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"Excitatrice pour une machine à collecteur montée en cascade avec un moteur d'induction "
Dans lais modes connus de couplage en cascade d'un moteur d'induction avec une machine à collecteur, la fréquence de glissement varie en marche,et avec elle varie également dans de très fortes proportions la résistance résultant de chaque circuit d'excitation de la machine à collecteur et le rapport des deux composantes de cette résistance, savoir de la résis- tance ohmique et de la résistance inductive. De ce fait l'étude théorique de ces machines et leur exécution pratique sont rendues considérablement plus difficiles.
Pour éviter cette difficulté on a proposé,pour les cas où l'enroulement d'excitation est alimenté par une ou plusieurs tensions agis-
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sa,nt en série et déterminées par des conditions extérieures , d'augmenter la résistance ohmique du circuit d'excitation dans une mesure telle que cette résistance soit toujours un multiple de la résistance inductive, quelle que soit la fré- quence de glissement pouvant se produire en marche. D'autre part il a été proposé, pour diminuer les pertes, de remplacer la résistance par une machine triphasée à collecteur excitée par son propre courant d'induit et tournant à vitesse constan- te.
Lorsque le courant d'excitation de la machine a collec- teur montée en cascade doit être proportionnel à la tension aux bagues du moteur d'induction, le montage peut se faire conformément au schéma de la fig. 1.
Aux bornes du réseau 1 est branché le moteur d'induction 2 dont les bagues 3 sont reliées au circuit de l'induit de la machine à collecteur montée en cascade 4, et qui est supposée accouplée directement avec le moteur d'induction. L'enroule- ment d'excitation 5 de la machine 4 est alimenté en série par la tension aux bagues du moteur d'induction et la tension aux bornes de l'excitatrice série à collecteur 6, dont le champ est excité par l'enroulement d'excitation 7 parcouru par le courant qui traverse son armature. Sa vitesse doit être main- tenue approximativement constante, par exemple, en l'accoup- lant directement avec une machine d'induction 8 branchée sur le réseau.
Lorsque la tension de l'induit de l'excitatrice 6 excitée par l'enroulement d'excitation 7 est en opposition de phase avec le courant, il faut, pour obtenir la proportion- nalité entre le courant et la tension aux bagues, que la puis- sance active (wattée) de l'excitatrice soit un multiple de la puissance réactive d'excitation de la machine à collecteur 4.
La puissance active est donc relativement grande. Si l'on arrive, par une combinaison de phases dans l'enroulement d'excitation 7, à ce que la tension induite dans son armature
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par le courant lui la traverse soit déphasée par rapport a ce courant, la puissance active de l'excitatrice peut bien être diminuée, mais sa puissance réactive (déwattée) conserve sa valeur primitive et doi, de même que la puissance active, être fournie par le rotor du moteur principal. La machine mo- trice 8 doit absorber la puissance active de l'excitatrice.
Cette disposition connue présente des inconvénients con- sidérables: l'excitatrice 6 et, le cas échéant aussi la machi- ne 8, deviennent d'abord très grandes et, par suite, coûteuses, et elles déterminent en même temps des pertes qui ne sont plus négligeables. Mais, en outre, la tension alimentant l'enrou- lement d'excitation 5 de la machine à collecteur 4 fixe le nombre maximum admissible des spires d'excitation de la dite machine à collecteur.
Lorsque cette tension est, comme dans le cas considéré de la fig. 1, la tension aux bagues du moteur d'induction, le nombre des spires d'excitation est très réduit, de sorte qu'il faut un.courant d'excitation de grande intensi- té, qui n'est plus assez faible par rapport au courant de l'induit de la machine a collecteur 4 pour pouvoir être négli- gé, ce qui constitue dans certains cas un inconvénient pour le fonctionnement du dispositif.
La présente invention permet de supprimer les deux incon- vénients en faisant fournir l'énergie d'excitation de l'enrou- lement 5 exclusivement par une machine excitatrice établie avec une très forte réaction d'induit démagnétisante, de telle sor- te que cette machine travaille presque en court-circuit. Dans l'exemple représenté à la fig. 1, l'excitation de la machine excitatrice est fournie intégralement par le courant de son armature; suivant l'invention, par contre, cette excitation est empruntée à une autre source, et le nombre de ses ampères- tours doit être affaibli jusqu'à concurrence d'une fraction de sa valeur par le courant de l'armature de l'excitatrice.
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La fig. 2 montre un exemple d'exécution où il est encore supposé que le courant d'excitation de la machine à collecteur montée en cascade doit être proportionnel à la tension aux bagues du moteur d'induction. Les numéros de référence 1 à 8 ont icila même signification qu'à la fige 1. L'enroulement d' excitation 5 de la machine à collecteur est par contre ali- menté exclusivement par la, machine excitatrice 6. Cette exci- tatrice possède, en dehors de l'enroulement d'excitation série 7, un enroulement d'excitation en dérivation 9 alimenté à partir des bagues collectrices 3 par l'intermédiaire de la résistance triphasée 10.
Cette résistance 10 est calculée de façon telle que, pour toutes les valeurs de la fréquence de glissement pouvant se présenter en fonctionnement, sa chute de tension soit constamment un multiple de la tension aux bornes de l'enroulement 9. Les ampères-tours de cet en- roulement sont par conséquent approximativement proportionnels à la tension aux bagues du moteur d'induction. L'excitatrice est en outre calculée de telle sorte qu'à la fréquence maxi- muni.-de glissement, la tension induite dans l'armature par les ampères-tours de l'enroulement 9 soit un multiple de la tension aux bornes de l'enroulement d'excitation 5 de la ma- chine à collecteur 4, la différence entre les deux tensions devant être, à la chute de tension près dans l'excitatrice, égale à la tension induite par l'enroulement d'excitation série 7.
Le courant de l'enroulement d'excitation 5 doit par consé- quent être approximativement proportionnel aux ampères-tours de l'enroulement d'excitation 9 de l'excitatrice et, par suite, à la tension aux bagues collectrices du moteur d' in- duction. L'effet obtenu est dès lors le même qu'avec le mon- tage représenté à la fig. 1, sauf que la machine 6 doit être calculée seulement pour l'énergie d'excitation de la machine 4 et non pas pour un multiple de cette valeur, la machine 8 étant calculée seulement pour les pertes ohmiques de l'enrou- lement 5 et les pertes propres du groupe excitateur.
Comme
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le circuit d'excitation de la. machine à collecteur 4 est complètement indépendant du circuit de l'induit de cette ma- chine, le rapport entre les courants des deux circuits est sans importance et le courant d'excitation de la machine'4 peut être choisi aussi grand qu'on le désire. En variant la résistance 10 on peut influencer la fraction de la résistance du circuit d'excitation 5-7 qui est constant et indépendante de la fréquence de glissement
Si la machine à collecteur 4 n'est pas accouplée directe- ment avec le moteur d'induction, mais ast actionnée à part l'excitatrice 6 peut, bien entendu, être accouplée également avec la même machine Motrice que la machine 4. Elle peut ce- pendant aussiêtre accouplée avec le moteur d'induction 2.
Quelle que soit la vitesse, les ampères-tours de l'enroulement 7 sont en effet toujours à peu près égaux at opposés aux ampè- res-tours de l'enroulement 9, pourvu que la tension aux bornes de la machine soit petite en comparaison de la tension induite dans l'armature par chacun des deux enroulements.
Le montage indiqué à la fige 2 est à considérer seulement comme un exemple d'exécution; il peut naturellement être ap- pliqué avec les modifications voulues dans tous les cas où l'enroulement d'excitation de la machine à collecteur montée en cascade était alimenté jusqu'ici par une tension donnée avec interposition d'une résistance ohmique, cette tension se substituant alors dans la fig. 2 à la tension aux bagues du moteur d'induction 2. La machine à collecteur 4 peut dans ce cas être excitée encore par d'autres enroulements d'excitation magnétiquement indépendants de l'enroulement d'excitation 5.
Liais on peut aussi supprimer ces enroulements d'excitation dupplémentaires et amener leur courant a, un circuit d'excita- tion supplémentaire de l'excitatrice 6, lequel doit de nouveau être magnétiquement indopendant de l'enroulement d'excitation 9.