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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé àl'appui d'une demande de brevet d'invention formée par François DESTINE, domicilié Avenue J. Pastur, 11 à UccleBruxelles, pour: UN MOTEUR ELECTRIQUE A COURANT ALTERNATIF. Les moteurs électriques à courant monophasé, connus de l'art antérieur, présentent pour beaucoup d'applications, des inconvénients importants:
Ceux du type asynchrone ont un couple au démarrage nul, et si on les munit d'un enroulement auxiliaire de lancement, leur couple au démarrage reste faible.
Les moteurs monophasés à collecteur, c'est-à-dire à commutation électrique, présentent un couple de démarrage important, mais outre que la commutation y est souvent la cause de sérieux ennuis, ces moteurs ont le grave inconvénient de ne pouvoir fonctionner qu'à une fréquence égale ou inférieure à 25 périodes par seconde.
Ceci entraine, dans le cas des chemins de fer électriques à courant monophasé, l'obligation de créer des centrales ne desservant que ces chemins de fer ou, à procéder à de couteuses conversions de fréquence, si l'énergie nécessaire est fournie par les centrales alimentant également les réseaux de force motrice et d'éclairageo
L'objet de l'invention est un moteur à courant monopha-
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sé, dans la construction duquel on a évité les inconvénients cités ci-dessus, et présentant simultanément les avantages suivants:
1 ) couple de démarrage élevé
2 ) pas de commutation électrique
3 ) excellent fonctionnement aux fréquences habituelles de 50 et 60 p:
s
4 ) facteur de puissance élevé
5 ) construction simple et robuste
6 ) réglage économique de la vitesse en fonction du couple
7 ) renversement aisé du sens de marche
8 ) les enroulements connectés à la source d'énergie électrique étant fixes et électriquement isolés de ceux mobiles, ces enroulements peuvent etre prévus pour être alimentés en haute tension :15.000 par exemple.
Une forme de réalisation du moteur est donnée schematiquement à la figure 1 des dessins accompagnant la présente description.
Le moteur comporte toujours un certain nombre pair d'éléments identiques montés tous sur un arbre commun.
Dans la figure 1 des dessins ci-annexés, C représente le commutateur électromagnétique d'un élément de moteur et M le moteur-couple de cet élément.
Le commutateur C est d'une construction analogue à celle d'un moteur d'induction monophasé, connu de l'art antérieur, mais dont l'induit au lieu d'être pourvu d'un enroulement en court circuit ou d'une cage est pourvu d'une bobine B à spires parallèleso
Cette bobine est soumise au flux magnétique alternatif des poles inducteurs R et S, dont les enroulements sont alimentés par une source de tension monophasée U
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Le moteur-couple M comporte un inducteur à quatre poles J,K,L,N, et un induit également à quatre poles A,G,H,Po
L'induit du commutateur C est monté sur le même arbre que le moteur-couple M, mais de telle sorte que, lorsque l'axe X XI de la bobine B de C coincide avec l'axe des poles S et R,
les axes YY' et ZZ' des enroulements de l'induit de M sont à 45 par rapport aux axes des poles inducteurs. Ils coïncident donc avec les bissectrices des angles droits formés par l'inter- section des axes de ces poles inducteurs.
Par l'intermédiaire de la bague D et du balais T de C, ainsi que de la bague Q et du balais W de M, la bobine B est connectée en série avec les enroulements des poles inducteurs J,K,L,N, et les enroulements des poles induits A,G,H,P, ainsi qu'avec le condensateur F.
Les raccordements et les sens relatifs d'enroulement sont tels, que les poles inducteurs situés sur un même axe, c'est-à-dire K et N d'une part et J et L d'autre part, sont de même nom ; P et G sont également de même nom.
Les polarités relatives de tous ces enroulements sont d'ailleurs renseignées sur la figure 1 par les lettres a et b.
Pour obtenir à vitesse nulle ou presque, un couple maximum, le condensateur F est de capacité telle que il y a résonnance chaque fois que l'axe XX' de la bobine B coïncide avec celui des poles inducteurs R et S; c'est-à-dire chaque fois que le flux embrassé par cette bobine est maximum.
Dans cette position, le couple fourni par le moteurcouple M est le plus grand possible pour un courant donné, car les poles de l'induit se trouvent exactement à mi-distance entre les poles de l'inducteur.
Pour des positions symétriques de XX' de part et d'au- tre de l'axe des poles R et S, le courant induit diminue dans le même rapport et devient nul lorsque XX' est perpendiculaire à l'axe des poles R et S.
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Cette position de courant induit nul correspond à celle du moteur-couple M dans laquelle celui-ci serait susceptible de développer le couple maximum inverseo
En effet, dans la position où l'axe XX' coïncide avec celui des poles R et S le couple est maximum dans le sens indiqué par la flèche, les poles b de l'induit sont repoussés par les poles b de l'inducteur et attirés par les poles a de celuici. De même les poles a de l'induit sont repoussés par les poles a de l'inducteur et attirés par les poles b de celui-ci.
Lorsque l'axe XX' est perpendiculaire à l'axe des poles R et S, ces actions entre poles subsistent, mais comme les POles a et b de l'induit ont permuté de place, il y aurait production d'un couple en sens inverse, c'est-à-dire d'une couple négatif, si le courant induit n'était pas nul dans cette position. Grace à l'alimentation du moteur-couple par l'intermédiaire du commutateur c, il ne subsiste pratiquement que le couple positif.
Les réactions électrodynamiques entre la bobine B et les poles R et S produisent également un couple variant quatre fois de sens par tour. Mais comme le moteur comporte toujours un ou plusieurs groupes de deux éléments identiques, ces réactions se compensent mutuellement.
Les induits de chaque groupe de deux éléments sont calés sur l'arbre commun de telle sorte que les axes de leurs bobines B soient situés dans des plans axiaux perpendiculaires l'un à l'autre.
Il en résulte que les couples de réaction qui s'excercent en sens contraire sur les bobines B de chacun de ces groupes de deux éléments s'équilibrent.
Pour laclarté du dessin l'élément de moteur représenté schématiquement à la figure 1, comporte un commutateur C bient distinct du moteur-couple M.
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En fait, ces deux parties d'un même élément peuvent être exécutées sur un même et unique circuit magnétique.
Les enroulements des poles S et R sont alors superposés à ceux des poles K et N.
D'autre part, la bobine B est montée sur l'induit du moteur'-couple dans une position telle que son axe XX' se confondent avec la bissectrice de l'angle droit formé par les axes des bobines A et H d'une part et G et P d'autre parto
Etant donné les sens relatifs de ces divers enroulements, il nfen résulte pas d'effets d'induction mutuelle nuisible.
Sans sortir du cadre de l'invention on peut également augmenter le nombre des poles inducteurs et induits dans la même proportion pour C et M.
Le couple au démarrage est évidemment d'autant plus uniforme que le moteur comporte un grand nombre d'élémentso
Le moteur est pourvu sur son axe d'autant de bagues qu'il y a d'éléments, plus une bague communeo
Pour limiter l'appel de courant au démarrage et uniformiser le couple à cet/ instant, on peut intercaler des résis- tances appropriées dans le circuit de chacun des éléments de moteurso
Le réglage de la vitesse du moteur en marche peut être obtenu simplement en faisant varier la capacité des condensateur F. Ce moyen permet également de limiter le courant au démarrage et convient pour lancer le moteur si un couple à peu près uniforme au démarrage n'est pas exigé.