<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
FERIECI'IOT'(1.'S ,AUX biEl.CHiHES A COURANT CONTINU DU TYPE IMTADYNE*-
L'invention est relative à une machine à courant continu du type métadyne dont la disposition des enroulements du stator est sensiblement simplifia et dans laquelle le cuivre nécessaire est réduit de beaucoup.
Une machine à courant continu du tyne métadyne est une machine électrique tournante, qui peut agir soit comme transformatrice, soit comme génératrice ou moteur. La métadyne transformatrice transforme généralement un cou- Tant continu à tension constante et d'intensité variable en courant continu à intensité approximativement constante et à tension variable, Comme génératrice, la métadyne transforme de l'énergie mécanique en énergie électrique sous la forme de courant continu de grandeur approximativement constante, et comme moteur, elle transforme un courant continu d'intensité approximativement constante en puissance mécanique.
<Desc/Clms Page number 2>
La métadyne, dans sa forme la plus simple, possède un rotor avec des enroulements et un collecteur, sous la forme d'un induit pour courant continu. Le rotor d'une machine bipolaire est généralement muni de deux 'balais primaires et de deux balais secondaires* Les balais primaires sont soumis à une différence de tension de grandeur approximativement constante, tandis que les balais secondaires fournissent un courant continu à tintensité essentiellement constante
Le rotor de la métadyne transformatrice tourne généralement à vitesse constante. Le courant primaire qui parcourt les enroulements du rotor provoque un flux dans la direction de l'axe primaire de commutation qui induit une force électromotrice entre les balais primaires. Le circuit magnétique des flux produits dans les enroulements du rotor est fermé par un stator de réluctance magnétique minima.
Généralement dans le stator de la métadyne on prévoit des enroulements qui peuvent régler les caractéristiques électromagnétiques de la machine et qui garantissent la stabilité de la machine morne
La différence de tension constante existant entre les balais primaires peut prendre une valeur quelconque* Si cette valeur est différente de zéro, les balais primaires de la métadyne sont insérés dans un circuit à courant continu à tension constante. Si la différence de tension est égale à zéro, alors les balais primaires sont en court circuit, soit directement, soit à travers un enroulement de résistance négligeable.
Dans le premier cas, la métadyne est en connexion avec deux sources de courant et généralement elle transformera une partie de la puissance électrique à tension constante absorbée par le circuit primaire en puissance électrique sous forme de courant continu à intensité constante fournie au circuit secondaire et l'autre partie en puissance mécanique (positive ou négative).
Avec une bonne disposition des enroulements du stator on peut obtenir que la métadyne fonctionne pratiquement comme simple convertisseur ou bien fonctionne comme moteur ou générateur (couple positif ou négatif}.
Pour simplifier sensiblement la disposition des enroulements du stator de la métadyne et pour réduire de beaucoup le cuivre nécessaire, conformément à cette invention, la métadyne est munie de deux enroulements de stator, dont les axes magnétiques sont généralement déphasés électriquement de 90 degrés; chaque enroulement étant alimenté par une métadyne auxiliaire à courant constant, comme, par exemple, une métadyne ou une machine kraemer. Les
<Desc/Clms Page number 3>
enroulements du stator de la machine principale sont connectés aux balais se- condaixes des machines auxiliaires dont les enroulement de stator règlent le courant secondaire de ces machines auxiliaires et influencent ainsi les carac- téristiques mécaniques et électriques de la machine principale.
L'invention est illustrée par les quatre figures jointes.
La fig.1. montre une métadyne dont les balais sont connectés à un circuit à courant continu à tension constante*
La fig.2 est relative à une métadyne qui fonctionne comme géné- ratrice avec ses.balais primaires en oourt circuit à travers les enroulements du stator.
Les Fig.3 et 4 représentent des perfectionnements des machines auxiliaires.
Dans la fig,l, la machine principale est connectée par ses ba- lais primaires a et c, au circuit 2 à courant continu à tension constante, Les balais secondaires, b et d, fournissent le courant constant qui alimente le circuit 3 à courant continu, Les machines auxiliaires 4 et 5 sont connectées, avec leurs balais primaires a et c au circuit 2 à courant continu, tandis que les balais secondaires b et d alimentent les enroulements du stator 6 et 7.
Les axes magnétiques des enroulements du stator 6 et 7 sont électriquement dé- @ phasés de 90 l'un par rapport à l'autre,l'axe de l'enroulement 6 se trouvant en direction de l'axe primaire de commutation et l'axe de l'enroulement 7 en direction de l'axe secondaire de commutation.
Par le règlage du courant secondaire des machines auxiliaires 4 et 5, l'effet des ampères tours des enroulements de stator 6 et 7 suivant taxe primaire ,et, respectivement,secondaire de commutation, sera lui-même con- venablement réglé. Le courant secondaire de la machine auxiliaire 5 est réglé au moyen des enroulements statoriques 8,9 et 10. L'enroulement statorique 8 est excité séparément, tandis que l'enroulement 9 est parcouru par le courant primaire de la machine principale, L'enroulement 10 est connecté au circuit secondaire de la machine principale. Le courant secondaire de la machine auxi- liaire 4 est réglé par les enroulements statoriques 11, 12 et 13. L'enroulement 11 est excité par une source de courant séparée tandis que l'enroulement 12 est parcouru par le courant secondaire de la machine principale.
L'enroulement 13 est connecté au circuit secondaire de la machine principale,
Les caractéristiques mécaniques et électriques'de la machine
<Desc/Clms Page number 4>
principale dépendent de la direction et de la grandeur de l'effet des ampères tours des enroulements 8,9, 10, 11, 12 et 13, car ces effets agissent directement sur la machine principale.
Le dispositif sur lequel se base 1'invention est indépendant de la disposition de l'enroulement du stator de la machine auxiliaire. C'est essentiel pour l'invention que chaque enroulement du stator de la machine principale soit alimenté par une des machines auxiliaires. Pour éclaircir le fonctionnement des machines auxiliaires on a décrit ci-dessous deux dispositions différentes.
Dans une de ces dispositions la machine principale agit comme simple convertisseur. L'enroulement 11 se trouve alors dans le circuit du courant d'une machine régulatrice -non dessinée- construite comme machine shunt, non saturée et reliée au circuit 2 de courant continu à tension cônetante à travers les enroulements 11.
L'enroulement 12 est placé de manière à ce que son effet d'ampères tours, entre les balais secondaires de la machine principale provoque une force électromotrice de direction contraire au courant secondaire de la machine principale. L'enroulement 9 engendre une force électromotrice entre les balais primaires de la machine principale qui est de direction contraire au courant primaire. Le courant qui passe dans l'enroulement 8 détermine la grandeur du courant secondaire de la machine principale. La grandeur de l'affet des ampères tours des enroulements 10 et 13 influera sur la grandeur du courant qui traverse la machine régulatrice et sur le courant secondaire de la machine principale en fonction de la tension secondaire de la machine prin0 cipale même.
Dans une deuxième disposition selon la Fig.1, la machine principale agit comme simple génératrice. Dans ce cas l'enrobement 11 n'est parcouru par aucun courant, tandis que la disposition des enroulements 12, 9, 8 et 10 reste invariée. L'enroulement 13 est placé de façon à ce que l'effet de ses ampères tours provoque une force électromotrice entre les balais secon- daires de la machine principale qui ait la même direction que celle de la force électromotrice induite par l'effet des ampères-tours primaires du rotor de la machine principale, Avec une telle disposition de l'enroulement 13.
la puissance primaire fournie par le circuit de courant continu à tension cons- tante est réduite à un travail minime, négligeable, de sorte que la. machine
<Desc/Clms Page number 5>
principale agit pratiquement comme une simple génératrice.
Les machines auxiliaires 4 et 5 respectivement, peuvent en outre être munies d'un enroulement additionnel traversé par le courant pri- maire, et respectivement secondaire, de la machine principale,
Pareillement les enroulements 10 et 13 peuvent aussi être reliés à d'autres balais de la machine principale suivant le but poursuivi chaque fois* L'invention n'est naturellement pas limitée à ces exemples constructifs.
L'exemple suivant la Fig,2 prévoit une métadyne dont les balais primaires sont en général en oourt circuit et dont la tension entre les balais primaires est approximativement égale à zéro. Les balais primaires de la machine prinsipale 1 et des machines auxiliaires 14 et 15 sont en court circuit direct ou bien à travers un enroulement de résistance minime. ]le courant secondaire de la machine auxiliaire 15 alimente l'enroulement du stator 16 de la machine principale, tandis que le courant secondaire de la machine auxiliaire 14 alimente l'enrou- lement 17 du stator de la machine principale.
Les axes magnétiques des enroulements 16 et 17 du stator sont aussi déphasés électriquement de 90 les uns des autres, mais cette disposition est différente de ibelle de la fig.1 parce que cette dernière a des enroulements sur chaque segment de pôle, tandis que dans la disposition suivant la fig.2 chaque segment de pôle est pourvu d'un seul enroulement.
Dans la Fig.2, on a prévu plusieurs enroulements statoriques sur les machines auxiliaires, Un de ces enroulements est traversé par le courant primaire, un deuxième par le courant secondaire de la machine principale, un troisième est excité séparément et un quatrième est connecté à deux balais de la machine principale. Le dispositif basé sur l'invention est indépendant de la disposition de l'enroulement du stator des machines auxiliaires. Pour l'invention, il est essentiel que chaque enroulement du stator de la machine principale soit alimenté par une machine auxiliaire.
Dans la Fig.2, on a illustré une disposition avec une machine principale qui agit comme génératrice4
Les enroulements 12 et 18 sont placés de façon à ce que leur effet d'ampères tours provoque entre les balais secondaires de la machine prin- oipale une force électromotrice dirigée en sens contraire du courant secondaire.
Les enroulements 19 et 22 provoquent une force électromotrice entre les balais primaires de la machine principale qui a une direction opposée à celle du cou- rant primaire*
<Desc/Clms Page number 6>
Les enroulements 8 et 11 excités séparément sont traverses par un courant qui détermine la valeur du courant secondaire de la machine principale. Les enroulements 10 et 13 sont placés de facon à ce que leur effet d'ampères tours entre les balais secondaires de la machine principale provoque une force électromotrice ayant la même direction que celle de la force électromotilce induite par l'effet des ampères tours primaires du rotor de la machine prin- cipale.
En plaçant convenablement les enroulements 10 et 13 on réduit le courant primaire à une valeur minime, en augmentant ainsi la capacité de la machine principale.
On peut obtenir un perfectionnement en fournissant aux machines auxiliaires deux'enroulements statoriques additionnels* Suivant les FIG. 3 et 4 un enroulement statorique additionnel 20 est placé dans le circuit secondaire en connexion avec les balais secondaires des machines auxiliaires et de manière que cet enroulement puisse Induire entre les balais secondaires de la machine auxiliaire une force électromotrice ayant la même direction que celle induite par l'effet des ampères tours primaires du rotor.
Le courant primaire est ainsi réduit et la capacité de la machine auxiliaire est augmentée* Un autre enroulement additionnel 21 du stator est traversé par le oourant primaire de la machine auxiliaire et provoque entre les balais primaires de la machine une force électromotrice dirigée en sens opposé au courant primaire*
Les balais primaires de la machine auxiliaire solan la fig.3 sont connectés au circuit 2 de courant continu. Les balais primaires de la machine auxiliaire suivant la fig.4 sont en court-circuit à travers l'enrou- lement statorique 21.
Dans les dispositions suivant les Fig. 1 et 2 la machine principale et les machines auxiliaires sont actionnées par le même arbre. Mais les machines auxiliaires peuvent aussi être actionnées séparément.
Au lieu de décomposer les enroulements statoriques de la métadyne principale en deux autres décalés de 90 , on peut les décomposer en trois autres décalés de 120 et faire usage de trois métadynes auxiliaires, une pour chacun de ces enroulements; ou bien on peut adopter une autre décomposition sans toutefois sortir du domaine de cette invention*