Installation à courant alternatif de haute fréquence. La présente invention a pour objet une installation électrique à courant alternatif de haute fréquence, comprenant au moins un alternateur à impédance variable, à rotor et stator dentés et sans enroulement sur 1e rotor; cette installation est caractérisée en ce qu'on utilise un harmonique d'une fréquence supé rieure à celle qui résulte du nombre de dents de l'alternateur, respectivement d'un des alternateurs.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution d'une installation selon la présente invention.
La fig. 1 est un schéma de la première forme d'exécution et la fig. 2 en montre un détail; La fig. 3 est un schéma de la deuxième forme d'exécution; la fig. 4 montre une va riante de détail.
Il est déjà connu des machines à impé dance variable à rotor et stator dentés et ne comportant pas d'enroulements sur le rotor (voir J. Bethenod, Bulletin de la Société Inter nationale des Electriciens, 3è '0 série, tome IV, ne 36, 1914); rappelons brièvement le principe de ces machines: En principe, dans ces machines, le rotor est constitué par un disque denté R en tôle aussi divisée que possible (fig. 1); autour de ce rotor se trouve placé un stator S possé dant le même nombre de dents, et muni d'un enroulement unique E capable de créer une série de pôles alternés.
Dans ces conditions, si l'on envoie dans cet enroulement E le courant d'une source à courant continu P, il se produit évidemment, dans cet enroulement, un courant alternatif qui se superpose au courant continu excitateur, et qui est capable d'alimenter, par exemple, une antenne radio- télégraphique A par l'intermédiaire d'un trans- formator T (au lieu d'un transformateur, on peut évidemment employer, pour le couplage avec l'antenne, une inductance ou une capacité ou même une combinaison de. ces appareils).
Une bobine de selfinduction B, de réactance suffisamment élevée, sera mise en série avec la source P, le tout étant shunté par un con densateur C, pour éviter le passage du cou rant alternatif à travers ladite source. L'on peut dire qu'une semblable machine est basée sur- le même principe que la petite généra trice bien connue de Dolezalek (voir notam ment<B>l'El</B> ektrotechuische Zeitschrift t. XXVI, 1905, p. 390) utilisée pour des mesures;
les principales modifications apportées à celle-ci consistent en la réunion en un seul enrou lement .E des deux enroulements inducteur et induit et en l'utilisation de toute la pé riphérie de la machine (la génératrice Dole- zalek ne possède au plus que quatre pôles statoriques).
La réunion des deux enroulements simplifie la construction, surtout lorsqu'il s'agit d'ob tenir une très haute périodicité. (La généra trice Dolezalek est construite pour une fré quence maximum de 5000 périodes.) Quant à l'utilisation de toute la périphérie, elle est évidemment convenable dès que l'on veut réaliser une machine de puissance notable.
Il est à remarquer que la fréquence fon damentale d'une semblable machine est donnée par la formule <I>1) f =</I> ara <I>n</I> en désignant par ii le nombre de tours à la seconde et par na le nombre de dents du stator (ou du rotor).
Comme les m dents du stator ne forment en réalité que m pôles, la machine en ques tion fournit ainsi, à égalité de pas polaire et de vitesse tangentielle, une fréquence fonda mentale double de celle obtenue avec une machine à pôles alternés, du type employé normalement dans l'industrie pour les basses fréquences, ou avec une machine à flux ondulé, ayant deux noyaux induits disposés sur le sta tor et séparés par une bobine inductrice, également fixe, concentrique à l'axe de ro tation.
Telle quelle vient d'être décrite, la machine possède le défaut suivant: Malgré l'avantage signalé plus haut relativement à la hauteur de la fréquence obtenue, celle-ci ne peut être suffisamment élevée pour correspondre à une longueur d'onde de l'ordre de 10,000 mètres que si l'on adopte des vitesses tangentielles excessives; une multiplication de fréquence supplémentaire s'impose donc dans la plupart des cas.
On peut remédier à ce défaut de la façon suivante: .
En réalité, la machine représentée sur la fig. 1 est loin de fournir une f. e. m. sinusoï dale de fréquence<B>ni</B> # <I>n;</I> il faudrait pour cela que la variation de flux produite par le dé placement du rotor fût également harmonique simple, ce qui n'existe pas en pratique. On aura donc une f. e. m. dont l'expression, déve loppée selon la série de Tourier, contiendra aussi des termes harmoniques en 2f, <B><I>3f.</I></B> . . .
L'analyse de cette série montre d'ailleurs que l'amplitude relative d'un terme quelcon que dépend du rapport de la largeur d des dents (fig. 2) du stator S (ou du rotor B) au pas dentaire commun 2), et que l'harmonique de rang q atteindra son amplitude maximum lorsque la relation
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sera réalisée. Bien entendu, d sera pratique ment la largeur magnétique réelle, à l'entre- fer, de l'extrémité de la dent, en tenant compte de la frange formée par le flux à sa sortie.
Un harmonique, de préférence celui qui aura été rendu très accusé par l'emploi de dents conformes à la remarque précédente, sera utilisé pour l'alimentation directe de l'antenne. Le plus souvent on choisira q = 2 ou q = 3 ; on obtiendra alors un doublage ou un triplage de la fréquence fondamentale f; et ce choix conduit pratiquement à une ma chine sans dispersion magnétique excessive dans les entailles, les dents conservant cepen dant des dimensions très suffisantes mécani quement, lorsque la longueur d'onde de l'an tenne est de l'ordre de 10,000 mètres (chiffre atteint dans les grandes stations modernes).
Pour éliminer du circuit d'utilisation tout courant de fréquence fondamentale, ainsi que les harmoniques non utilisés, on pourra: ta) Soit disposer en série dans les circuits électriques de véritables "barrages" pour les courants d'une fréquence déterminée; on emp loiera à cet effet, par exemple, des systèmes formés par la mise en parallèle d'une indue- tance et d'une capacité, l'ensemble ainsi constitué, aussi peu amorti que possible, étant accordé sur la fréquence des courants à éli miner;
b) Soit créer des court-circuit- pour les f. e. m. parasites; l'on y parviendra au moyen de résonateurs formés par la mise en série d'une capacité et d'une inductance, l'ensemble ainsi constitué, encore aussi peu amorti que possible, étant accordé sur la fréquence des f. e. m. à éliminer, et monté en shunt sur l'enroulement induit de la génératrice.
De pareils barrages ou court-circuit- ont été tracés, respectivement, à titre d'exemple, en trait pointillé ou mixte en fig. 1; du reste, pour obtenir le meilleur fonctionnement de la machine, on est forcément amené à régler les constantes des circuits E C T et T A. de façon à les mettre en résonnance sur la fré quence désirée, et les réactances respectives de ces circuits prennent alors une valeur relative si élevée, pour tous courants possé dant une fréquence différente de celle corres pondant à l'accord, que l'on pourra réaliser parfois des barrages suffisants par le fait seul de la mise en résonnance.
Enfin, en montant en série q machines accouplées mécaniquement de façon qu'elles possèdent un déphasage électrique régulier de 27, on élimine tout courant de fréquence non multiple de q. La fig. 3 montre pour q=3 un tel montage, les enroulements E <B><I>E</I></B> E" appartenant respectivement à trois machines distinctes, déphasées de
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la capacité C as sure ici le couplage avec l'antenne, une induc tance variable L permettant le réglage du circuit d'antenne;
l'émission des signaux a été supposée obtenue en agissant avec le manipulateur M sur le courant d'excitation fourni par la dynamo D, mais tous, ces détails ne constituent pas des caractéristiques de l'in vention et peuvent être modifiés.
Au lieu de prévoir q machines distinctes, on aboutirait à la même élimination, en employant sur le rotor q fois plus de dents que sur le stator, la largeur commune -aux dents statori- ques et rotoriques étant toujours déterminée par la formule 2), et p étant alors le pas dentaire du stator seul. Mais cette solution ne conviendra, en général, que pour des fré quences relativement basses.
Pour pouvoir disposer les conducteurs Z aussi près que possible de l'entrefer, ce qui est notamment très avantageux pour obtenir le maximum de variation de flux utile, l'on pourra appliquer l'artifice suivant: l'on inter calera, de distance en distance, dans le paquet des tôles du rotor, des segments découpés suivant le profil de la fig. 4. Ces segments, non magnétiques, maintiendront les enroule ments statoriques grâce à la forme de leurs encoches, et les dents des tôles magnétiques dont les extrémités sont figurées en pointillé sur la fig. 4 pourront avoir la longueur mini mum nécessaire pour que l'enroulement sta- torique ne risque pas d'être atteint par le rotor.
Bien entendu, la section circulaire des conducteurs du stator sur la fig. 4 n'est pas indispensable, et l'on peut adopter toute forme de section jugée préférable dans chaque cas particulier.