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*Bobinage amortisseur pour machines électriques à enroulements multiples en parallèle et conducteurs compensateurs passant sous le paquet des tôles de fer"
Dans certains cas, il peut être avantageux d'exé- cuter le bobinage de l'induit de machines électriques à collecteur sous la forme d'un bobinage à boucles multiples, c'est-à-dire que a = 2p (2a = le nombre des branches paral- làles, 2p = le nombre de pôles). Chaque boucle du bobinage d'induit s'étend alors sur a/p tensions de lames.
Ces bobi- nages offrent des avantages précieux par exemple dans les cas suivants : 'Dans les machines à courant continu à puis- sances-limites (générateurs de commande pour transformateurs Ward-Léonard, excitatrices actionnées directement pour turbogenerateurs de grande puissance, etc,*) et dans les
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moteurs monophasés destines à la propulsion de locomotives (par exemple pour certaines conditions sévères do fonction- nement, même à basse fréquence de ligne da par exemple 16 3 ou
25 cycles, ou pour le fonctionnement à fréquence industrielle de 50 à 60 cycles, par exemple, le bobinage à enroulements multiples en parallèle étant, notamment dans ce dernier cas, un moyen efficace pour le contrôle de la tension transforma- trice des lames),
ensuite dans les machines à collecteurs pour courant alternatif d'un autre type telles que les mo- teurs "shunt" à collecteur alimenté par le rotor ou le sta- tor, les machines de Scherbius, etc...
La figure 1 du dessin annexe représente schémati- quemant un bobinage double en parallèle (a = 2p). Pour ce bobinage, on serait tonté de commander les potentiels des branches parallèles e. f simplement en choisissant un nombre total impair de lames pour le collecteur k. Le bobinage se- rait ainsi à fermeture simple et les lames recevraient auto- matiquement la tension correcte même sans les conducteurs compensateurs g. Or. si on analyse le phénomène de l'inversion du courant, on découvre que le bobinage présente un grava défaut. Lorsque le courant d'une lame est interrompu, il doit être repris par la lama suivante. Toutefois, étant donné que le couplage aurait lieu à travers de nombreuses spires, la modification du courant devrait s'effectuer dans toutes les spires, c'est-à-dire qu'il en résulterait une haute ten- sion de réactance.
Un moyen efficace contre cette tension de réactance est le couplage aussi rigide que possible des lamas ou spires voisines. C'est précisement à cot effet qu'on prévoit les conducteurs compensateurs g qui passent , sous le paquet des tôles de fer. Si a est plus grand que 2p ,le paquet F des tôles de fer doit être fractionné. Il est avantageux de prévoir un couplage rigide de toutes les lames ou spires consscutives.
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Ainsi qu'il a été indique, les conducteurs com- pensateurs , doivent passer sous le paquet des tôles de fer.
Or, ce paquet des tôles de fer n'est pas floctant. il est au contraire monté sur le corps du rotor, sur le rotor en étoile ou sur l'arbre, par des talons ou des éléments similai- res. Le courant circulant dans les conducteurs compensateurs peut donc engendrer autour de ces bossages, un flux de dis- persion qui est d'autant plus important que la résistance magnétique est plus faible. il est évident que le flux de dispersion est nuisible, Il augmente par exemple la tension de réactance et donne lieu à la formation d'arcs. Il est donc avantageux d'augmenter la résistance magnétique opposée à ce flux, notamment pour empêcher les variations rapides.
Un pourrait atteindre ce but en intercalant une matière non magnétique, par exemple en montant le paquet de tôles sur du laiton, mais ceci augmenterait considérablement le prix de revient de la machine. L'utilisation de pièces massives en fer est avantageuse. il est également avantageux d'assem- bler les conducteurs compensateurs g en faisceaux dans les canaux du rotor, de façon que les ampères-tours des courants de polarités différentes s'annulent. Les figures 2a et 2h montrent des exemples (le cet assemblage. Afin que les phé- nomènes en regard des pôles consécutifs soient toujours identiques, on choisit de préférence un nombre entier pour K2a (K = nombre de lames). Si on superpose les conducteurs compensateurs en deux étagea dans les canaux, on peut les choisir bifilaires, ce qui est particulièrement indiqué.
On peut également obtenir un passage uniforme d'un canal à l'autre lorsque les conducteurs compensateurs des bords adjacents de faisceaux consécutifs passent dans deux canaux consécutifs, c'est-à-dire lorsque ces conducteurs sont doublés.
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Toutes ces dispositions sont cependant imparfaites parce que le contact de tous les balais en charbon sur le collecteur n'est pas toujours uniforme. De plus, les divisions des balais et des lames peuvent ne pas être mathématiquement exactes. D'autre part, il peut être nettement très avantageux de choisir un nombre non entier pour K 2a. Du reste, pour des raisons de commutation dans le cas de bobinages simples en parallèle, on choisit de préférence un nombre non entier de lames par pôle. Enfin, pour l'assemblage des conducteurs compensateurs en faisceaux dans les canaux, les règles pré- citées peuvent être contrariées par des obstacles d'ordre constructif .
Dans tous les cas, on peut obtenir un perfectionne- ment important selon l'invention en utilisant des conduc- teurs de court-circuitage parallèles aux conducteurs compen- sateurs et passant également sous le paquet des tôles de fer.
De préférence, ces conducteurs de court-circuitage passent dans les canaux recevant les conducteurs compensateurs, c'est- à-dire dans les canaux ménagés entre le paquet de tôles de fer et les pièces en fer sur lesquelles est monté ce paquet.
Les figures 3 et 4 du dessin montrent schématique- ment deux modes de.mise en oeuvre de l'invention. Dans l'exem ple de la figure 3, les conducteurs de court-circuitage sont formes par des barrettes a dont les extrémités sont reliées entre elles par des anneaux de court-circuitage b et c, de sorte qu'il en résulte une cage d'amortissement comme dans un moteur à cage d'écureuil. Un peut également prévoir un anneau de court-circuitage h ou c à une seule extrémité des conducteurs de court-circuitage a. Les barrettes a peuvent être faites en tôle de cuivre remplissant plus ou moins la largeur des canaux h.
Pour plus de clarté, les conducteurs compensateurs ne sont,pas représentés sur ces figures.
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Dans l'exemple que montre la figura 4, chaque branche du rotor en étoila, ou chaque bossage d'appui du paquet des tôles de fer F est entouré d'une spire de court- circuitage d. Ces spires d'amortissement d, qui sont par exemple prévues au bord des canaux, peuvent être reliées entre elles par des anneaux comme dans l'exemple de la figure 3, ou complémentairement par des anneaux de ce genre.
Une autre possibilité consiste à garnir les ca- naux des conducteurs compensateurs, autant que possible sur la totalité du pourtour par des tôles d'amortissement, qui sont alors de préférence reliées entre elles aux extrémités. Un peut également entourer, dans la plus large mesure possible, les conducteurs compensateurs en faisceaux par des tôles d'amortissement tubulaires. Lorsque les conditions de construc- tion le permettent, il est bien entendu avantageux d'assembler les conducteurs compensateurs en faisceaux, d'une manière connue en soi, dans les canaux à l'intérieur du rotor, de la manière indiquée sur lea figures 2a et 2b.
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B A 8 Li m 19 el 1 - Ce bobinage amortisseur pur machines élec- triques à enroulements multiples en parallèle, et conducteurs compensateurs passant sous le paquet des tôles de fer, est caractérisé par des conducteurs de court-cireuitage, dispo- sés en parallèle avec les conducteurs compensateurs, sous le paquet des tôles de fer.
2 - Les conducteurs de court-circuitago sont disposés dans les mômes canaux que les conducteurs compensateurs.
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3 - Los condjcteurs de court-circuitago sont reliés entre eux par un annoau conducteur au moins sur un coté.
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* Damping winding for electrical machines with multiple windings in parallel and compensating conductors passing under the bundle of iron sheets "
In some cases, it may be advantageous to execute the armature winding of collector electric machines as a multi-loop winding, i.e. a = 2p (2a = le number of parallel branches, 2p = the number of poles). Each loop of the armature winding then extends over a / p blade voltages.
These windings offer valuable advantages, for example in the following cases: 'In direct current machines with limit power (control generators for Ward-Leonard transformers, directly actuated exciters for high power turbogenerators, etc., * ) and in
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single-phase motors intended for locomotive propulsion (eg for certain severe operating conditions, even at low line frequency da eg 16 3 or
25 cycles, or for operation at industrial frequency from 50 to 60 cycles, for example, the winding with multiple windings in parallel being, in particular in the latter case, an effective means for controlling the transformer voltage of the blades),
then in machines with collectors for alternating current of another type such as "shunt" motors with a collector supplied by the rotor or the stator, Scherbius machines, etc ...
FIG. 1 of the appended drawing represents schematically a double winding in parallel (a = 2p). For this winding, it would be unwise to control the potentials of the parallel branches e. f simply by choosing an odd total number of blades for the collector k. The winding would thus be single-closing and the blades would automatically receive the correct voltage even without the compensating conductors g. However, if we analyze the phenomenon of current inversion, we discover that the winding has a serious fault. When the current of a blade is interrupted, it must be taken up by the next llama. However, since the coupling would take place across many turns, the change in current would have to occur in all turns, that is, a high reactance voltage would result.
An effective means against this reactance voltage is the coupling as rigid as possible of the lamas or neighboring turns. It is precisely for this purpose that the compensating conductors g are provided which pass under the bundle of iron sheets. If a is greater than 2p, the bundle F of the iron sheets must be split. It is advantageous to provide a rigid coupling of all the blades or consecutive turns.
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As has been indicated, the compensating conductors must pass under the bundle of iron sheets.
However, this package of iron sheets is not floating. on the contrary, it is mounted on the body of the rotor, on the star rotor or on the shaft, by heels or similar elements. The current flowing in the compensating conductors can therefore generate around these bosses a scattering flux which is all the greater as the magnetic resistance is lower. it is obvious that the dispersion flux is harmful. It increases for example the reactance voltage and gives rise to the formation of arcs. It is therefore advantageous to increase the magnetic resistance opposed to this flux, in particular to prevent rapid variations.
One could achieve this goal by interposing a non-magnetic material, for example by mounting the bundle of sheets on brass, but this would considerably increase the cost of the machine. The use of massive iron parts is advantageous. it is also advantageous to assemble the compensating conductors g in bundles in the channels of the rotor, so that the ampere-turns of the currents of different polarities cancel each other out. Figures 2a and 2h show examples (the assembly. So that the phenomena facing the consecutive poles are always identical, we preferably choose an integer for K2a (K = number of blades). If we superimpose the conductors compensators in two stages in the channels, they can be chosen bifilar, which is particularly indicated.
It is also possible to obtain a uniform passage from one channel to another when the compensating conductors of the adjacent edges of consecutive beams pass through two consecutive channels, that is to say when these conductors are doubled.
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All these arrangements are however imperfect because the contact of all the carbon brushes on the collector is not always uniform. In addition, the divisions of brushes and blades may not be mathematically exact. On the other hand, it can be clearly very advantageous to choose a non-integer number for K 2a. Moreover, for switching reasons in the case of single windings in parallel, a non-integer number of blades per pole is preferably chosen. Finally, for the assembly of compensating conductors in bundles in the channels, the aforementioned rules may be thwarted by constructive obstacles.
In any case, a significant improvement according to the invention can be obtained by using short-circuiting conductors parallel to the compensating conductors and also passing under the bundle of iron sheets.
Preferably, these short-circuiting conductors pass through the channels receiving the compensating conductors, that is to say through the channels formed between the bundle of iron sheets and the iron parts on which this bundle is mounted.
Figures 3 and 4 of the drawing schematically show two embodiments of the invention. In the example of FIG. 3, the short-circuiting conductors are formed by bars a whose ends are interconnected by short-circuiting rings b and c, so that a cage d results. damping as in a squirrel cage motor. One can also provide a shorting ring h or c at only one end of the shorting conductors a. The bars a can be made of sheet copper more or less filling the width of the channels h.
For greater clarity, the compensating conductors are not shown in these figures.
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In the example shown in figure 4, each branch of the star rotor, or each bearing boss of the bundle of iron sheets F is surrounded by a short-circuiting coil d. These damping turns d, which are for example provided at the edge of the channels, can be interconnected by rings as in the example of FIG. 3, or additionally by rings of this kind.
Another possibility consists in lining the channels of the compensating conductors, as far as possible over the entire periphery, with damping sheets, which are then preferably interconnected at the ends. A can also surround, as far as possible, the compensating bundle conductors by tubular damping sheets. When the construction conditions allow it, it is of course advantageous to assemble the compensating conductors into bundles, in a manner known per se, in the channels inside the rotor, as shown in FIGS. 2a. and 2b.
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BA 8 Li m 19 el 1 - This damping winding for electrical machines with multiple windings in parallel, and compensating conductors passing under the bundle of iron sheets, is characterized by short-circling conductors, arranged in parallel with the compensating conductors, under the bundle of iron sheets.
2 - The short-circuit conductors are arranged in the same channels as the compensating conductors.
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3 - The short-circuit condjcteurs are interconnected by a conductor ring at least on one side.
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