INDEPENDANTESDE LA TEMPERATURE"
On sait que dans un grand nombre d'applications de l'électricité, ourla résistance ohmique des circuits joue un rôle important, la variation de cette résistance avec la température apporte un trouble plus ou moins grave. Tel est le cas, par exem- ple, des machines à courant continu à excitation shunt ou indé- pendante, dans lesquelles les modifications de la résistance des enroulements inducteurs causées par les variations de température de -ceux-ci influent fortement sur l'état magnétique de la machine.
Cet effet est encore plus marqué quand la génératrice est excitée par une excitatrice, influencée elle-même par la température.
Ces variations de température des circuits électriques sont causées non seulement par les modifications de la température du milieu où. les circuits sont plongés, mais surtout par l'échauf- électriques fement des machines ou appareils/dont ils font partie et qui résulte de leur fonctionnement même.
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Il existé, il est vrai, des alliages dont la résistivité est pratiquement indépendante de la température; mais ces alliages ont des résistivités fort élevées qui les rendent inutilisables pour la fabrication des enroulements des machines. On a souvent proposé de connecter en série avec des enroulements constitués de fils de cuivre, une forte résistance invariable avec la -température de façon à réduire l'influence de celle-ci sur l'ensemble du circuit. Ce palliatif conduit à une dissipation d'énergie importante dans ces résistances supplémentaires.
La présente invention a pour objet des dispositifs destinés à compenser automatiquement les effets de la variation de la température sur la résistance des circuits électriques.
A titre d'exemple, on peut citer comme cas intéressant d'application de l'invention celui d'une génératrice dont les indueteurs sont alimentés par une,excitatrice : il est souvent désirable que les courants d'excitation de la génératrice et par suite son état magnétique ne se modifient pas quand la résistance des inducteurs de celle-ci varie avec leur température. Il arrive parfois que, pour des raisons quelconques, l'excitatrice d'une telle machine comporte des systèmes inducteurs indépendants ou shunt et série parcourus par le courant débité dans les inducteurs de la génératrice.
L'invention permet d'obtenir que la tension d'excitatrice croisse avec la température des inducteurs de la génératrice et, pour que le fonctionnement reste correct, que chacun des inducteurs fil fin et gros fil de l'excitatrice donne séparément des ampèrestours croissant avec la résistance des inducteurs de la génératrice.
Pour obtenir que, pour une même tension d'alimentation, les électros à fil fin donnent un nombre d'ampères-tours plus élevé à chaud qu'à froid, on peut, suivant l'invention, employer une première disposition consistant à placer en parallèle avec ces électros un shunt formé d'un métal à fort coefficient de température et destiné à s'échauffer fortement en même temps que les machines et de plus, en série avec l'ensemble de l'inducteur considéré et de son shunt, une résistance en métal à coefficient de température pratiquement nul. La fig. i du dessin ci-annexé montre une telle dispo-
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sition où :
Re représente la résistance à froid des électros à fil fin ;
Rs la résistance à froid du shunt;
Ri la résistance invariable en série avec l'ensemble des deux premières.
Le courant i dans ces électros sera lié à la tension V appliquée entre les points d'alimentation A B par la relation :
EMI3.1
Si les machines étant chaudes Re devient a Re et si Rs devient b Rs, le courant i' à chaud sera donné par :
EMI3.2
On voit que i' sera plus grand que i si la valeur de b est suffisamment élevée.
Pour que l'augmentation du courant i se fasse au fur et à mesure de l'échauffement des inducteurs de la génératrice, il faut que l'augmentation de la résistance du shunt se fasse au fur et à mesure de cet échauffement. Pour réaliser cette condition, les fils constituant la résistance Rs seront placés aussi près que possible d'une source de chaleur constituée de fils résistants parcourus par le courant des inducteurs de la génératrice ou par un courant qui lui est sensiblement proportionnel. Ces derniers fils et par conséquent aussi la résistance Rs s'échaufferont donc par la même cause que celle qui fait chauffer les inducteurs de la génératrice.
Par une détermination convenable du refroidissement et un choix approprié de la capacité thermique de la résistance Rs et de la source de chaleur voisine, on pourra obtenir que la première s'échauffe à chaque instant d'une façon proportionnelle aux inducteurs de la génératrice. Dans ce but il sera utile de réaliser le refroidissement de la résistance Rs par le même flux d'air que celui refroidissant les électros de la génératrice. Une capacité thermique convenable de la résistance Rs sera obtenue par exemple en plongeant celle-ci dans une botte contenant une matière à chaleur spécifique relativement élevée, telle que matières siliceuses, huiles, etc..
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Toujours suivant l'invention; on pourra réaliser l'accrois- sement des ampères-tours de l'enroulement fil fin avec la tempéra- ture des machines en subdivisant cet enroulement en deux parties, la première magnétisante qui pourra ou non être mise en série avec une résistance pratiquement invariable avec la température, la seconde démagnétisante qui sera en série avec une résistance à fort coefficient de température, s'échauffant en même temps que les machines.
Dans l'exemple représenté fig. 2, re et r'e étant les ré- sistances à froid des enroulements magnétisant et démagnétisant, si l'enroulement magnétisant est en série avec une résistance invariable R = 2 re et l'enroulement démagnétisant avec une résis- tance ayant à froid la valeur R' = 2 r'e,le courant dans le pre- mier sera V et dans le second V V étant la tension d'a-
3 re 3 r'e limentation'entre les points A et B, et si les nombres de spires des enroulements sont respectivement n et n', les ampères-tours résultants seront à froid : V (n/3 re - n'/3 r'e
Si à l'état chaud les résistances re et r'e deviennent a re et a' r'e tandis que la résistance R' devient b R', on aura pour les ampères-tours résultants : V (n/(a+2) re - n'/(a'+2b) r'e).
On voit que si n et n' sont convenablement choisis et que si b est suffisamment grand, on-pourra obtenir à chaud des ampères- tours notablement plus élevés qu'à froid. Par exemple si n/r'e=0,5n/re r'e re a' - a - 1,20, b - 2, les ampères-tours résultants seront de 30 % plus grands à chaud qu'à froid.
On obtiendra l'échauffement de la résistance R' simultané- ment avec les inducteurs de la génératrice, comme il est indiqué plus haut.
En ce qui concerne les électros série (à gros fil), on peut. obtenir qu'ils donnent des ampères-tours croissant avec réchauffe- ment des machines, en disposant en parallèle avec ces électros, un shunt constitué d'un métal à fort coefficient de température (fer, nickel, etc..) et établi de façon qu' il chauffe fortement alors que les dits électros ne chauffent que peu. Au fur et à mesure de
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l'échauffement des machines, le rapport entre le courant passant dans les électros série et le courant débité par l'excitatrice augmente par suite de l'accroissement du rapport entre les résistances du shunt et des électros.
Le shunt étant parcouru: par une partie du courant débité dans les inducteurs de la génératrice, son échauffement se fera en même temps que celui de ceux-ci. Pour obtenir que au cours de l'échauffement de l'ensemble génératrice-excitatrice, les ampèrestours série de l'excitatrice donnent toujours l'excitation désirée croissant proportionnellement à la température des inducteurs, il faudra choisir convenablement le refroidissement et la capacité thermique de la résistance constituant le shunt.
Eventuellement il pourra être utile de placer le shunt sous l'influence d'une source de chaleur constituée par une résistance parcourue par le courant des inducteurs de la génératrice comme il est expliqué plus haut.
Dans le cas où l'excitatrice possède outre les inducteurs à fil fin un enroulement inducteur série, on pourra désirer que chacun de ces systèmes inducteurs donne séparément des ampèrestours croissant proportionnellement à la résistance des inducteurs de la génératrice. Il est clair que l'application simultanée des dispositifs indiqués plus haut à la fois sur les enroulements à fil fin et à gros fil permet d'obtenir le résultat désiré.
Il est naturellement loisible, sans sortir du cadre de l'invention, de réaliser des variantes se comportant pratiquement de la même façon que les exemples décrits ci-dessus.