M. JOSEPH FARCOT DE SAINT-OUEN (SEINE
Ce groupe électrogène [fiy. 49) est le seul de ceux qui sont en service à l’Exposition qiii produise des courants diphasés. Il est constitué par un moteur à vapeur horizontal monocylindrique actionnant un alternateur, du type dit à flux ondule , à la vitesse angulaire de 78,5 tours par minute.
La puissance de l’alternateur est de 800 kilovolts-ampères, soit de 800.0,85 = G80 kilowatts lorsqu'il fonctionne sur un circuit dont le facteur de puissance (cosinus ©) égale 0,85.
La tension par phase est de 2 200 volts avec un débit maximum pouvant atteindre 200 ampères. La fréquence est de 42 périodes par seconde.
Lorsque l’alternateur alimente un circuit inductif dont le facteur de puissance est égal à 0,85, la chute de tension, avec une excitation constante, ne dépasse pas 10 0/0 entre la marche à vide et la marche à pleine charge.
Le système inducteur mobile (fiy. 48 et 50) est constitué par deux couronnes en fonte n1 et a2, chacune en quatre pièces, fixées sur la jante j du volant proprement dit qui est claveté sur l’arbre du moteur à vapeur. Sur ces couronnes sont rapportées les saillies polaires s1, s'2, ..., au nombre de 32 par couronne ; ces saillies sont formées de tôles isolées et fixées à l’aide de clavettes e\ e2, ..., logées dans des encoches en queue d'aronde pratiquées dans les tôles; ces clavettes sont retenues par des boulons d dont les écrous sont à tête noyée.
Les 32 saillies polaires de chaque couronne sont disposées symétriquement et toutes celles d’une couronne ont même polarité.
La bohine centrale inductrice i est bobinée sur la jante à surface polygonale du volant entre deux flasques VU portant des ailettes destinées à assurer une ventilation énergique de l’inducteur. La bobine est retenue par des étriers Jih et comporte 460 spires de fil de cuivre de 7,5 mm de diamètre. Sa résistance à chaud est de 3,5 ohms et le courant d’excitation maximum à pleine charge a une intensité de 45 ampères.
Pour que la ventilation soit efficace et que l'air soit forcé de passer par les canaux de ventilation pratiqués à cet effet, on a fermé les faces du volant à l’aide de deux cloisons en acajou vissées sur des portées ménagées sur le moyeu et sur les côtés de la jante.
Le poids total du volant inducteur, non compris l’arbre, est de 50 tonnes, dont 3 pour la bobine inductrice.
Dans la partie voisine de l'entrefer, les saillies polaires sont épanouies et munies d’entailles circulaires poinçonnées très près de leur extrémité libre et légèrement ouvertes par un trait de scie. Dans ces entailles sont logés des boulons de cuivre k isolés; ces boulons, de 28 mm de diamètre, sont rivés à leurs deux extrémités dans des segments également en cuivre. Chaque saillie polaire reçoit cinq boulons pareils ; en outre, deux boulons identiques sont rivés aux segments dans chaque intervalle polaire et maintiennent une plaque de cuivre qui empêche le ronflement de l'alternateur en s’opposant aux variations de flux dans l'espace interpolaire. Ces boulons et les segments auxquels ils sont fixés constituent les circuits amortisseurs dus à MM. Hutin et Leblanc; ils ont pour objet de détruire les effets de la réaction d’induit en s’opposant au développement des flux variables. Ils facilitent, en outre, le couplage en quantité des alternateurs qui en sont pourvus, en développant des couples synchronisants très énergiques, dès que des oscillations tendent à se produire. Dans ces conditions, les décrochages sont rendus pratiquement impossibles.
Les traits de scie pratiqués au-dessus des entailles qui reçoivent les boulons ont pour but de réduire la self-induction de la cage d'écureuil que réalise l’ensemble de l’amortisseur et de rendre ainsi son effet maximum.
L’excitatrice de cet alternateur est une dynamo à G pôles d’une puissance de 7,2 kilowatts à la vitesse angulaire de 78,5 tours par minute; elle peut débiter 45 ampères sous 160 volts.
Les bobines inductrices sont reliées en série et excitées en dérivation.
L’induit en tambour a 75 cm de diamètre et 45 cm de largeur. Le noyau est feuilleté et denté; il porte 183 entailles qui reçoivent l’enroulement induit en fil de cuivre de 5,2 mm de diamètre. Un connecteur spécial permet de n'avoir que deux lignes de balais diamétraux.
L’entrefer est de 4 millimètres.
L'induit est fixe et entoure le volant inducteur. Il est constitué par une carcasse en fonte formée de deux couronnes m1 et m2 portant intérieurement les paquets de tôles isolées p1 etp2, qui constituent les circuits magnétiques de l’induit. Les tôles sont maintenues serrées par des segments en fonte q 1 et q 2 et par des boulons.
Les parties en regard des deux couronnes sont munies de saillies n1 et n- dont le nombre est égal à celui des bobines de l’induit, soit 64, saillies entre lesquelles sont ménagés des espaces libres permettant d’assurer une bonne ventilation de l’alternateur.
Chaque couronne porte un induit à courant alternatif simple, et les deux induits que comporte l’alternateur sont décalés par construction d’un angle égal au quart du pas polaire, afin d’obtenir entre les tensions des deux enroulements induits une différence de phase d’un quart de période.
Du côté de l’entrefer, les tôles de l'induit sont percées d’entailles dans lesquelles sont logées 64 bobines de 10 spires chacune, en lames de cuivre de 3,5 mm (section de 133 mm2). Les 10 spires, logées dans une même entaille, sont divisées en deux groupes de 5 spires séparés par une cale triangulaire en bois paraffiné. Les bobines sont isolées des tôles par des tubes de micanite.
Les 64 bobines de chaque induit sont reliées en série et connectées entre elles par de petits boulons logés dans une gaine en ébonite. Ces connexions sont, en outre, protégées à l’extérieur par des couronnes évidées en bronze poli.
Chaque circuit induit a une résistance de 0,113 ohm à chaud.
Le diamètre extérieur de la carcasse de l’induit est de 6,80 m et son diamètre intérieur est de 5,515 m. L’entrefer est de 6,5 mm, ce qui donne, pour diamètre de l’inducteur aux épanouissements polaires, un diamètre île 5,502 m.
Fig. 49. — Groupe électrogène à courants diphasés de la maison J. Farcot.
Fig. 30. — Alternateur diphasé J. Farcot. — Détails de construction
La carcasse de l'induit a 0,98 m de largeur et chaque induit a une largeur utile de fer de 30 cm.
L'ensemble des deux induits complets pèse 60 tonnes.
Les carcasses sont soutenues par des semelles qui peuvent se déplacer sur deux chariots parallèlement à l’axe de la machine. Ce déplacement est obtenu, pour chaque chariot, par la manœuvre d’une vis agissant sur deux écrous, chacun de ces derniers pouvant être rendu solidaire de la carcasse correspondante. Grâce à ce dispositif, il est possible de faire avancer l'une des carcasses, puis de faire reculer l’autre, aiin de les séparer pour avoir accès aux bobines des induits.
Le moteur à vapeur, construit comme l’alternateur dans les ateliers de la maison Farcot, est du type à distributeur à déclic; les obturateurs d’échappement sont à éclipse, c’est-à-dire que, pendant leur mouvement, ils émergent dans le cylindre et s’éclipsent avant que le piston n arrive jusqu’à eux. Cette disposition réduit très notablement le volume des espaces nuisibles et procure une sérieuse économie de vapeur.
Tous les perfectionnements récents relatifs au mécanisme de distribution, augraissage, etc., ont été apportés à cette machine.
Le cylindre a un diamètre de 1 mètre, et la course du piston est de 1,35 m.
En marchant à condensation et avec une pression à l’admission de 7 kg par centimètre carré, la puissance de ce moteur est de :
900 chevaux effectifs avec une admission de 1/10 de la course du piston 1 300 — — — 2/10 —
La pompe du condenseur est placée en sous-sol et est commandée par une bielle articulée à la crosse du piston.
Le régulateur à force centrifuge agit sur les distributeurs en proportionnant automatiquement la durée de l’admission à la puissance absorbée par l'alternateur. Ce régulateur est muni d’un dispositif à tige filetée; sur cette tige on peut déplacer un écrou qui sert à faire varier à la main la vitesse que le régulateur doit maintenir constante. Ce dispositif est principalement utilisé lorsqu’on veut coupler en quantité plusieurs alternateurs actionnés chacun par un moteur distinct.
A L TERNA TE U RS TRIERA SÉS GROUPE N° 4
COMPAGNIE DE FIVES-LILLE DE PARIS [ATELIERS DE FIVES-LILLE (NORD) ET DE GIV0RS (RHONE)]
Ce groupe électrogène est constitué par un moteur à vapeur horizontal compound actionnant directement un alternateur triphasé de 800 kilovolts-ampères à la vitesse angulaire de 79 tours par minute.
La tension étoilée est de 2200 volts et la fréquence de 50 périodes par seconde.
L’inducteur mobile, de 5,986 m de diamètre extérieur, sert de volant au moteur à vapeur 51). 11 est constitué par une couronne en fonte en deux pièces, de 5,560 m de diamètre et de 650 mm de largeur, reliée par huit bras au moyeu claveté sur l’arbre. Sur cette couronne sont montés radialement 76 noyaux polaires, de 213 mm de hauteur, formés de feuilles de tôle de 1 mm d’épaisseur réunis par des rivets [fit). 52 et 53). Chaque noyau est, en outre, traversé, dans toute sa longueur, par une barre d’acier de section rectangulaire, entrée de force et munie à chaque extrémité d'un écrou qui maintient le noyau; ces écrous sont engagés par l’intérieur de la jante du volant qu’ils traversent complètement. Les noyaux polaires sont soigneusement ajustés
Fig. 51. — Alternateur triphasé de la Compagnie de Fives-Lille. — Détails de construction.
L’ÉLECTRICITÉ A L’EXPOSITION sur la périphérie du volant et tout déplacement est rendu impossible grâce à des goujons vissés dans la jante et dont l’extrémité opposée s’engage de 5 mm dans des trous pratiqués à la base du noyau. L’entrefer étant de 7 mm, il est facile de retirer les deux vis qui maintiennent chaque noyau polaire pour le démonter latéralement sans toucher à la carcasse de l'induit. Le remplacement d'une bobine inductrice avariée peut, par conséquent, être effectué sans aucune difficulté ; de même il suffit d’enlever deux ou trois bobines inductrices pour pouvoir accéder facilement aux bobines de l’induit.
Les bobines inductrices, roulées sur une carcasse en laiton fondu et isolée intérieurement, sont maintenues parles rebords des pièces polaires. Chacune d'elles comporte 155 spires de fil isolé, réparties en 5 couches de 31 spires. Le fil nu a un diamètre de 4,7 mm ; avec son enveloppe isolante il a 5,2 mm de diamètre.
Les 76 bobines inductrices sont montées en deux groupes de 38 bobines en série, les deux groupes étant reliés en parallèle.
La résistance à chaud du circuit inducteur est de 3,06 ohms environ.
Le poids de l' inducteur-volant est d’environ 35 tonnes.
Le courant d’excitation est fourni, sous 220 volts, par une dynamo indépendante et amené au circuit inducteur de l’alternateur par l'intermédiaire de frotteurs et de deux bagues isolées montées sur l’arbre du moteur. -
L'induit de l'alternateur est constitué par une carcasse en fonte de 7,400 m de diamètre extérieur et de 0,700 m de largeur, divisée en quatre pièces reliées entre elles par des joints verticaux et horizontaux ; ces pièces forment par leur réunion une couronne à l’intérieur de laquelle sont montées les tôles du noyau de l’induit qui a 6 m de diamètre d’alésage. La carcasse repose sur les plaques de fondation par l'intermédiaire devis de calage qui permettent d’oblenir un centrage précis ; ses dimensions sont calculées pour éviter toute déformation et toute vibration.
(iltüUPES ÉLECTUOGÈNES A CO L K A NT S A LT EltN AT i FS 2-71
Le noyau \fig. oi) est formé de fouilles de tôle de 0,5 mm d’épaisseur, isolées rime de l'autre par interposition de papier de soie et découpées en segments. Ce noyau feuilleté, de 270 mm de
F ai. — Alternateur triphasé de la G" de Fives-Lille. — Détails de l'inducteur.
Fin, .71. — Alternateur de la G"' de Fives-Lille. —
Détails de l'induit.
L’ÉLECTRICITÉ A L’EXPOSITION largeur, est maintenu dans la carcasse, eulre un rebord venu de fonte et des segments amovibles, par des tiges filetées qui le traversent. La distance entre ces tiges et le bord extérieur du noyau est très faible, afin qu’il ne passe pour ainsi dire aucun flux derrière ces tiges ; dans ces conditions, il a paru inutile de les isoler, ce qui simplifie la construction tout en rendant l’ensemble plus solide.
Les segments du noyau sont percés de trous qui, après juxtaposition des tôles, forment des encoches dans lesquelles on place des tubes en micanite destinés à recevoir l’enroulement.
Ces encoches, au nombre de 456, ont 29 mm de hauteur et 15,2 mm de largeur. L’induit comporte 114 bobines, soit 58 bobines par phase. Chaque bobine occupe 4 encoches.
L’enroulement est fait avec du fil isolé ayant 3,9 mm de diamètre, lorsqu’il est nu, et 4,4 mm avec son enveloppe isolante ; il comprend 4 fils groupés en parallèle. Chaque encoche reçoit 10 fils.
La résistance à chaud est de 0,0778 ohm environ par circuit.
Les trois circuits sont montés en étoile.
Les extrémités des bobines sont recouvertes de rubans isolants et protégées contre les chocs par des couronnes ajourées en fonte, fixés sur des rebords faisant corps avec la carcasse.
Trois bornes, placées sur le côté de l'alternateur et à sa partie inférieure, servent de prise de courant.
Le moteur à vapeur, d'une puissance de 1 200 chevaux indiqués, avec une pression à l’admission de 9 kg : cm2 et à la vitesse angulaire de 79 tours par minute, est du type compound à deux cylindres horizontaux.
Le cylindre de haute pression a 700 mm de diamètre et celui de basse pression, 1 300 mm; la course commune des pistons est de 1,40 m. Ces deux cylindres sont pourvus d’enveloppes de vapeur. •
La distribution est du genre Corliss; l’admission peut varier de zéro à 45 0/0 dans le cylindre de haute pression et de 12 à (î() 0/0 dans celui de basse pression. Le degré d’admission, dans chacun des cylindres, est déterminé par le régulateur à force centrifuge. Les deux régulateurs sont identiques, tournent à la même vitesse et ont leurs manchons reliés par un arbre transversal qui leur assure des déplacements identiques.
Le moteur fonctionne à condensation; le condenseur à injection et la pompe à air verticale sont installés dans le sous-sol. La pompe est actionnée par un balancier, commandé lui-même par la crosse du piston du cylindre de basse pression.
M. A. GRAMM0NT DE PONT-DE-CHÉRUI (ISÈRE) ET MM. PIGUET ET C" DE LYON (RHÔNE)
Ce groupe électrogène {fig. 55) est constitué par un alternateur triphasé, type-volant, actionné directement par un moteur à vapeur horizontal monocylindrique pouvant développer 1 000 chevaux effectifs.
L alternateur peut fournir 600 kilovolts-ampères à la vitesse angulaire de 93,75 tours par minute et débiter 144 ampères par phase sous une tension étoilée de 2 400 volts.
La fréquence est de 50 périodes par seconde.
L’inducteur mobile a été calculé pour servir en même temps de volant au moteur à vapeur qui actionne l’alternateur.
Il se compose d un lourd volant en fonte à six bras doubles, fondu en deux pièces et clavelé sur 1 arbre du moteur. Les deux parties du volant sont réunies par des frottes posées à chaud sur le moyeu et par des clavettes en acier chassées dans les œils de brides de même métal noyées dans la jante.
Sur le moyeu du volant sont fixés les deux cercles en cuivre, isolés de la masse, sur lesquels appuient les frotteurs qui amènent le courant d’excitation.
Les pôles, alternativement nord et sud , sont au nombre de 64. lis comportent un noyau cylin-
Fig. Ko. — Groupe électrogène à courants triphasés Grammont-Piguet.
cl ri que, ayant I G."» mm de diamètre et une pièce polaire rectangulaire de 135 mm de largeur et de 235 mm de longueur venue de fonte avec le noyau ; le tout est en acier coulé. Le pied cylindrique de chaque noyau pénètre dans un logement de quelques millimètres de profondeur fraisé à l'extérieur de la jante (fifj- 56). Une forte vis, traversant la jante, pénètre à l'intérieur du noyau, (pii se trouve ainsi solidement assujetti. Un dispositif spécial empêche tout desserrage de la vis autrement qu’à l'aide d’une clé.
Les bobines inductrices sont formées de 70 spires de ruban de cuivre, roulé sur champ; ce ruban a 19 mm de largeur et 3 mm d’épaisseur. Les spires sont isolées l’une de l’autre par du papier; l’isolement ainsi obtenu est largement suffisant, car les bobines étant reliées en série, la différence de potentiel entre deux spires consécutives atteint à peine 0,02 voit. La spire extérieure est maintenue par une cuvette en bronze échancrée et bloquée contre la pièce polaire.
La résistance à chaud du circuit inducteur est de 0,825 ohm.
La section de la jante du volant a été déterminée de façon à augmenter le moment d'inertie autant que cela était possible. Ce moment d’inertie est tel que les variations instantanées de
vitesse angulaire, dans un tour, n'atteignent pas de la valeur normale.
La largeur de la jante est de 430 mm et le diamètre de l'inducteur, à l’extrémité des pièces polaires, est de 4,980 m. La distance axiale entre deux pôles, mesurée à la périphérie, est de 246 mm. L’entrefer est de 7 mm.
Le courant d'excitation, d'une intensité normale de 80 ampères sous 120 volts, peut atteindre au besoin 140 ampères.
L’induction dans les noyaux polaires atteint 12 000 gauss.
L'induit fixe est formé d'un tambour en fonte entretoisé extérieurement par trois anneaux parallèles. De nombreuses nervures ajourées consolident cet ensemble et facilitent la circulation de l'air. La carcasse ainsi constituée a été judicieusement étudiée et est tout à fait indéformable, grâce au grand moment d’inertie superficiel de la section.
Le noyau de l’induit comporte trois couronnes de tôles formées de segments chevauchés et dont les anneaux élémentaires sont isolés au papier. Deux séries de cales séparent les couronnes qui sont ainsi parfaitement aérées. La première couronne s’appuie contre un talon circulaire venu de fonte avec le tambour. La troisième couronne maintient les autres et se trouve serrée par une cornière annulaire en acier coulé. Un grand nombre de boulons, isolés du noyau, entretoisent le tout et rendent cet ensemble très rigide.
Le diamètre d'alésage du noyau est de 5 m ; sa largeur totale est de 28 cm, la largeur réelle étant de 25 cm et l’espace occupé par chaque canal de ventilation étant de 15 mm.
Du côté de l’alésage, le noyau porte 192 entailles, soit 64 par phase; leur profil est un rectangle terminé par une partie demi-circulaire. La partie convexe est tournée vers l’entrefer; cette disposition donne aux dents du noyau une forme rationnelle qui rend l’induction sensiblement uniforme.
Chaque bobine de l'induit se compose de sept spires de câble formé de 37 fils de 1,5 mm de diamètre.
Les trois circuits sont montés en étoile et la résistance de chacun d’eux, comprenant 32 bobines reliées en série, est de 0,1 ohm.
Il faut environ 10,60 m de câble par bobine, et la section réelle de ce câble est de 65,4 mm'2.
Le poids du cuivre de l’induit est de 590 kg.
Les spires sont logées dans des tubes de carton, garnis de micanite, glissés dans les entailles cl préalablement essayés sous une tension de 20 000 volls.
L’ensemble de l'induit repose sur des chariots par l'intermédiaire de deux chaises solidement boulonnées.
La répartition des pertes d’énergie, exprimées en watts, dans les divers organes de cet alternateur, est la suivante :
