OC : ■ V

Fig. 76.

On pourra donc employer 6 balais placés à 60° l'un de l'autre, les trois balais positifs étant reliés en quantité ainsi que les trois balais négatifs. On pourra également n'employer que deux balais, en reliant ensemble les lames du collecteur telles que «, c, e et *, rf, /, %

c'est-à-dire les Zonemeulre.

lames placées au sommet d'un même triangleéquilatéral, à 120° l'une de l'autre.

Ces deux balais peuvent êtreplacés à volonté soit à 60°, soit à 180° l'un de l'autre (fig. 77). En appelant E la somme des forces électro-motrices des sections formant un sixième de l'armature, on aura : . E

cfe.

Fig. 77.

49. Enroulement en polygone étoile. — Lorsque le nombre de pôles d'une machine est égal au double d'un nombre impair, on peut employer un autre genre d'enroulement, dit en polygone étoile. Soit %p le nombre de pôles, p étant un nombre impair quelconque. On peut démontrer que, pour que cet enroulement soit possible, le nombre n d'éléments doit être tel que Ton ait

n = {p k ±l 1 ) ou

k étant un nombre impair quelconque. L'enroulement s'obtient alors en joignant les éléments de k en k. Avec la première formule on a une armature du type en anneau, avec la seconde une armature du type en tambour.

Considérons par exemple une machine à 6 pôles (p = 3), et prenons k = 5. La première formule montre que nous pouvons prendre n = 14. Plaçons l'armature dans une position quelconque, et indiquons par des flèches le sens des courants induits qui parcourent à ce moment les divers éléments (fig. 78). Joignons les éléments de 5 en 5 comme le montre la figure. On voit immédiatement que l'armature peut être considérée comme partagée en deux moitiés associées en quantité et aboutissant aux points a et b. L'une de ces moitiés comprend les éléments 1-10-5-14-9-4.-13, l'autre les éléments 6-11-2-7-12-3-8. Deux éléments diamétralement opposés appartiennent chacun à un des deux demicircuits. Comme ces éléments sont dans des situations identiques par rapport aux champs magnétiques inducteurs, les forces électromotrices qui y sont développées sont égales, et par suite la force électro-motrice totale de chacun des deux demi-circuits est la même. Pour recueillir dans le circuit extérieur les courants produits dans l'armature, il faudra donc relier a au balai négatif et b au balai positif, comme le montre la figure.

On serait conduit ainsi à former le collecteur de 14 lames reliées chacune au fil de jonction de deux éléments. Mais il est facile de voir que ce nombre serait insuffisant. En efFet, au moment où les éléments 1 et 8 franchissent la zone neutre, le sens du courant y est inversé, et les points de séparation des deux demi-circuits

GÉNÉRATEURS MÉCANIQUES D'ÉLECTRICITÉ. 83

se trouvent alors reportés sur les fils de jonction 1-10 et 3-8. Le balai B doit alors entrer en communication avec la lame c du collecteur, et le balai B+ avec la lame d. Le mouvement de rotation continuant, les éléments 3 et 10 franchissent à leur tour une zone neutre , et les points de séparation se trouvent reportés sur les fils 5-10 et 12-3. Le balai B doit être alors relié à la

Zone .neutre

Fig. 78.

lame é% et B+ à la lame /. Puis ce sont les éléments 5 et 12 qui franchissent une zone neutre, et les balais doivent alors être reliés aux fils 5-14 et 12-7. On voit ainsi qu'il faut intercaler entre deux lames du collecteur primitif deux lames supplémentaires, reliées chacune, comme l'indique la figure, à une lame du collecteur primitif. Le collecteur devra par suite être composé de 3 x 14 = f *2 lames , chaque lame étant relice aux deux lames qui en sont distantes de 120° départ et d'autre (pour rendre la figure plus claire, les lames reliées directement aux fils de jonction ont été représentées avec des dimensions plus grandes).

8i ÉLECTRICITÉ PRATIQUE.

Deux lames distantes de 120° étant toujours en communication, il en résulte, comme nous l'avons déjà vu sur la figure 77, que Ton peut indifféremment placer les balais à 180° ou à 60° l'un de l'autre.

L'enroulement que nous venons de décrire peut être réalisé en disposant les éléments suivant les génératrices extérieures d'un anneau cylindrique, d'une manière analogue à celle qui est représentée sur la figure 63; on aura soin seulement de joindre les éléments ou les sections dans Tordre convenable. Pour faire ces jonctions, on est obligé de ramener toujours le fil sur la face antérieure de l'anneau. On obtient des enroulements plus faciles à réaliser pratiquement en adoptant l'armature en tambour, qui permet de faire les jonctions alternativement sur l'une et l'autre face du cylindre. Faisons par exemple k = 3 dans la seconde des formules que nous avons indiquées plus haut; nous pouvons prendre n = 16. Plaçons comme d'habitude les flèches indiquant le sens du courant dans chaque élément (fig. 79), et joignons les éléments de 3 en 3, en alternant chaque fois le sens de connexion. En répétant les raisonnements précédents, on voit que l'enroulement est à chaque instant partagé en deux moitiés parcourues par des courants de même force électro-motrice totale, et que, dans la position représentée, le balai positif doit être en communication avec le fil 1-4, et le balai négatif avec le fil 9-12. Il résulte de là que le collecteur doit comprendre au moins 8 lames, correspondant aux fils de jonction intérieurs à la circonférence. On voit également qu'il faudra intercaler entre deux lames ainsi disposées cinq lames supplémentaires. En effet, au moment où les éléments 1 et 9 franchissent la zone neutre, le sens dans lequel ils sont reliés aux balais doit être interverti. Le balai B + doit donc être alors mis en communication avec le fil 1-14, et B avec le fil 6-9. Puis, les éléments 6 et 14 passant dans une zone neutre, B+ doit être relié au fil 14-11 et B au fil 3-6. On voit en continuant que B + doit être relié successivement aux fils 11-8,8-5, 5-2,2-15, et B aux fils 3-16, 16-13, 13-10, 10-7. Le collecteur devrait donc être formé de 6 x 8 = 48 lames.

Dans la pratique , on supprime en général les lames reliées aux fils de jonction extérieurs à la circonférence. Les connexions

GÉNÉRATEURS MÉCANIQUES D'ÉLECTRICITÉ. 85

de ces lames seraient difficiles à réaliser commodément, et leur suppression n'apporte d'ailleurs aucun trouble sensible dans le fonctionnement de l'armature. On remarquera en effet que, au moment où le balai B + par exemple doit être relié au fil 1-14, les éléments 1 et 14 sont tous deux très voisins d'une zone neutre et que par conséquent la force électro-motrice y est extrêmement

Zone { neutre.

i ^ÊftSc \ *u

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10/ ' il* 8: ^ x

Fig. 79.

faible. On peut donc conserver sans inconvénient la jonction de B+ avec 1-4 et le relier ensuite à 14-11. Pendant une période 1res courte, il se développera dans l'élément 1, puis dans l'élément 14, une force électro-motrice de sens contraire à la force électromotrice du groupe auquel appartiennent ces éléments, mais cette force électro-motrice sera, comme nous venons de le dire, absolument négligeable. On sera conduit ainsi à former le collecteur de 3 X 8 = 24 lames, reliées les unes aux autres comme l'indique la figure 79. De même que dans le cas précédent, les balais pour-

ront être placés indifféremment à 60° ou à 180° l'un de l'autre. Il y a lieu de remarquer que l'enroulement en polygone étoile peut être appliqué aux machines bipolaires (p = 1). On doit avoir alors n = k± 1 ou n = 2 ( k ± 1 ). Dans le premier cas, on retombe sur l'armature en anneau telle que nous l'avons déjà décrite. On a en effet i = n±l, c'est-à-dire qu'on doit joindre les éléments de n — 1 en n — 1 ou de n -h 1 en n -+- 1, ou, ce qui revient au même, joindre chaque élément au suivant. Dans le second

cas, on a k = - dz 1, c'est-à-dire que chaque élément doit être re-

lié à celui qui suit ou qui précède l'élément diamétralement opposé. 50. Induit Brown. — Comme exemple d'armature en tambour avec enroulement en polygone étoile, nous citerons l'induit Brown, dont la construction est très simple et très robuste. La carcasse est constituée par des rondelles en tôle de fer doux de m / m , 6 d'épaisseur, serrées les unes contre les autres avec interposition d'une feuille de papier. Ces rondelles sont de forme annulaire, et portent chacune 6 encoches; elles sont enfilées sur un moyeu en bronze à 6 ailettes, claveté sur l'arbre (fig. 80). Chaque rondelle est percée d'un certain nombre de trous régulièrement distribués et placés aussi près que possible du bord extérieur. Lorsque toutes

les rondelles sont assemblées, la carcasse est ainsi traversée par une série de conduits cylindriques; dans chacun de ces conduits on enfile une tige de cuivre, recouverte d'une gaine isolante formée généralement de caoutchouc et de papier verni ; chaque tige constitue un élément de l'armature. Les jonctions des tiges entre elles et avec les lames du collecteur sont établies au moyen de rubans en cuivre. Les extrémités des tiges sont fendues à la scie, et les extrémités des rubans s'engagent dans ces fentes, où elles sont rivées et soudées (1).

\\) Ce système de construction a été également appliqué à des induits en anneau.

^fgggpc^

Fig. 80.

GÉNÉRATEURS MÉCANIQUES D'ÉLECTRICITÉ

Supposons par exemple qu'il s'agisse d'une armature à 16 éléments, destinée à une machine à 6 pôles. En se reportant à la figure 79, on voit que l'élément 1, par exemple, doit être relié à l'élément 14-, la jonction 1-14 étant reliée à une lame du collecteur. Ces connexions sont obtenues au moyen d'un ruban fendu (fig. 81) qui part de la tige 1, va à la lame du collecteur, pénètre dans une fente qui y est pratiquée et dans laquelle il est maintenu par une soudure, et aboutit à la. tige IV. Les branches du ruban sont ployées en forme de développantes de cercle (1). Tous

Fig. 81.

les rubans sont ainsi disposés suivant deux plans, chaque plan étant constitué par des rubans parallèles et dirigés dans le même sens. Les jonctions telles que 1-4,3-6, etc. (représentées en pointillé sur la figure), sont établies de la même façon sur l'autre face du tambour, à l'aide de rubans disposés également suivant deux plans, et d'une pièce qui porte le nom de connecteur. Ce connecteur est formé , comme le collecteur, de lames assemblées en cylindre et isolées Tune de l'autre, mais plus courtes, puisqu'elles ne doivent pas recevoir de balais.

Les jonctions intérieures des lames du collecteur sont établies de la même manière au moyen d'un connecteur intérieur (une partie seulement de ces jonctions a été représentée pour ne pas surcharger la figure).

(1) On désigne sous le nom de développante de cercle la courbe que trace l'extrémité libre d'un fil dont l'autre extrémité est fixée en un point d'une circonférence et qu'on maintient toujours appuyé sur cette circonférence.

La figure 82 montre les connexions d'un induit Brown à 24 éléments destiné à une machine bipolaire. On a représenté seulement les connexions placées du côté du collecteur, qui est formé dans ce cas de 12 lames, sans jonctions intérieures. Les balais doivent être placés à 180° l'un de l'autre.

51. Armature en disque. — Dans les types d'armature que nous avons étudiés jusqu'ici, nous avons vu que Ton était obligé de disposer l'enroulement' sur une carcasse en fer doux. En effet, l'air présentant une très grande résistance au passage des lignes

S IxS

Fig. 82.

Fig. 83.

de force magnétiques, il est nécessaire, pour empêcher Téparpillement de ces lignes de force, d'interposer entre les pôles un corps bon conducteur (au point de vue magnétique). Pour la même raison, il convient de réduire autant que possible le jeu existant entre l'armature et les pôles inducteurs, jeu qui porte le nom d'entrefer. C'est pour cela qu'on termine les pôles par des pièces alésées cylindriquement , entre lesquelles vient se loger l'armature.

On peut supprimer complètement la carcasse en fer doux en employant un système particulier d'armature, qui porte le nom d'armature en disque. Cette armature a la forme d'un disque plat AB (fig. 83) tournant entre des pôles d'aimant disposés de telle sorte que les lignes de force traversent normalement le plan du disque. Ces pôles doivent être rapprochés autant que possible du

GÉNÉRATEURS MÉCANIQUES D'ÉLECTRICITÉ

Zone i. neutre

disque, pour diminuer l'entrefer. Un élément est constitué par un fil tel que mn, dirigé suivant un rayon du disque.

Pour réduire autant que possible la période pendant laquelle un élément ne coupe aucune ligne de force, et est par suite inactif, il convient d'employer une machine multipolaire, comprenant plusieurs paires de pôles groupées régulièrement. On prendra par exemple 6 paires de pôles, disposées aux sommets d'un hexagone régulier (fig. 84). Il y aura dans ce cas 6 champs magnétiques, et par suite 3 zones neutres, à 60° l'une de l'autre. L'armature sera constituée par un certain nombre d'éléments dirigés suivant des rayons, et convenablement reliés.

52. Induit Desroziers. — Le type des armatures en disque est l'induit Desroziers, dont nous allons indiquer le mode de construction.

L'enroulement est fait de telle sorte qu'aucun fil de jonction ne coupe les lignes de force des champs magnétiques inducteurs. En se reportant à la figure 79, on voit qu'il suffit pour cela d'adopter l'enroulement en polygone étoile avec la formule

p représentant ici la moitié du nombre de paires de pôles, et non la moitié du nombre de pôles comme dans les armatures en anneau et en tambour.

L'induit Desroziers est construit en général de manière à être

adapté à des machines comprenant 6 paires de pôles. On a alors :

Faisons par exemple k = 3 et prenons n = 16; les éléments doivent être joints -de 3 en 3, en alternant chaque fois le sens de connexion. Ces jonctions sont obtenues au moyen d'arcs de développante de cercle (fig. 85). En répétant les raisonnements que nous avons déjà faits, on voit que le collecteur devrait être com-

Zone (neutre

Fig. 85.

posé de 6 X 8 = 48 lames. Dans le cas de la figure, le balai positif, par exemple, devrait être relié au fil 1-4. Puis, l'armature effectuant son mouvement de rotation, il devrait être relié successivement aux fils 1-14, 14-11, 11-8, 8-5, 5-2, 2-15, et ainsi de suite. Mais, pour éviter des jonctions allant du centre à la circonférence du disque, on est conduit à supprimer, comme nous l'avons déjà indiqué, les jonctions avec les fils tels que 1-14, 11-8, etc. Dans la pratique, comme le nombre d'éléments est en général assez considérable, on supprime même les jonctions restantes de deux en deux; on supprimera par exemple les jonctions avec 14-11, 2- 15, etc., et le balai positif sera relié successivement à 1-4, 8-5,

GÉNÉRATEURS MÉCANIQUES D'ÉLECTRICITÉ

Fig. 86.

12-9, 16-13, etc. Cela revient à admettre que, lorsqu'un élément passe dans une zone neutre, les deux éléments qui le suivent dans Tordre de l'enroulement sont eux-mêmes assez voisins d'une zone neutre pour que la force électro-motrice qui y est développée soit négligeable vis-à-vis de la force électro-motrice totale du groupe auquel appartiennent ces éléments. Le collecteur sera alors composé de 12 lames f — s'il y a n éléments), une lame quelconque étant reliée aux

deux lames qui en sont distantes de 120° de part et d'autre. 11 suit de là , comme nous l'avons déjà vu , que les balais peuvent être placés indifféremment à 60° ou à 180° l'un de l'autre.

L'enroulement de l'induit Desroziers est disposé sur une carcasse en carton formée de deux plateaux circulaires. Chacun de ces plateaux reçoit une moitié de l'enroulement, comme le montre la figure 86, qui représente une armature à 32 éléments. Les traits pleins indiquent les fils d'un plateau, les traits pointillés ceux de l'autre plateau. Chaque plateau est percé de trous aux extrémités des fils radiaux qui constituent les éléments; les bouts de ces fils passent par les trous, et les jonctions d'élément à élément se font sur l'autre face du plateau, de sorte que d'un côté du plateau tous les fils sont radiaux, et que de l'autre côté sont placés tous les arcs de développante. Les deux plateaux sont ensuite juxtaposés, les faces portant les fils radiaux étant mises en regard, et on interpose entre eux un disque mince de maillechort (fig. 87). Puis on enlève au tour les parties m n des plateaux de carton recouvrant les fils radiaux, de sorte que la partie active de l'induit est réduite à un disque plat formé d'une plaque de maillechort

entre deux épaisseurs de fil, tournant entre les pôles inducteurs.

Fig. 88.

Fig. 87.

En réalité, les induits Desroziers sont en général formés, non pas d'éléments simples, mais d'éléments triples formés de trois fils radiaux, comme le montre la figure 88.

Pour relier l'enroulement au collecteur, il faut, comme nous l'avons vu plus haut, joindre chacun des points tels que A, À', A"... (fig. 86), placés tous sur une même face du disque, à trois lames situées à 120° les unes des autres. Ces jonctions sont facilitées par un connecteur for-

GÉNÉRATEURS MÉCANIQUES D'ÉLECTRICITÉ

mé d'un plateau en bois claveté sur l'arbre. A chacun des points tels que A est soudé un fil de fcuivre qui se partage en trois brins (fig. 89). Le brin n° 1, qui doit aller directement de l'induit au collecteur, traverse simplement le plateau et aboutit à la lame placée en face de lui; le brin n° 2, qui doit aller à la lame qui est à 120° à droite de la précédente, s'arrête sur la face avant du plateau, parcourt un arc de développante qui l'amène en face de cette lame, et se redresse ensuite normalement au plateau ; le brin n° 3, qui doit aller à la lame qui est à 120° à gauche, tra-

Fig. 89.

verse le plateau, parcourt sur la face arrière un arc de développante égal et de sens contraire à celui de la face avant, et se redresse normalement pour aller au collecteur.

53. Calage des balais. — Quel que soit le genre d'armature, nous avons vu que lorsqu'un élément passait dans une zone neutre le sens de ses jonctions avec les balais devait être interverti. Au moment où s'opère cette commutation, l'élément, qui était parcouru par un courant d'un certain sens, se trouve brusquement parcouru par un courant de sens contraire. Cette variation instantanée du sens du courant dans l'élément donne naissance à un extra-courant, dont l'effet est de faire jaillir une étincelle entre le balai et la lame du collecteur. Le même fait se reproduisant à chaque passage d'un élément dans une zone neutre , il

en résulte une production continue d'étincelles entre les balais et le collecteur, ce qui provoque réchauffement et l'usure rapide de ces deutf organes.

Pour remédier à cet inconvénient, il suffit de donner aux balais une position légèrement différente de leur position théorique, en les déplaçant dans le sens du mouvement de rotation de l'induit. Il en résulte que, au moment où s'opère l'interversion du sens des connexions d'un élément avec les balais, cet élément est déjà à une certaine distance au-delà de la zone neutre, et est par suite le siège d'une certaine force électro-motrice. On conçoit qu'en réglant convenablement le déplacement du balai on puisse s'arranger de manière que cette force électro-motrice annule à peu près celle qui donne lieu à la production d'étincelles. Comme il serait très difficile de déterminer à l'avance la position exacte qu'il convient de donner aux balais pour atteindre ce résultat, on se contente de chercher par tâtonnement la position qui réduit au minimum la production des étincelles. On se réserve pour cela la faculté de déplacer à volonté les balais, tout en maintenant constante leur distance angulaire. Nous verrons plus loin les dispositifs adoptés dans ce but.

Ce que nous venons de dire s'applique à un induit quelconque. Avec les induits à noyau de fer doux, il se produit en outre un autre phénomène qui oblige à donner aux balais un déplacement un peu plus considérable que celui qui résulterait des considérations précédentes. Le noyau en fer doux sur lequel sont enroulés les fils de l'induit s'aimante sous l'influence des courants qui circulent dans ces fils, et il en résulte la création d'un champ magnétique dont la présence modifie un peu la distribution des lignes de force du champ magnétique inducteur, et par suite la position des zones neutres. L'écart angulaire entre les zones neutres réelles et les zones neutres théoriques est d'autant plus faible que le champ magnétique inducteur est plus intense par rapport au champ magnétique développé par le noyau de l'armature. La valeur de cet écart varie d'ailleurs avec la vitesse de rotation de l'induit et avec les conditions dans lesquelles on fait fonctionner la machine.