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La présente invention se rapporte aux alternateurs monophasés ou polyphasés compoundés et constitue un nouveau dévelop- pement de la machine décrite dans le brevet belge n 546.230 auquel on pourra se référer, le cas échéant, pour certains détails.
La présente invention a pour but de fournir un al- ternateur dont la tension de sortie puisse être maintenue constante sous divers régimes de charge au moyen d'une excitatrice de construc- tion mécanique extrêmement simple et qui est conçue électriquement de façon à produire le courant de sortie continu nécessaire pour exci- ter l'alternateur uniquement en convertissant un courant alternatif prélevé de l'enroulement d'induit de ce dernier au moyen d'un collée-' teur coopérant avec un porte-balais.
Les caractéristiques de l'alternateur perfectionné
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de l'invention sont que, pour chaque phase, des inductances ou des résistances égales, formant ensemble avec le collecteur, une partie fixe ou immobile de l'excitatrice, sont reliées en série pour former un groupe, leur nombre étant égal à la moitié de celui des lames par phase du collecteur, qu'un nombre de lames de collecteur égal à leur nombre total divisé par le nombre des phases est alloué au groupe d' inductances ou de résistances de chaque phase, que deux lames qui sont équidistantes angulairement de la lame médiane parmi celles at- tribuées à l'un des groupes de résistances ou d'inductances,
sont re liées entre elles à travers des connexions d'égalisation et à l'un des points de jonction entre les inductances ou les résistances du groupe tandis que la lame médiane est reliée à l'une des extrémités du groupe considéré de résistances ou d'inductances, que le groupe d'inductances ou de résistances conjugué à chaque phase est inséré dans le circuit d'induit de l'alternateur soit directement, soit par l'intermédiaire d'un transformateur, que le.porte-balais est monté sur l'arbre de l'alternateur afin de tourner avec le rotor de celui- ci et que les balais sont reliés fixement à l'enroulement d'excita- tion du rotor.
D'autres caractéristiques de l'invention ressorti- ront de la description, en référence au dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 est une représentation schématique d'un alternateur monophasé bipolaire; et la figure 2 est une représentation schématique sim- plifiée d'un alternateur monophasé à quatre pôles conforme à l'inven- . tion.
La figure 1 représente un alternateur 1 qui comprend un stator sur lequel est disposé symétriquement un enroulement d'in- duit monophasé 2 divisé en deux moitiés et s'étendant sur les deux tiers de sa circonférence et un rotor qui porte un enroulement d'exci- tation 3 disposé sur deux pôles.
L'excitatrice de l'alternateur, qui est représentée en 4, se compose d'une partie fixe comprenant un
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certain nombre de résistances 5 montées en série de façon à former un ensemble ininterrompu et un collecteur 6 dont les lames sont reliées aux résistances, ainsi qu'il est décrit en détail ci-après, et d'une partie tournante qui comprend un porte-balais 7 monté sur l'ar- bre de l'alternateur et coopérant avec le collecteur, ledit porte-balais comportant deux balais 8 qui sont re- liés .à l'enroulement d'excitation 3 au moyen de conduc- teurs fixes 9 pour former un circuit à couraht continu.
Le nombre des résistances 5 est égal à la moitié du nombre de lames composaht le collecteur 6. Deux lames diamétralement opposées du collecteur sont reliées res- pectivement à l'une des extrémités dei'ensemble des résis- tances en série, et les lames restantes qui sont équidis- tantes angulairement de l'une des deux premières lames mentionnées sont reliées entre elles par paires au moyen des connexions d'égalisation 10, ainsi qu'à une jonction entre les résistances 5.
Le groupe de résistances 5 est inséré dans le circuit d'induit de l'alternateur 1 de façon à être par- couru par le courant d'induit de ce dernier quand il est en charge. De plus, des dispositions 'sont également prises pour que toutes les résistances, ou une partie d'entre elles, soient parcourues par le courant à vide de l'alter- nateur ; à cette fin, une bobine 11 de l'enroulement d'in- duit 2 est incorporée à un circuit spécial qui peut passer à travers certaines ou toutes les résistances 5.
Comme le montre le dessin, pour permettre de brancher les combinai- sons voulues de résistances dans le circuit auxiliaire d'induit, les points de jonction, extrêmes et intermédiaires du groupe de résistances sont amenés à des éléments de contact fixes 12 sur une barrette de connexion ou autre
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et les conducteurs 13 et 14 du circuit d'induit sont reliés à deux paires d'éléments de contact mobiles 15 ou 16 qui peuvent être fixés à n'importe quel élément de contact 12.
On voit aisément, qu'en choisissant les élé- ments de contact 12 auxquels les éléments de contact mo- biles 15 viennent se raccorder, on a la possibilité de faire varier entre des limites étendues, l'amplitude et la phase du courant alternatif qui, lorsqu'une charge est reliée au circuit, est prélevée aux bornes des résistances 5 pour être redressée par le collecteur 6 et par les balais 7 afin d'être appliquée à l'enroulement d'excitation-3 sous forme d'un courant continu pulsé. D'une manière ana- logue, il est possible de choisir la grandeur et la phase du courant alternatif de la bobine 11 qui, en l'absence de charge est appliqué aux bornes des résistances 5 pour être de même, redressé par le collecteur et les balais, en sélectionnant convenablement les éléments de contact 12 auxquels les éléments de contact 16 viennent se raccor- der.
La bobine de l'enroulement d'induit qui a été choisie comme bobine 11 pour délivrer la tension à vide à l'excita- trice est intentionnellement décalée par rapport à la mé- diatrice passant par les moitiés de l'enroulement d'induit, de façon que la différence entre les valeurs absolues entre lesquelles la tension à vide peut varier soit aussi grande que possible. Dans le cas d'une disposition symétrique de la bobine 11, si l'on suppose que la tension totale de la bobine est Vo, la plage de variation pouvant être obtenue en changeant de place les éléments de contact 16 s'éten- drait entre 0 et 1/2 Vo de part et d'autre de la position zéro, c'est-à-dire', que l'étendue de la variation de la tension serait seulement de 1/2 Vo en valeur absolue.
Les connexions d'égalisation 9 se sont avérées
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comme ayant une influence capitale sur le fonctionnement du dispositif. En l'absence de ces connexions, le courant continu de sortie que l'on escompte aux bornes du porte- balais 7 comme conséquence de la division et de l'inver- sion de tension que l'excitatrice est chargée d'assurer, ne saurait être obtenu.
Les raisons théoriques de cet état de fait ne soht pas bien élucidées, mais on peut se faire une idée de leur 'nature en notant que quand le porte-balai' 7 est au contact des lames du collecteur qui sont décalées de 90 de celles reliées aux bornes du groupe de résistan ces 5, la connexion d'égalisation met le circuit d'excita- tion en court-circuit, ce qui a pour résultat que ce cir- cuit est parcouru par un courant engendré par l'énergie magnétique emmagasinée dans l'enroulement d'excitation 3.
Dans les autres positions du porte-balais, le circuit d'excitation se referme à travers une partie des résis- tances 5 de sorte que l'enroulement d'excitation;n'est plus seul à assurer la continuité du circuit et le retour' du courant.. En résumé, on peut donc dire que les conne- xions d'égalisation permettent un certain nivellement du courant continu pulsé obtenu, en raison de l'inductan- ce de l'enroulement d'excitation qui intervient pour retarder les variations du courant.
La figure 2 illustre l'application de l'inven- tion à un alternateur tétrapôlaire monophasé. Sa cons- truction est identique à celle de l'alternateur décrit ci-dessus, de même que ses caractéristiques principales, mais'le nombre des résistances 17 est égal au quart de celui des lames du collecteur 18. Deux lames qui sont espacées de 180 'sont reliées entre elles et à l'une des
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bornes extrêmes de la série de résistances, et deux autres lames décalées de 180 entre elles et de 90 des premières, sont de même reliées entre elles et à l'autre borne extrême de la série de résistances.
Deux à deux, les lames restantes qui sont également espacées angulairement de l'une de ces quatre lames sont reliées d'une part entre elles à travers des con- nexions d'égalisation 19 et d'autre part, à l'un des points de jonction entre les résistances. (Du fait que le collecteur comprend un nombre pair de lames par t pôle, toutes les quatre lames qui sont décalées de cel- les reliées aux bornes extrêmes de la série de résistan- ces seront reliées entre elles et à l'un des points communs entre les résistandes 17. Si le nombre des lames par pôle était impair, une telle interconnexion de quatre lames par des connexions d'égalisation ne serait pas possible).
Sur la figure 2, le porte-balais 20 comprend quatre balais 21 dont les deux qui sont diamétralement et opposés sont reliés entre eux/à l'une des connexions fixes 22 aboutissant à l'enroulement d'excitation.
Le montage des résistances 17 dans le circuit d'induit de l'alternateur au moyen des éléments de con- tact fixes 23, des éléments de contact mobiles 24 et 25 coopérant avec ceux-ci et .........................
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des conducteurs 26 et 27 fixés à ces derniers, est entière- ment conforme à celui décrit en regard de la Fig. 1. C'est ,pourquoi on a estimé inutile de représenter à nouveau l'al- ternateur sur la Fig. 2. Le mode opératoire du dispositif de la Fig. 2 est également identique à la description déjà faite.
L'invention est également applicable aux alterna- teurs polyphasés. C'est ainsi, par exemple, que dans le cas d'un alternateur triphasé, l'excitatrice pourrait comporter trois groupes ou séries de résistances reliées au circuit d'induit soit en étoile, soit en triangle. Dans ce cas, le nombre des résistances de chaque groupe sera égal à la moitié du nombre de lames par phase du collecteur et un tiers du nombre des lames sera alloué à chaque groupe. Deux à deux, les lames qui sont équidistantes angulairement de la lame médiane de celles attribuées à l'un des groupes de résistan- @ ces, seront reliées entre elles, par des connexions d'éga- lisation, et à l'un des points de jonction entre les résis- tances du groupe en question.
Ladite lame médiane sera con- nectée à l'une des bornes extrèmes du groupe considéré de résistances-. Le porte-balais sera pourvu de balais ayant alternativement la polarité positive et négative, deux balais voisins étant reliés à l'enroulement d'excitation, tandis que les balais restants sont reliés entre eux deux à deux de façon à former un montage en série d'un nombre pair de résistances à travers les résistances 5,
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits, qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples, et auxquels de nombreuses modifications peuvent être apportées sans sortir pour autant du cadre de celle-ci.
C'est ainsi, par exemple, que les ré-
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sistances de l'excitatrice pourraient être insérées dans le circuit d'induit de l'alternateur à travers des transforma- teurs au lieu d'être reliées directement. De plus, les résistances pourraient être remplacées par des inductances ; il est à noter que dans ce dernier cas, seule la ré a c tance propre de chaque inductance importe, car il n'est aucunement question, en l'occurence d'induction mutuelle.