Machine<B>à</B> collect eur <B>à</B> courant alternatif monophasé On connaît diverses utilisations des moteurs<B>à</B> courant continu du type shunt, en particulier pour la man#uvre des électrodes de fours<B>à</B> arc, de treuils de halage, de machines-outils ou encore de véhicules ferroviaires.
Ces moteurs sont en général alimentés par des groupes redresseurs<B>à</B> arc ou encore par des groupes convertisseurs, par exemple des groupes Ward-Léo- nard. Ces groupes présentent cependant l'inconvé nient d'occuper une place importante, d'avoir un poids élevé, de nécessiter une installation de com mande relativement compliquée et enfin d'être oné reux. En outre ils sont souvent la cause de dérange ments importants et inopinés.
Malgré ces inconvénients multiples, Putilisation des moteurs shunt<B>à</B> courant continu est très répan due parce que les machines connues<B>à</B> courant alter natif, notamment<B>à</B> courant monophasé, ne pos sèdent pas les qualités des premiers qui sont essen tielles pour les utilisations signalées. On se souvien dra que dans les machines shunt<B>à</B> courant continu, alimentées<B>à</B> une tension déterminée, la vitesse de ro tation demeure pratiquement constante quel que soit le couple développé et que cette vitesse ne peut être variée qu'en modifiant en conséquence la tension d'alimentation. En outre, le fonctionnement de cette machine demeure stable pour toutes les tensions d'alimentation.
Le but de la présente invention est de réaliser une machine<B>à</B> collecteur<B>à</B> courant alternatif mono phasé présentant les mêmes avantages caractéris tiques que les machines shunt<B>à</B> courant continu sans toutefois en présenter les inconvénients, et dont le rendement ainsi que le facteur de puissance sont comparables<B>à</B> ceux des machines connues<B>à</B> courant alternatif.
La machine selon Finvention, dont le stator com prend un enroulement d'excitation ainsi qWun en roulement de puissance et dont le rotor présente un collecteur et un enroulement directement court-cir cuité par des balais, est caractérisée par le fait que lesdits deux enroulements statoriques sont branchés en parallèle par rapport<B>à</B> la source d'alimentation et que dans le circuit comprenant ledit enroulement d'excitation est insérée une impédance formée d'au moins une résistance et d'une capacité branchée en série avec cette résistance,
<B>de</B> manière<B>à</B> retarder la phase du courant d'excitation par rapport<B>à</B> la ten sion d'alimentation de ladite source et<B>à</B> assurer la stabilité de la machine lorsque celle-ci est en charge.
Les dessins annexés représentent<B>à</B> titre d'exemple: aux fig. <B>1</B> et 2 des diagrammes explicatifs, aux fig. <B>3</B> et 4 une vue schématique d'une forme d'exécution de robjet de l'invention, respectivement de son schéma électrique, et aux fig. <B>5</B> et<B>6</B> une vue schématique d'une va riante de cette forme d'exécution, respectivement de son schéma électrique.
Les deux moteurs<B>à</B> courant monophasé repré sentés au dessin comprennent chacun un stator<B>1</B> et un rotor 2. Sur le stator est monté un bobinage formé de deux enroulements distincts dont le pre mier, D-d-d-e-e-f-f-F, désigné dans le schéma de la fig. 4 par M, est un enroulement livrant la puissance nécessaire<B>à</B> Pentraînement du rotor et dont le se cond, G-g-g-h-h-H, désigné par la lettre X, est un enroulement d'excitation produisant un champ ma gnétique réagissant avec<B>le</B> champ de l'enroulement M. Ce dernier sera appelé par la suite enroulement de puissance.
Le flux magnétique créé par cet en roulement est relativement faible bien que sa force magnéto-motrice <B>à</B> pleine charge soit très élevée<B>à</B> cause des contre-ampère-tours produits dans la com posante en court-circuit de l'enroulement M. Ces deux enroulements sont logés dans des rainures du stator de façon conventionnelle et disposés<B>de</B> ma nière que les axes des champs magnétiques qu'ils engendrent soient perpendiculaires entre eux.
Le rotor 2 est de construction traditionnelle.<B>Il</B> comporte un bobinage formé par un certain nombre de bobines a-a, b-b, c-c, espacées angulairement et connectées en série.<B>Il</B> est muni d7un collecteur<B>à</B> lames reliées aux bobines et une paire de balais y-y court-circuite successivement ces bobines. La ligne joignant les balais y-y est perpendiculaire<B>à</B> l'axe de l'enroulement X et est parallèle<B>à</B> l'axe<B>de</B> l'enroule ment M.
Les éléments fonctionnels de ce moteur sont très semblables<B>à</B> ceux d'un moteur<B>à</B> répulsion classique mais leur agencement est tout<B>à</B> fait différent de ceux de ce dernier, en particulier en ce qui concerne les enroulements eexcitation et de puissance qui sont ici branchés en parallèle par rapport<B>à</B> la source d'alimentation alors qu'ils sont disposés en série dans le moteur<B>à</B> répulsion.
En outre, comme représenté aux fig. 4 et<B>6,</B> le moteur décrit est muni dans son circuit d'excitation d'une impédance, formée d'une résistance fixe RI et d'une capacité<B>C,</B> en série avec cette, résistance, dont le rôle va être expliqué ci-dessous.
En fig. <B>1</B> est représentée la courbe caractéris tique de la tension d7alimentation & un moteur dont les enroulements d7excitation et de puissance sont connectés en parallèle comme décrit mais dont le circuit d'excitation ne comprend qu'une capacité<B>C</B> destinée, comme de coutume,<B>à</B> améliorer les condi tions de déphasage du courant d'excitation en charge pour une tension et un courant déterminés.
La courbe représentée en fig. 2 représente la variation de rangle de déphasage en fonction du courant d'excitation.
La forme particulière de la courbe de la fig. <B>1</B> est due au fait que cette capacité et l'inductivité de l'enroulement d'excitation X constituent un circuit résonant en série et que<B>de</B> plus la capacité demeure constante pour un courant variable alors que Pinduc- tivité de l'enroulement d'excitation décroiît lorsque le courant croit, ceci<B>à</B> cause de l'influence réciproque de l'enroulement d7excitation et de celui du rotor.
De ce fait, lorsque la tension aux bornes de la ma chine varie, il en est de même de la valeur de l'in- ductivité de l'enroulement & excitation de sorte que le circuit enroulement d'excitation-capacité est amené soit relativement près, soit au contraire relativement loin de son point de résonance, ce qui produit des modifications de courant correspondantes autres que celles découlant de la loi d7Ohm.
En observant la courbe de la fig. <B>1,</B> on compren dra facilement que seules les tensions de valeurs supérieures<B>à</B> E' permettront un fonctionnement sta ble<B>de</B> la machine mais que, alors, le déphasage<B>a,</B> du courant d'excitation traversant Penroulement X sera' beaucoup trop élevé pour que cette machine puisse fonctionner sous des conditions économique ment intéressantes. C'est le cas par exemple d'une alimentation sous une tension de r' dont le courant d'excitation<B>1,3</B> est déphasé d'un angle<B><U>a.,</U></B> relativement élevé.
Si la tension d'alimentation de la machine est au contraire inférieure<B>à E',</B> par exemple égale<B>à</B> E"", le courant d'excitation peut présenter alors deux va leurs extrêmes<B>Il</B> et<B>L</B> auxquelles il correspond des déphasages al et<B> ..</B> bans ce cas, la machine n'est pas stable, car ce courant varie incessamment entre ces deux valeurs avec des oscillations de puissance correspondantes.
L'insertion d'une résistance R,<B>de</B> valeur supé rieure<B>à</B> l'impédance de l'enroulement X de la ma chine, dans<B>le</B> circuit d'excitation<B>de</B> celle-ci permet l'utilisation de cette machine dans des conditions économiquement intéressantes. Cette résistance RI a pour effet de causer le déplacement de cette courbe tension-courant vers la gauche par rapport<B>à</B> la courbe déphasage-courant de la fig. 2, comme repré senté en traits mixtes en fig. <B>1,</B> c'est-à-dire de retar der la phase du courant d'excitation par rapport<B>à</B> la tension d'alimentation<B>de</B> la source.
On comprendra que cette résistance pourra être choisie de valeur telle qu'à un point déterminé de la courbe de la fig. <B>1,</B> ou<B>à</B> une portion de celle-ci, situé au-dessus de<B>E'</B> (fonctionnement stable de la machine) il lui corres ponde un courant d'excitation, respectivement un domaine de courant d'excitation, pour lequel l'angle de déphasage sera de<B>0</B> degré ou légèrement décalé en arrière<B>:</B> de préférence, cet angle sera au maximum de 20 degrés. Dans ces conditions, le fonctionnement de la machine en charge sera stable.
Dans la forme d'exécution représentée en fig. <B>3,</B> le rotor de la machine est muni de deux balais y-y, alors que dans la variante de la fig. <B>5</B> les balais sont au nombre de quatre. Dans ce cas, chaque balai<B>y</B> ou z d'une paire est connecté<B>à</B> un balai<B>y</B> ou z, res pectivement, de l'autre paire<B>de</B> façon que les spires de bobinage du rotor placées entre les balais adja cents y-z soient situées au voisinage des spires de l'enroulement d'excitation X, et que les lignes joignant les balais de chaque paire y-y et z-z soient parallèles<B>à</B> l'axe de l'enroulement de puissance M.
La compensation du flux magnétique se fait sur les axes y-y et z-z entre les balais adjacents court-cir cuités par action mutuelle des enroulements roto- riques et statoriques.
Dans<B>le</B> premier comme dans le second cas, l'en roulement de puissance M est branché sur un auto- transformateur de réglage T permettant de modifier la tension de cet enroulement sans agir sur celle de l'enroulement d'excitation X et d'ajuster, par ce ré glage de tension, la vitesse de rotation du moteur <B>à</B> une valeur déterminée. En pratique, cette vitesse peut être variée de<B>0</B> tours par minute<B>à</B> une valeur limitée seulement par la tension pouvant être sup portée par l'enroulement de puissance M. En outre, le couple développé par ce moteur demeure constant quelle que soit la vitesse de rotation.
Le sens de rotation de ce moteur pourrait être renversé en inversant les connexions de l'enroule ment d'excitation X ou celle de l'enroulement de puissance M ou encore en inversant la direction du courant circulant dans run ou l'autre de ces en roulements.
Cette machine présente, par rapport aux ma chines<B>à</B> collecteur usuelles, l'avantage de permettre une construction plus simple du collecteur. Dans cette machine en effet,<B>le</B> collecteur est séparé de Penroulement d'excitation et de Penroulement de puissance de sorte qu'il n'est jamais soumis<B>à</B> la ten sion (Talimentation <B>de</B> la machine. En outre, la ten sion induite dans le rotor est bien inférieure<B>à</B> la tension d'alimentation, ce qui facilite considérable ment l'isolation des lames du collecteur et la com mutation aux balais.