Installation de distribution d'énergie électrique. La présente invention concerne une ins tallation de distribution d'énergie électrique et a principalement pour but de déterminer la, polarité des bornes de débit d'une machine dynamoélectrique utilisée dans une pareille installation.
Dans les installations de distribution élec triques, il est particulièrement désirable d'empêcher une inversion accidentelle de la polarité des bornes de certains types de ma chines dynamoélectriques utilisées dans celles-ci, et il est en outre désirable dans cer tains cas de prévoir une inversion à volonté, de la polarité des bornes de pareilles ma chines dynamoélectriques.
Le maintien d'une polarité désirée des bornes est particulière ment désirable pour les génératrices qui sont utilisées dans les installations de soudure à arc, attendu que dans bien des cas il résulte d'une inversion de la polarité des bornes d'une génératrice de soudure à arc un travail de soudure très peu satisfaisant par le fait que le changement dans la direction du champ magnétique entourant l'arc provoque un "soufflage" de l'arc, d'où résulte un écla boussement de métal de soudage fondu.
Dans d'autres conditions, il est toutefois également souvent désirable de renverser volontairement la polarité des bornes d'une génératrice de soudure à arc à partir de la polarité conven tionnelle, comme, par exemple, lorsqu'il s'a git de la soudure de matières minces ou en aluminium, et en utilisant des tiges de sou dure en certains alliages et non-ferreuses.
Des dispositions pour renverser la polo- rité des bornes de machines dynamoélectri ques de ce genre comprennent jusqu'à pré sent généralement des interrupteurs de ligne multipolaires pour changer les connexions externes de la machine. Toutefois, ces dispo sitions n'ont pas donné satisfaction, parce qu'il faut que l'interrupteur conduise le plein courant de charge et doit par conséquent être d'une construction relativement lourde et fonctionner avec une pression de contact très élevée.
Une pareille construction exige une force relativement élevée pour actionner l'in terrupteur, de sorte que l'interrupteur doit être monté d'une manière particulièrement ri gide, d'où résulte une augmentation ultérieure de son prix de fabrication.
On a également trouvé que des machines dynamo-électriques qui n'ont pas d'enroule ment de champ en dérivation pour contribuer à l'établissement et au maintien du flux ma gnétique principal de la machine, sont parti culièrement susceptibles d'inversion de la po larité du magnétisme résiduel et peuvent par conséquent très souvent être le siège de l'éta blissement d'une polarité de bornes opposée à celle déterminée par la position de l'inter rupteur-inverseur de polarité.
Cela se produit particulièrement dans les génératrices du type à champ transversal qui ont normale ment un voltage de bornes en circuit ouvert inférieur à celui de génératrices de soudage d'autres types, de sorte qu'un contact acciden tel de l'électrode d'une génératrice de soudage du type à champ transversal avec l'électrode d'une machine de soudage d'un type ayant un voltage plus élevé en circuit ouvert provo quera le passage d'un courant inverse dans le circuit de charge de la génératrice à champ transversal, renversant ainsi sa polarité rési duelle.
La présente invention a donc pour but de réaliser un réglage facile de la polarité d'une machine dynamoélectrique du type à champ transversal par l'emploi de moyens de réglage auxiliaires.
L'objet de la présente invention est une installation de distribution d'énergie électri que comprenant une machine dynamo électrique ayant une pluralité d'enroulements de champ en combinaison avec un dispositif commutateur disposé pour relier une source de courant continu auxiliaire à un enroule ment de champ de la machine dynamo- électrique pour déterminer la polarité de ses bornes de circuit de charge.
Plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exem ple, au dessin annexé, dans lequel: Les fig. 1 à 4 montrent divers schémas d'installations de distribution électriques; La fig. 5 montre une forme d'exécution particulière de machine dynamoélectrique; La fig. 6 montre une variante de détail en vue schématique.
Dans la forme d'exécution représentée à la, fig. 1, on a prévu un commutateur-inver- seur 10 de toute forme habituelle pour relier une source d'un potentiel de réglage auxi liaire 12 aux enroulements de champ d'une machine dynamoélectrique 18, par exemple, à l'enroulement de champ de commutation 14 et à l'enroulement de champ-série 16 de la machine dynamoélectrique 18, afin d'assurer une excitation auxiliaire de ces enroulements de champ dans toutes les conditions, de fa çon à pouvoir facilement régler la polarité ré siduelle des pièces polaires auxquelles ces en roulements sont associés, et par suite à déter miner facilement.
la polarité aux bornes de la machine dynamoélectrique 18.
Dans l'exemple représenté à la fig. 1, la machine dynamoélectrique 18 est constituée par une génératrice à courant continu du type à champ transversal ayant un induit 20 auquel sont associés des balais d'excitation auxiliaires court-circuités 21 et 22, et des ba- balais de circuit de charge principaux 23 et 24.
Les balais de circuit de charge principaux 23 et 24 sont connectés en série avec l'enrou lement de champ de commutation 14, l'enrou lement de champ-série 16 et les connexions de bornes 26 et 28 de la machine dynamo- électrique pour la connexion avec une charge, comprenant ici une électrode de soudage 30 et une pièce 31 sur laquelle une soudure doit être exécutée.
Pour faire tourner l'induit 20 de la géné ratrice 18, le rotor 32 d'un moteur électri que 33 peut être relié à l'induit 20 par l'in termédiaire d'un arbre 34. Les enroulements primaires 35, 36 et 37 du moteur 33 qui est représenté ici comme moteur à courant alter- natif polyphasé peuvent comporter, chacun, des sections séparées 35a et 35b, pour pouvoir facilement relier le moteur à des sources de courant de voltages différents.
La source d'excitation auxiliaire 12 est constituée dans ce cas par un transformateur de réglage 40 ayant un enroulement primaire 41 relié aux sections 35b et 36b des enroule ments primaires subdivisés du moteur 33, de sorte qu'une connexion différente des enroule ments du moteur pour les relier à une source de potentiel différent n'affecte pas l'enrou lement primaire 41 du transformateur.
Un enroulement secondaire 42 est relié à des moyens redresseurs 44, afin de réaliser une source de courant à sens unique pour l'excitation auxiliaire de l'enroulement de commutation 14 et de l'enroulement-série 16 de la machine dynamoélectrique 18 par l'in termédiaire du commutateur-inverseur 10 et d'une résistance limitatrice de courant 45. Les moyens redresseurs 44 peuvent être de tout type voulu et être constitués, par exem ple, par plusieurs éléments redresseurs 46 re liés en pont, comme représenté.
On voit qu'en prévoyant une pareille source d'excitation auxiliaire pour les enrou lements de champ 14 et 16 de la génératrice 18, la polarité du magnétisme résiduel des pièces polaires auxquelles sont associés les enroulements 14 et 16, peut facilement être maintenue comme déterminée par la position du commutateur, quand bien même elle sera passagèrement renversée par le contact de l'électrode de soudage 30 avec l'électrode de soudage d'une machine dynamoélectrique ayant un voltage en circuit ouvert plus élevé.
On voit en outre que, grâce au commutateur- inverseur 10 relié à la source d'excitation auxiliaire 12, lorsqu'on voudrait renverser la polarité de bornes de la machine dynamo- électrique 18 intentionnellement, on n'a qu'à actionner le commutateur-inverseur 10 et renverser la direction du courant d'excitation auxiliaire envoyé à l'enroulement de commu tation 14 et à l'enroulement-série 16, de fa çon à éliminer complètement la nécessité de prévoir le commutateur-inverseur de cons truction lourde dont on avait besoin jusqu'à présent dans le circuit de charge de machines dynamoélectriques de ce genre.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, on a prévu un enroulement de champ auxiliaire séparé 47 en combinaison avec l'enroulement de commutation 14 et l'enroule ment de champ-série 16 de la machine dynamoélectrique 18, et le courant d'excita tion est envoyé dans cet enroulement à par tir de la source d'excitation auxiliaire 12 au moyen du commutateur-inverseur 10 et de la résistance limitatrice de courant 45, au lieu des enroulements de champ principaux 14 et 16 comme à la fig. 1, en utilisant encore le commutateur 10 pour l'inversion de la pola rité résiduelle comme auparavant.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 3, on a prévu des moyens pour régler la polarité résiduelle d'une machine dynamo- électrique 18 qui est disposée pour être ac tionnée par un moteur à courant continu 50, dont l'induit 51 commande l'induit 20 de la machine dynamoélectrique par l'intermé diaire d'un arbre 53. Les balais 54 et 55 du moteur 50 sont reliés à une source de cou rant continu appropriée comme représenté.
Afin d'obtenir un potentiel de .réglage pour l'enroulement d'excitation auxiliaire 47 qui est associé à l'enroulement de champ- série 16 et à l'enroulement de champ de com mutation 14 de la machine dynamo-électri- que 18, on utilise une résistance de com mande 56 couplée en série avec l'enroulement de champ en dérivation 57 du moteur de commande 50 avec la source d'énergie à cou rant continu.
L'enroulement d'excitation auxiliaire 47 est relié en parallèle à la résis tance de commande 56 au moyen d'un com- mutateur-inverseur 10, de sorte qu'un poten tiel de réglage sensiblement constant peut être appliqué à l'enroulement d'excitation auxi liaire 47 pour commander 1a polarité rési duelle des pièces polaires de champ de la machine dynamoélectrique 18.
On verra qu'en actionnant le commutateur-inverseur 10, on peut à volonté renverser facilement la polarité résiduelle et par conséquent la polarité des bornes de la machine. Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 4, on a prévu des connexions pour l'appli cation d'un potentiel de commande à l'en roulement d'excitation auxiliaire 47 d'une machine dynamoélectrique 18, dont l'induit 20 est actionné par un moteur à gaz 58 au moyen d'un arbre 59.
Des connexions sont prévues entre l'enroulement 47 et la batterie d'allumage 60 du moteur à gaz 58, du côté de charge d'un disjoncteur électrique 61 re lié de façon habituelle à la génératrice 62 associée au moteur à gaz 58. Dans ce cas, le circuit d'excitation s'étend de la terre 67 par le conducteur 68, la batterie 60, le conduc teur 69, le disjoncteur 61, le conducteur 70, le commutateur-inverseur 10, le conducteur 71, l'enroulement de champ auxiliaire 47, le conducteur 72, le commutateur-inverseur 1.0 à la terre 78, de façon à alimenter de façon constante l'enroulement 47 et à déterminer ainsi la polarité du magnétisme résiduel de la machine dynamoélectrique.
En ce qui concerne les formes d'exécution représentées aux fig. 3 et 4, on pourrait aussi relier la source d'excitation auxiliaire 12 di rectement aux enroulements de champ 14 et 16 de 1a machine comme représenté à la fig. 1, au lieu d'utiliser un enroulement de champ auxiliaire 47 pour déterminer et com mander la polarité de la machine.
Il résulte de la description qui précède, que grâce aux moyens décrits la polarité des connexions de bornes d'une machine dynamo- électrique, particulièrement du type à champ transversal, peut. non seulement être détermi née par contrainte, mais aussi être facilement. renversée à volonté.
Comme aucune interrup tion du circuit de charge n'est demandée pour procéder à l'inversion des connexions de bornes de la machine dynamoélectrique, on peut se passer de commutateurs-inverseurs de lourde construction jugés nécessaires jusqu'à présent dans les connexions de circuit de charge, alors que de simples interrupteurs à action brusque de petite capacité et de cons truction légère peuvent être utilisés, de sorte qu'on peu ainsi réaliser une réduction consi dérable du prix de .revient et une grande com- modité dans le service de la machine dynamo- électrique.
Il est à noter qu'en prévoyant des moyens d'excitation auxiliaires conjointement avec les enroulements de champ d'une machine dynamoélectrique, et particulièrement en connexion avec des machines dynamoélectri- ques du type à champ transversal, comme susdécrit, on ne s'est nullement proposé d'ef fectuer ainsi une modification quelconque des caractéristiques de débit de celles-ci. Le but de l'invention est simplement de renverser ou de maintenir la polarité résiduelle de la ma chine dynamoélectrique dont les enroule ments de champ principaux sont le facteur de commande essentiel pour déterminer les caractéristiques de débit de la machine dans l'alimentation de la charge.
Bien que les formes d'exécution décrites fonctionnent de façon efficace pour détermi ner et régler la polarité aux bornes d'une gé nératrice de courant, leur fonctionnement, par suite de l'accroissement du flux à travers les pièces polaires, entraîne un accroissement du courant de circulation dans l'induit, lequel est induit par là dans le circuit des balais auxiliaires. Dans quelques cas, l'accroisse ment du courant de circulation dans le circuit des balais auxiliaires peut même prendre une valeur telle qu'il provoque des étincelles in désirables aux balais lorsque la génératrice marche à vide et qu'il affecte d'une manière défavorable la stabilité de fonctionnement de la génératrice lorsqu'elle marche en charge.
Dans ces conditions, il convient d'utiliser un effet différentiel dans la réluctance de l'entrefer dans une génératrice du type à champ transversal pour empêcher qu'une excitation auxiliaire d'un enroulement de champ polaire ne puisse provoquer un accrois sement dudit courant circulant lorsque la gé nératrice marche à vide.
La génératrice ou machine dynamo- électrique du type à champ transversal re présenté à la fig. 5 comporte un bâti 111 dans lequel sont logées des pièces polaires 113 et 115 comprenant des portions princi pales 131 et<B>133</B> autour desquelles sont dis- posées les bobines de champ-série 16 et 16', ainsi que des portions élargies 125 et 127 adjacentes à l'induit 20 qui sont disposées par rapport à l'induit 20, de telle manière que les entrefers 129 et 130 qui en séparent les portions 125 et 127 peuvent avoir une lar geur allant en augmentant graduellement dans la direction de rotation de l'induit.
Les balais principaux 23 et 24 de l'in duit 20 sont reliés aux bobines de champ- série 16 et 16' et aux bobines de champ de commutation 14 et 14' pour le couplage à un circuit de charge qui comprend une électrode de soudage 30 et une pièce à souder 31.
Les balais auxiliaires 21 et 22 sont normalement reliés ensemble par un conducteur 138 pour former un chemin pour un courant de circu lation d'induit qui y est induit lorsque les conducteurs de l'induit intersectent le flux résiduel des pièces polaires indiqué par les lignes pointillées (P-1. Ce courant de circula tion de l'induit produit à son tour un flux magnétique transversal qui traverse les por tions de sabots 125 et 127 respectivement, et également une partie de l'induit comme re présenté par la ligne pointillée 0-2, et induit un voltage entre les balais principaux 23 et 24.
Conformément à la construction de géné ratrices à champ transversal, des pièces ma gnétiques de dérivation 151 et 153 de la gé nératrice 18 sont munies de bobines d'amor tissement à court-circuit 154 et 155, respec tivement, et mises en relation de connexion avec la portion 127 de la pièce polaire 115 au moyen de boulons 156 qui passent par les pièces de dérivation et sont vissés dans la portion 127. Des ressorts à boudin 157 sont placés sur les boulons 156 pour solliciter électriquement les pièces de dérivation 151 et.
153 en contact avec la portion 127, tout en permettant leur réglage relatif par rapport à la portion 125 .de la pièce polaire 113 au moyen d'une tige filetée commune rotative 158 engagée par des filetages inverses dans des extensions 159 et 160 des pièces de déri vation 151 et 153, respectivement. Dans une variante de détail représentée à la fig. 6, les portions 163 et 165 des pièces polaires sont munies de surfaces incurvées adjacentes à l'induit 20 et concentriques à la surface périphérique de celui-ci, mais ayant des parties 167, 168 et 170, 171 res pectivement de rayons de courbure diffé rents.
On obtient ainsi des entrefers 173, 174 et 175, 176, respectivement qui sont con- centriques à l'induit; mais présentent des lar geurs différentes, pour occasionner un ac croissement de la réluctance de l'entrefer dans le sens de la rotation de l'induit et pour coo pérer avec l'excitation de l'enroulement de champ augmentée, afin de provoquer une commande de polarité d'une génératrice à champ transversal sans accroissement indu du courant d'induit en marche à vide.
Pour une compréhension complète, on notera que dans une génératrice du type à champ transversal, comme représenté à la fig. 5, i1 y aura un courant de circulation i passant entre les balais auxiliaires 21 et 22, lorsque la génératrice marche à vide.
En tant que ce courant est induit par les conducteurs de l'induit intersectant le flux magnétique résiduel des pièces polaires 113 et 115, dont la trajectoire est indiquée par 1a ligne poin tillée 0-1, on comprendra qu'en prévoyant pour un enroulement de champ une excita tion auxiliaire déterminant une polarité, il y aurait normalement un accroissement du flux (P-1 dû -à l'excitation augmentée, et par con séquent, un courant de circulation augmenté dans l'induit en marche à vide.
Alors qu'il a été trouvé qu'une excitation auxiliaire d'un enroulement de champ était essentielle pour empêcher une inversion accidentelle, et pour permettre à volonté une inversion facile de la polarité de bornes d'une génératrice du type à champ transversal,
on a trouvé que l'ac croissement encouru de ce fait par le courant de circulation dans l'induit en marche à vide était dans bien des cas tellement grand qu'il se produisait des étincelles excessives aux balais auxiliaires 21 et 22 en marche à vide et réduisait considérablement la stabilité de la génératrice en charge.
En utilisant des por- Lions de pièce polaire 125 et 127 pour former des entrefers 129 et<B>130,</B> respectivement, qui ont une réluctance augmentant à partir de la pointe avant vers la pointe arrière dans le sens de la rotation comme indiqué aux fig. 5 et 6 du dessin, il est possible d'obtenir une excitation auxiliaire des enroulements de champ d'une génératrice du type à champ transversal et de déterminer ainsi facilement la polarité des bornes de la génératrice, sans cependant augmenter de façon appréciable le courant de circulation dans l'induit en marche à vide.
De cette manière, on obvie à la for mation d'étincelles excessives aux balais auxi liaires et à une usure du collecteur, et la sta bilité de :la génératrice se trouve visiblement augmentée dans les conditions de marche en charge.