D’AUGSBOURG ET DE NÜREMBERG (ALLEMAGNE
L'alternateur, type volant, de ce groupe (/?</. 42) est actionné directement par un moteur à vapeur horizontal, à triple expansion, d’une puissance de 1 600 chevaux effectifs pouvant développer 2 000 chevaux.
L’alternateur présente cette particularité qu'il peut fournir soit du courant alternatif simple, soit des courants triphasés, et aussi fournir les deux sortes de courants simultanément. Fonctionnant comme générateur triphasé, sa puissance est de 3 000 kilovolts-ampères, à la vitesse angulaire de 71,5 tours par minute; elle est de 2 000 kilovolts-ampères lorsqu'il donne du courant alternatif simple; enfin, il peut produire simultanément 1 200 kilovolts-ampères en courant alternatif simple et 1 500 kilovolts-ampères en courants triphasés.
La tension étoilée, dans le cas de courants triphasés, peut être de 6 600, 3 300 ou 2 200 volts. A l’Exposition, où l’alternateur fournit du courant alternatif simple, la tension est de 2 200 volts.
Le nombre de périodes par seconde est de 50, l’alternateur comportant 84 pôles et la vitesse angulaire étant de 71,5 t : m.
L’inducteur mobile est constitué par un vo’ant en fonte, en quatre pièces, relié par douze doubles bras au moyeu fixé sur l’arbre du moteur (f>g. 43).
La partie extérieure de ce volant porte 84 noyaux polaires de section circulaire, en acier coulé, encastrés dans la couronne et maintenus chacun par deux fortes vis. Les bobines inductrices sont formées de spires de ruban de cuivre, roulé sur champ, et isolées l’une de l’autre par interposition de papier. Le poids total de cuivre de l’inducteur est de 3 500 kg; la résistance à chaud du circuit inducteur est de 0,7 ohm. Sur chacune des faces du volant est rapporté un grand disque de tôle mince, fixé par des vis à la partie intérieure de la couronne du volant; on évite de la sorte la formation de tourbillons d’air, et la résistance opposée de ce fait au mouvement de rotation est alors fortement diminuée.
Le poids total de l’inducteur-volant est de 76 tonnes. Son diamètre, à l'extrémité des pièces polaires, est de 7,976 m.
Le courant d’excitation est fourni par un groupe électrogène indépendant (fig. 44) qui comprend une dynamo hexapolaire, d’une puissance de 50 kilowatts à la vitesse angulaire de 240 tours par minute, commandée par un moteur à vapeur vertical compound sortant des ateliers Schichau d’Elbing.
L’inducteur de l’excitatrice est constitué par une couronne en fonte à l’intérieur de laquelle sont fixés radialement, à l’aide de vis, les six noyaux polaires en acier coulé des bobines inductrices. La dynamo est excitée en dérivation et le réglage s’effectue à l’aide d’un rhéostat intercalé dans le circuit des électros.
L’induit est du type en tambour multipolaire avec sections groupées en parallèle.
A pleine charge et avec un facteur de puissance égale à 0,7, l’excitation consomme 24 kilowatts, soit environ 1 0/0 de l’énergie fournie par l’alternateur.
L’induit fixe comporte une carcasse annulaire en fonte, en quatre pièces assemblées par
Fin. 42. — Groupe électrogène à courant alternatif Société Helios — Maschinenfabrik d'Augsbourg et de Nuremberg.
Fig. 43. — Alternateur de la Société Helios. — Détails de construction.
L’ÉLECTRICITÉ A L’EXPOSITION des boulons, percée de nombreuses ouvertures de ventilation et à l'intérieur de laquelle sont fixées les couronnes en tôles minces isolées constituant le noyau {/îg. 43).
Ce noyau est constitué par cinq couronnes; entre chacune d’elles on a ménagé un intervalle destiné à assurer une bonne ventilation. L’ensemble du noyau vient s’appuyer, par une de ses faces, contre une joue venue de fonte avec la carcasse; un anneau, formé de segments en acier, vient s’appliquer sur la face opposée et le tout est solidement assemblé à l'aide de boulons traversant entièrement le noyau.
Fig. 44. — Groupe électrogène à courant continu utilisé pour l’excitation de l'alternateur Ilelios.
Cet ensemble est muni, suivant son diamètre horizontal et à chacune de ses extrémités, de semelles permettant de le fixer au niveau du sol; en outre, la partie inférieure s’appuie sur le fond de la fosse des fondations. A chaque point d’appui sont disposées des plaques formant coin, afin de pouvoir centrer exactement l’induit autour de l’inducteur mobile; ces plaques, formées de cales de diverses épaisseurs, sont mises en place lorsque l'ensemble de l’induit, ayant été soulevé par des vérins placés au fond de la fosse, est parfaitement centré. Les semelles peuvent glisser sur des chariots dont les vis sont manœuvrées par des cliquets. On peut ainsi déplacer l’induit latéralement pour faciliter l'accès des divers organes de l'alternateur.
L’enroulement est du système Scott permettant, d’obtenir à volonté du courant alternatif simple ou des courants triphasés. A cet effet, l’enroulement comporte un premier bobinage principal entre les spires duquel vient s’intercaler un second bobinage dans lequel la tension
développée est y/y fois celle produite dans l’enroulement principal.
Les bobines du second enroulement, aussi bien que celles du premier, peuvent être couplées soit toutes en série, soit en deux séries parallèles, soit enfin en trois séries parallèles. Dans ces conditions, la différence de potentiel entre les deux bornes, dans le cas du courant alternatif simple, ou la différence de potentiel entre phases, dans le cas de courants triphasés, est respec-
GROUPES ÉLECTROGÈNES A COURANTS ALTERNATIFS tivement de 6 600, 3 300 ou 2 200 volts. Pour le service de l’Exposition, l’alternateur ne fournit que du courant alternatif simple à 2 200 volts.
Le noyau de l’induit a G72 entailles, soit 8 par pôle. Pour chaque pôle, six entailles consécutives reçoivent le bobinage principal et les deux extrêmes, le bobinage auxiliaire {fig. 43).
Le diamètre extérieur de la carcasse de l’induit fixe est de 9,40 m.
Le poids de l’induit complet est de 80 tonnes.
Fin. 45. — Enroulement de l’induit de l'alternateur Ilelios.
Le moteur à vapeur à triple expansion et à quatre cylindres est muni d’une distribution par soupapes. Chacune des deux séries de cylindres en tandem comporte un cylindre de basse pression et un des cylindres de haute ou de moyenne pression. Les deux cylindres de basse pression remplacent un cylindre unique de volume double.
Le cylindre de haute pression a 700 mm de diamètre ; celui de moyenne pression, 1 100 mm ; enfin les deux de basse pression ont chacun 1 130 mm de diamètre. La course commune des pistons est de 1,60 m.
Ce moteur est construit pour marcher à une pression de 12 kg : cm2 à l’admission ; mais, à l’Exposition, il ne fonctionne qu’à 10 kg : cm2.
L’alternateur, pour développer toute sa puissance, exige un moteur beaucoup plus puissant ; mais celui qui est en service à l’Exposition est suffisant pour fournir la puissance que l’on demande à ce groupe électrogène.
ATELIERS D’OERLIKON (SUISSE) ET MM. SULZER FRÈRES DE WINTERTHUR (SUISSE)
L’alternateur de ce groupe {fig. 47), à courant alternatif simple, est commandé par un moteur à vapeur vertical, du système Woolf, à quatre cylindres, pouvant développer de 400 à 430 chevaux à la vitesse de 230 tours par minute.
Fig. 46. — Alternateur des ateliers d’Oerlikon. — Détails de construction.
GROUPES ÉUECTROGÈNES A COURANTS ALTERNATIFS L’alternateur, du type dit à flux ondulé et d’une puissance de 330 kilovolts-ampères, peut fournir 160 ampères sous une tension de 2 200 volts. La fréquence est de 50 périodes par seconde.
La partie mobile de cet alternateur est constituée par un volant formé d'une couronne en acier coulé d’une seule pièce, de 1,89 m de diamètre extérieur et de 1,72 m de diamètre intérieur. Cette couronne est boulonnée sur six doubles bras venus de fonte avec le moyeu claveté sur l’arbre du moteur. Sur la périphérie de cette couronne sont rapportées deux séries de 12 pièces polaires placées deux par deux sur le même alignement. Chacun de ces pôles, formé de paquets de tôles
Fir.. 47. — Groupe électrogène à courant alternatif Ateliers d'Oerlikon — Sulzer frères.
isolées, a une hauteur radiale de loi mm, une largeur de 150 mm suivant l'axe de l'alternateur et une épaisseur de 220 mm. Le diamètre extérieur de la partie tournante est de 2,192 m. Pour pouvoir fixer solidement les pôles sur la couronne, la partie inférieure du paquet de tôles est découpée en forme de queue d’aronde et reçoit une clavette en acier, de même forme, fixée sur la jante du volant à l’aide de boulons. Une fois le pôle glissé sur la clavette d’acier, jusqu’à ce qu’il vienne buter contre une nervure ménagée sur la couronne, on serre l’écrou du boulon.
La bobine excitatrice enveloppe la jante du volant et est placée en son milieu. Elle est centrée, par rapport à l’inducteur, au moyen des cales qui la supportent. L’induit de l’alternateur est fixe et constitué par une carcasse en fonte en deux parties. Des ouvertures pratiquées dans cette carcasse assurent une bonne ventilation et facilitent le refroidissement de l’alternateur pendant son fonctionnement.
Le diamètre extérieur est de 2,81 m. et son diamètre intérieur de 2,53 m.
Dans la partie médiane et à l’extérieur, cette carcasse est renforcée par une nervure. A l’intérieur, elle porte deux autres nervures contre lesquelles viennent appuyer les faces intérieures des deux noyaux de l’induit; deux anneaux en acier coulé sont appliqués contre les faces extérieures de ces deux noyaux pour les maintenir. Le tout est assemblé à l’aide de boulons. Enfin, une couronne protectrice en fonte ajourée est appliquée sur chaque face de l’alternateur.
La bobine excitatrice comporte deux enroulements constitués chacun par 75 spires de ruban de cuivre plat de 2 mm d'épais.-eur et de 60 mm de largeur ; l’isolement est obtenu par interposition de papier d’amiante entre les spires.
Ces deux enroulements sont placés sur une carcasse annulaire, dont la section est en forme de T; ils sont reliés en tension et leur résistance est de 0,171 ohm. Cette bobine fixe est logée à l’intérieur entre les deux induits.
L’excitatrice a son induit calé sur l'arbre du moteur. Son inducteur, de forme annulaire, comporte 4 pôles radiaux intérieurs. Les bobines inductrices sont formées de 244 spires de fil de 4,2 mm de diamètre; la résistance totale du circuit inducteur est de 0,86 ohm. La dynamo est excitée en dérivation.
L’induit en tambour a son noyau feuilleté et denté. Les entailles de ce noyau, au nombre de 65, reçoivent chacune deux barres de cuivre de 4 mm de largeur et de 7 mm de hauteur. La tension aux bornes est de 25 volts environ.
On place un rhéostat dans le circuit d’excitation de l’excitatrice et un second rhéostat dans son circuit principal. Afin de ne pas consommer inutilement trop d’énergie, on fait un premier réglage à l’aide du rhéostat d’excitation et on le termine ensuite à l’aide du second rhéostat; on obtient ainsi un réglage très précis du courant d’excitation de l’alternateur.
Pour obtenir à vide une tension de 2 200 volts, le courant d’excitation doit avoir une intensité de 65 ampères. Pour obtenir un débit de 125 ampères, en mettant l’alternateur en court circuit, l’intensité du courant d’excitation est de 40 ampères. Enfin, pour une charge non inductive (cosinus 'f — 1) de 275 kilowatts (125 ampères sous 2 200 volts), l’intensité du courant d’excitation est de 75 ampères.
Les noyaux de l'induit sont formés chacun d'un paquet de tôles minces ayant une largeur de 131 mm. Chacun d'eux a 2,53 m de diamètre extérieur et 2,20 m de diamètre intérieur. L’entrefer est donc de 4 mm.
Dans chaque noyau, la surface, du côté de l’entrefer, porte 72 entailles destinées à recevoir un enroulement triphasé; mais, comme à l’Exposition l’alternateur doit fournir du courant alternatif simple, on n’a utilisé que 18 entailles pour loger les 24 bobines de l’enroulement. Chacune d’elles est formée de 30 spires de deux fils de 3,5 mm de diamètre, isolés au coton imprégné et reliés en parallèle. Ces bobines, préparées d’avance sur un gabarit, sont introduites ensuite dans les entailles et isolées du noyau par une garniture en micanite; elles sont solidement maintenues à l’aide de cales en fibre formant coin. Dans la partie comprise entre les deux noyaux, les extrémités des bobines sont alternativement repliées vers le haut et vers le bas pour diminuer la largeur de l’alternateur.
Les bobines induites peuvent être remplacées facilement sans qu’il soit nécessaire de démonter entièrement l'alternateur ; il suffit, pour effectuer ce changement, d’enlever seulement les pièces polaires de la partie tournante.
Les enroulements des deux induits sont groupés en tension et la résistance totale est de 0,253 ohm.
Le moteur à vapeur a ses quatre cylindres superposés deux par deux. Les cylindres de haute pression, placés à la partie supérieure de la machine, ont 280mm de diamètre; ceux de basse pression, ont un diamètre de 450 mm. La course des pistons est de 0,40 m.
L’admission de la vapeur est de 29 à 40 0/0 pour une puissance développée variant de 400 à 465 chevaux.
ALTERNATEUR DIPHASÉ GROUPE N» 9
