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Machine synchrone à réaction d'induit réduite,
L'objet de l'invention est une machine synchrone à rotor cylindrique, munie d'un enroulement d'excitation et d'une cage de démarrage et d' o.:'lortis :::e:llent ex6cutÓs d'une Manière particulière.La caractéristique principale des machines synchrones exécutées jusqu'à présent, auoni bien des machines synchrones à pales saillants que' des machines rotor cylindrique turbo-générateurs, est que la courbe du chanp magnétique dans'l'entrefer est très voisine à la sinusoïde.
Dans le cas de la machine synchrone selon l'inven- tion, la courbe de l'induction dans l'entrefer a une forme à peu près trapézoïdale, Le rapport des longueurs des côtes parallèles reste dans les linites de 0,4 à 0,6,
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ce qui donne une forme assez éloignée de celle de la sinusoïde.Cette forme de l'induction dans l'entrefer est obtenue grâce à une répartition spéciale des encoches de l'enroulement d'excitation à la périphérie du rotor tandis que la longueur de l'entrefer entre les tôles du stator et du rotor est constante sur toute la périphérie.
La forme donnée au champ dans l'entrefer de la machine synchrone suivant l'invention permet d'obtenir les avantages suivantes t
1 - Comme l'amplitude du premier harmonique de l'induction dans l'entrefer dépasse considérablement la valeur maximum réelle de l'induction dans l'entrefer, ce -qui augmente fortement le flux magnétique du premier harmonique, ceci permet une diminution do la réaction d'induit ainsi qu'une réduction très considérable du et. ant d'excitation aussi bien à vide qu'en charge.
2 - Comme les encoches de l'enroulement d'excita- tion occupent en moyenne environ la moitié du pas'polaire ' et qu'elles sont Groupées.dans le voisinage des axes neutres des pôles, les parties libres du pas polaire peuvent être utilisées pour le placement des encoches de la case de démarrage et d'amortissement.
Par suite du fait que l'induction est plus faible dans le voisinage immédiat des- axes neutres de chaque pôle,on peut à ces endroits utiliser des dents plus étroites-pour le rotor, dents dont la largeur augmente avec l'écart par rapport à l'axe neutre-de chaque pôle.
Comme pour des raisons technologiques, les dimensions des différentes encoches de l'enroulement d'excitation ne varient pas, l'augmentation de la largeur des-dents amène une répartition inégale du pas des encoches de 1'enroulement d'excitation.
Comme résultat final de toutes ces nouveautés dans la construction du rotor de la machine synchrone @
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suivant l'invention, on arrive à des dimensions plus petites qu'avec la construction traditionnelle, et on réalise une économie importante dans les matériaux utilisés en particulier pour le cuivre.
La figure 1 représesente une coupe à travers le rotor de la machine synchrone suivant l'invention et la figure 2 représente une vue d'une porbion du rotor de cette machine.
L'enroulement d'excitation de la machine synchrone suivant l'invention comporte deux couches et est à pas raccourci, avec un Grand nombre d'encoches par pale et par phase, ce nombre pouvant éventuellement être un non- bre fractionnaire. Ceci a pour but d'obtenir, avec le maximum de sécurité, une courbe sinusoïdale pour la tension aux bornes de la machine, car les amplitudes des différents harmoniques supérieurs dans la courbe de l'in- duction ont des valeurs très élevées par rapport à l'am- plitude des premiers harmoniques.
Avec un choix correct du nombre d'encoches par p8le et par phase, ainsi que du pas de l'enroulement statorique, la courbe de la tension aux bornes ne s'écarte: pas plus d'une sinusoïde que dans le mode de construction traditionnel des machines synchrones,
Le ro@@r 1 constitué par un paquet de tôles dynamo ou d'autres tô@es magnétiques, porte à sa périphérie deux types d'encoches 2 et 3. Les encoches 2 de l'enrou- : lement d'excitation 4 ont un pas irrégulier, les encoches ' étant plus rapprochées au voisinage des deux cotés des axes neutres des différents pôles.
Dans les autres parties des pas polaires, là où il n'y a pas d'encoches 2, se trouvent les encoches 3 de la case de démarrage et d'amor... tissement 5. Encoches qui sont réparties régulièrement
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L'enroule teut d'excitation 4 eat n une Gaula aouohei$ie
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plus simplement monté fil à fil.
La construction de la cage de démarrage et d'amortissement 5 est conçue de telle manière qu'elle peut être réalisée complètement, y compris le soudage des différents éléments, avant le placement de l'enrou- lement d'excitation.
Pour cola, des barreaux 6, ronds ou ayant un autre profil quelconque, sont reliés par brasage avec des segments de court-circuitage 7. Un peu en.-dessous du fond des encoches 2, des deux côtés du paquet 1 des tôles du rotor, on place les anneaux de court-circuit 9 de la cage de démarrage et d'amortissement 5.
Les anneaux do court-circuit 9 peuvent être fixés sur le support d'enroulement 10 ou bien sans ce dernier, lies segmente de cours-circuiitage 7 sont reliés par brasure avec les anneaux de court-circuit 9, au moyen d'éléments radiaux de liaison 8. Les canaux de ventilation' axiaux 11 assurent une évacuation intensive de la chaleur$,i qui esb engendrée dans l'enroulement d'excitation 4, par le paquet de tôles du rotor 1.
Comme le rotor 1 ne possède: pas les espaces vides entre les pales qui caractérisent les machines à pales saillants, l'ensemble composé de la cage de démarrage et d'amortissement 5 et de l'enroulement' d'excitation 4 présente une meilleure symétrie de) ses caractéristiques par rapport aux axes longitudinal et transversal, que les machines à pales saillants, Il en résulte, qu'on cas de démarrage synchrone de la machine suivant l'invention, la valeur de la résistance, qui court-circuite l'enroulement d'excitation 4, peut être notablement réduite, ce qui améliore les caractéristiques ) au démarrage.
Les caractéristiques d'amortissement dos @ oscillations pendulaires du rotor présentent également une amélioration similaire.
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Synchronous machine with reduced armature reaction,
The object of the invention is a synchronous machine with a cylindrical rotor, provided with an excitation winding and a starting cage and with o.:'lortis ::: e: llent performed in a particular way. The main characteristic of the synchronous machines executed so far, apart from the synchronous machines with salient blades than from the cylindrical rotor turbo-generator machines, is that the curve of the magnetic chanp in the air gap is very close to the sinusoid.
In the case of the synchronous machine according to the invention, the induction curve in the air gap has an approximately trapezoidal shape. The ratio of the lengths of the parallel ribs remains in the linites of 0.4 to 0, 6,
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which gives a shape rather distant from that of the sinusoid. This shape of the induction in the air gap is obtained thanks to a special distribution of the notches of the excitation winding at the periphery of the rotor while the length of the The air gap between the stator and rotor sheets is constant over the entire periphery.
The shape given to the field in the air gap of the synchronous machine according to the invention makes it possible to obtain the following advantages t
1 - As the amplitude of the first harmonic of the induction in the air gap considerably exceeds the actual maximum value of the induction in the air gap, which strongly increases the magnetic flux of the first harmonic, this allows a decrease in the armature reaction as well as a very considerable reduction in and. excitation ant both no-load and load.
2 - As the notches of the excitation winding occupy on average about half of the 'pole' pitch and they are grouped in the vicinity of the neutral axes of the poles, the free parts of the pole pitch can be used for the placement of the notches of the starting and damping box.
Due to the fact that the induction is weaker in the immediate vicinity of the neutral axes of each pole, it is possible at these places to use narrower teeth for the rotor, teeth whose width increases with the distance from the neutral axis - of each pole.
As for technological reasons, the dimensions of the different notches of the excitation winding do not vary, the increase in the width of the teeth leads to an unequal distribution of the pitch of the notches of the excitation winding.
As a final result of all these novelties in the construction of the rotor of the synchronous machine @
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according to the invention, smaller dimensions are obtained than with traditional construction, and a significant saving is made in the materials used in particular for copper.
FIG. 1 represents a section through the rotor of the synchronous machine according to the invention and FIG. 2 represents a view of a porbion of the rotor of this machine.
The excitation winding of the synchronous machine according to the invention comprises two layers and has a shortened pitch, with a large number of notches per blade and per phase, this number possibly possibly being a fractional number. The aim of this is to obtain, with maximum safety, a sinusoidal curve for the voltage at the terminals of the machine, because the amplitudes of the different upper harmonics in the induction curve have very high values compared to the amplitude of the first harmonics.
With a correct choice of the number of notches per pole and per phase, as well as the pitch of the stator winding, the voltage curve at the terminals does not deviate: no more than one sinusoid than in the traditional construction method. synchronous machines,
The ro @@ r 1 consisting of a bundle of dynamo sheets or other magnetic sheets, carries at its periphery two types of notches 2 and 3. The notches 2 of the excitation winding 4 have an irregular pitch, the notches' being closer together in the vicinity of the two sides of the neutral axes of the different poles.
In the other parts of the pole steps, where there are no notches 2, there are notches 3 of the starting and damping box 5. Notches which are evenly distributed
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The coil teut of excitation 4 is n a Gaula aouohei $ ie
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more simply mounted wire to wire.
The construction of the starting and damping cage 5 is designed in such a way that it can be carried out completely, including the welding of the various elements, before the placement of the excitation winding.
For cola, bars 6, round or having any other profile, are connected by brazing with short-circuiting segments 7. A little below the bottom of the notches 2, on both sides of the package 1 of the rotor plates , we place the short-circuit rings 9 of the starting and damping cage 5.
The short-circuit rings 9 can be fixed on the winding support 10 or else without the latter, the short-circuit segment 7 are connected by soldering with the short-circuit rings 9, by means of radial elements of connection 8. The axial ventilation channels 11 ensure intensive removal of the heat $, i which is generated in the excitation winding 4, by the packet of sheets of the rotor 1.
As the rotor 1 does not have the empty spaces between the blades which characterize machines with projecting blades, the assembly made up of the starting and damping cage 5 and the excitation winding 4 presents better symmetry of) its characteristics with respect to the longitudinal and transverse axes, that the machines with projecting blades, It follows, that in case of synchronous starting of the machine according to the invention, the value of the resistance, which bypasses the excitation winding 4, can be significantly reduced, which improves the characteristics) at start-up.
The back damping characteristics @ pendulum oscillations of the rotor also show a similar improvement.