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"DISPOSITIF POUR AMELIORER LA COMMUTATION DANS LES MACHINES
SYNCHRONES A COLLECTEUR Il
La présente invention a pour objet un dispositif des- tiné a améliorer la commutation dans les machines synchrones à collecteur. Ce dispositif est tout spécialement indiqué pour les commutatrices des réseaux de traction qui sont sou- mises à de fortes surcharges brusques pouvant amorcer des coups de feu au collecteur.
Dans ces machines, la réaction d'induit est due à
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l'action combinée du flux alternatif et du flux continu. En charge normale ces flux sont engendrés par deux forces magné- tomotrices à peu près équilibrées, mais dans le cas d'une va- riation brusque de la charge, les réactions d'induit continue et alternative ne conservent plus leurs relations de grandeur et de position. Par suite de l'impédance du circuit alternatif, la force magnétomotrice alternative dans l'induit subit à la fois un déplacement angulaire et un retard sur la force magné- tomotrice continue. Vers la fin de la coupure du courant con- tinu par un disjoncteur rapide, la force magnétomotrice alter- native subsiste seule.
Dans ces conditions, les pales de commu- tation ordinaires excités par le courant continu seul, ne four- nissent plus de flux et le champ dû à la réaction d'induit al- ternative subsiste seul, dans la zone de commutation, en don- nant lieu à des courants exagérés dans les spires d'induit en court-circuit, d'autant plus que le champ de la réaction d'in- duit alternative se ferme dans le fer des pales de commutation.
Grâce à l'invention on remédie à cet inconvénient en disposant sur les pôles de commutation un enroulement supplé- mentaire alimenté par un courant variable en grandeur et en sens avec les variations de la différence entre les réactions d'induit alternative et continue.
Ce courant est engendré par les variations d'un flux H1 qui résulte (voir fig. 1 du dessin ci-annexé) de la compo- sition de deux flux H et H' fixes dans l'espace. L'un H est dû au courant alternatif polyphasé, l'autre H' est dû au cou- rant continu. Il résulte de cette combinaison, en cas de va- riation brusque de charge, une variation des ampères-tours des pôles de commutation, dont la valeur peut être déterminée de façon à réaliser une compensation suffisante de la réaction d'induit.
Le flux H fixe dans l'espace, dû au courant alternatif, est obtenu au moyen d'un enroulement polyphasé de même nombre
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de phases que la machine a protéger, et produisant en tous cas un champ tournant en synchronisme avec celui de la machine, dans une carcasse entraînée à la vitesse de la machine. La machine à protéger étant amenée au synchronisme, le champ H considéré reste fixe dans l'espace.
Si, sur une carcasse fixe concentrique à la précédente on dispose transversalement au champ fixe ainsi obtenu :
I ) un enroulement parcouru par le courant continu de la commutatrice;
2 ) un enroulement induit alimentant l'enroulement supplémentaire des pales de commutation, ce dernier enroulement fournira un flux proportionnel à la variation de la différence des réactions continue et al- ternative de la machine.
Il est bien évident que le même résultat serait obtenu en laissant le champ polyphasé tourner dans une carcasse fixe, la carcasse portant les deux enroulements ci-dessus tournant alors en synchronisme avec le convertisseur synchrone.
Un mode de réalisation pratique de l'invention suivant le principe exposé précédemment est représenté schématiquement à titre d'exemple sur les fig. 2 et 3 du dessin, dont la fig.
3 est une coupe suivant l'axe x y de la fig. 2.
Entre les bagues 1-2-3-4-5 et 6 et les prises ! correspondantes de l'induit de la commutatrice C ou sous les six bagues mêmes, on a calé sur l'arbre D un petit rotor A bobiné d'une façon semblable à l'induit de la machine. Dans cet exemple, les six bagues- recueillant le courant alternatif sont reliées aux six entrées de l'enroulement hexaphasé de ce petit rotor A; les six sorties de cet enroulement aboutis- sent aux prises de l'enroulement de l'induit de la commutatrice C.
Cet agencement donne un champ tournant H (voir fig. 1).
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Si le rotor A est entraîne/en sens inverse de ce champ H avec la même vitesse, ce dernier reste fixe dans l'espace.
Autour de ce rotor A est disposé un stator B pourvu de deux enroulements ab, a'b' et cd, c'd disposés transversale- ment au champ H.
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L'enroulement j3 - ¯a'b est alimenté par le courant continu recueilli aux balais de la commutatrice C; ce bobi- nage transversal crée donc un champ H' de.même axe que le champ dû au courant alternatif H.
L'enroulement c d - c'd' est constitué par quelques spires reliées aux enroulements supplémentaires des pales de commutation, dans cet enroulement prend naissance le flux variable H1.
Le champ résultant H1 de H et de H' est variable avec la différence des champs continu et alternatif. S'il varie, il induira dans l'enroulement c d- c' d' un courant fonction de la variation de la différence des réactions d'induit alter- native et continue dans la machine et dont le sens dépendra du signe de cette différence.
Le flux des pôles de commutation renforcé comme il a été dit ci-dessus dans le sens voulu, permettra de rétablir dans cette zône un équilibre des forces magnétomotrices et par suite une bonne commutation même dans le cas d'une per- turbation accidentelle.
Au moment du démarrage, la rotation du champ H par rapport au rotor A et au stator B tend à induire un courant alternatif dans l'enroulement supplémentaire des pales de commutation, mais comme la section sous les balais est par- courue par un courant alternatif, on oppose à son flux alter- natif propre un flux alternatif de commutation suffisant pour provoquer le renversement sans étincelles au collecteur. Avec ce dispositif il ne sera pas nécessaire de relever les balais au démarrage.
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Enfin si le rotor de la commutatrice C effectue autour de sa position moyenne de synchronisme des oscillations dues à une perturbation passagère, le flux alternatif créé dans les pôles de commutation tendra à s'opposer au balancement du flux alternatif de l'induit de la machine et par suite à éviter le crachement des balais. Le dispositif joue donc dans ce cas le rôle d'amortisseur.