ET RICHEM0ND, DE PANTIN (SEINE

L’alternateur triphasé de ce groupe est commandé par un moteur à vapeur horizontal compound, marchant à condensation et pouvant développer 1250 chevaux [fig. 72 et 76).

L’alternateur {/îg. 73) est du type volant; il a une puissance de 800 kilovolts-ampères à la vitesse angulaire de 94 tours par minute et fournit des courants triphasés à la tension étoilée de 2200 volts La fréquence est de 50 périodes par seconde, le nombre de pôles étant de 64.

Le volant inducteur {fig. 7 4 et 75) est constitué par une couronne en fonte reliée par huit bras au moyeu fixé sur l'arbre du moteur à vapeur. Sur la jante de cette couronne sont placés radialement les 64 noyaux polaires en acier coulé; ces noyaux sont maintenus par de fortes vis.

Les bobines excitatrices, couplées en série, sont formées de 50 spires de ruban de cuivre de 104 mm de largeur (correspondant à la hauteur des noyaux polaires) et de 0,8 mm d’épaisseur. Ces spires sont isolées par interposition de toile huilée. Le poids du cuivre de l’inducteur est de 2100 kg.

Le diamètre à l'extrémité des pièces polaires est de 5,678 m; la vitesse tangentielle est donc de 20 m par seconde.

L’excitatrice est une dynamo à 12 pôles, d’une puissance de 16 kilowatts, excitée en dérivation et pouvant débiter 140 ampères sous 110 volts. L'induit, du type en tambour avec enroulement multipolaire, est calé sur l’arbre du moteur entre l’alternateur et un des cylindres de la machine.

L’induit fixe de l'alternateur est formé d'une carcasse annulaire en fonte en deux pièces et d’une couronne feuilletée, en tôles de 0,5 mm d’épaisseur isolées au papier, constituant le noyau et ayant 6 m de diamètre intérieur. L’entrefer est de 11 mm.

Le noyau est fixé à la carcasse au moyen de boulons. Une des faces de ce noyau s’applique contre une joue venue de fonte avec la carcasse et, sur la face opposée, est appliquée une couronne en fonte.

L'ÉLECTRICITÉ A L’EXPOSITION L ensemble de 1 induit repose sur les fondations, au niveau du sol, par les semelles dont est pourvue la carcasse aux deux extrémités de son diamètre horizontal et par sa partie inférieure sur un dé fixé au fond de la fosse. Ces points d’appui sont pourvus de coins permettant un centrage facile de l’induit.

JS

cb

bO

Ch

l"e noJau porte 384 rainures fermées, pratiquées sur son pourtour intérieur. Chacun des trois circuits, montés en élode, comprend 64 bobines de 3 spires chacune. Ce bobinage est isolé soigneusement du fer du noyau à l’aide de tubes de micanite.

Fio. 73.

— Alternateur triphasé delà Société « Elecliicilé et Ityùf nlic;i:c t.

L’ÉLECTRICITÉ A L’EXPOSITION Le. poids tolal de l'induit fixe est de 20 tonnes.

Le moteur à vapeur, avec distributeurs du système Lofer, est à vilesse constante quelle que soit la charge, grâce au système spécial de régulateur dont il est muni.

Fig. 75. — Alternateur triphasé de la Société «Électricité et Hydraulique». — Détails de construction.

Le grand cylindre a 1 m de diamètre et le petit cylindre 0,65 m; la course des piston? est de 1 ,30 m.

L allernaleur a son inducteur, servant de volant, clavelé sur l’arbre du moteur entre les deux cylindres.

Fig. 7G. — Groupe électrogène à courants triphasés Société « Electricité et Hydraulique » —

Wcvher et Itiehemond.

(. H U U P ES E LECT UOGENES A COURANTS A L T E 11 NATIFS

ÜKOUPE N° 13

MAISON BREGUET DE PARIS ET MM. DSLAUNAY-BELLEVILLE ET C- DE SAINT-DENIS (SEINE)

L’alternateur triphasé, système Boucherot, est actionné directement par un moteur à vapeur à grande vitesse, système Belleville.

Cet alternateur a une puissance de 1 EDO kilovolts-ampères et peut débiter, à pleine charge, 220 ampères par phase sous une tension étoilée de 2 200 volts.

La fréquence est de 50 périodes par seconde, le nombre de pôles étant de 24 et la vitesse angulaire de 250 tours par minute.

Fig 17. — Groupe clcclrogéne à courants triphasés Bréguct — Delaitnay-Bclleville.

L’excitatrice est d’un système spécial; son induit est mobile et clavelé sur un arbre placé dans le prolongement de celui du moteur. Les deux arbres sont reliés par les tocs de plateaux d’accouplement formant joint articulé, mais non élastique. L’alternateur et l’excitatrice sont montés de part et d’autre du moteur et tournent synchroniquement.

L’excitatrice est dite dynamo à enroulements sinusoïdaux ; elle est complétée par un transformateur de compoundage. Ce transformateur a pour objet de survolter le ou les courants d’excitation de la dynamo excitatrice. 1 .a combinaison de cet ensemble permet de maintenir aulomatiquement constante la tension aux bornes de l’alternateur, quelque soit le débit et quel que soit le facteur

Inducteur de l'alternateur Boucherot. — Détails de construction.

GROUPES ÉLECTROGÈNES A COURANTS ALTERNATIFS de puissance du réseau qu’il alimente, à condition toutefois que la vitesse angulaire reste constante et que chaque phase ait une charge égale.

L’inducteur volant [fig. 78) se compose d’un volant en fonte dont la jante est reliée par six hras au moyeu claveté sur l’arbre du moteur. La jante porte les couronnes de tôles constituant le noyau de l'inducteur; ces couronnes, au nombre de quatre comme dans l’induit, sont séparées par des cales évidées et maintenues, sur chaque face, par des joues en acier qui servent en même temps à les serrer et à les centrer par rapport au volant. A cet effet, un certain nombre de goupilles coniques, vissées dans les joues, pénètrent dans la jante du volant. Cette jante porte trois bossages circulaires et équidistants, de 5 cm de largeur, sur lesquels reposent les couronnes

Fig. 79. — Découpage des tôles de l’induit et de l’inducteur de l’alternateur Boucherot.

de tôles sans interposition d’isolant. L’ensemble des couronnes de tôles et des joues est maintenu par des boulons ; ce mode de montage, très simple et très robuste, est représenté à plus grande échelle sur la droite de la figure 78.

Le noyau de l’inducteur porte à sa périphérie 192 entailles demi-fermées qui reçoivent le bobinage d’excitation. Cet enroulement comporte deux circuits indépendants ayant 24 pôles et permettant d’exciter l’alternateur avec des courants diphasés de basse fréquence engendrant des champs tournants. Ce mode d’excitation est utilisé lorsque l'alternateur fonctionne en panchrone ou en génératrice asynchrone. Lorsqu’il doit fonctionner comme génératrice synchrone, ce qui est le cas à l’Exposition, on n’utilise qu’un des circuits en l’excitant par du courant continu. Le ou les courants d’excitation sont amenés à l’inducteur par l’intermédiaire de bagues sur lesquelles appuient des frotteurs.

La figure 79 montre le mode de découpage des segments de tôles de l'induit et de l’inducteur.

Fig. 81). — Induit de l'alternateur Boucherot. — Détails de construction.

GUOLPES ÉLECTHOGÈNES A CO I U A N T S ALTERNATIFS

L ent refer étant seulement de 4,5 mm et l'inducteur étant monté en porte-à-faux sur l'arbre du moteur, on a prévu un dispositif spécial assurant la conservation du centrage. A cet effet, la carcasse de l’induit a été rendue solidaire de l'inducteur au moyen de coussinets dont les paliers sont supportés par cette carcasse, disposition que l'on retrouve sur l'excitatrice ifiy. 86). De i liaque côté de la carcasse de l’induit fixe se trouve solidement boulonnée une flasque en fonte supportant, du côté extérieur, le palier de centrage.

Les coussinets de l'alternateur sont relativement courts, puisqu’ils n ont à résister qu'à de faibles réactions.

L'induit fixe de l'alternateur est constitué par une carcasse annulaire en fonte, en deux pièces réunies par des boulons et des goupilles de repérage. La moitié inférieure de celte carcasse est munie de deux solides semelles, venues de fonte, qui reposent sur le massif des fondations {fi g. 80).

L'intérieur de la carcasse est garni de bossages et de deux cloisons circulaires servant de support aux tôles du noyau.

Le noyau est formé de quatre paquets de tôles, en forme de couronne, ayant 2,60 ni de diamètre extérieur. Des cales en bronze nervurées séparent les couronnes et ménagent entre elles trois intervalles de I 4 mm destinés à assurer une bonne ventilation. Chaque anneau élémentaire des couronnes est formé de 12 segments découpés dans des feuilles de tôle de 0,4 mm d’épaisseur et de la qualité dite extra-douce. Les tôles sont simplement isolées au papier et les segments placés bout à bout: les joints sont chevauchés.

Les couronnes ainsi constituées reposent sur les bossages de la carcasse par l’intermédiaire de plaques minces qui isolent le noyau de la niasse. Deux grands anneaux en acier servent de joues de serrage et sont appliquées de part et d'autre du noyau; les couronnes se trouvent maintenues par des boulons isolés traversant les joues et les tôles.

Le bord intérieur du noyau, du côté de l'entrefer, porte 444 entailles demi-fermées. L'enroulement est triphasé avec couplage en étoile et ne présente rien de particulier.

Avant de décrire l’excitatrice sinusoïdale et son transformateur survolteur, il est indispensable d’en donner sommairement la constitution et le fonctionnement.

Cette dynamo peut fournir soit du courant continu, soit des courants alternatifs et cela, par une simplé modification de la vitesse angulaire relative de son induit et des champs tournants qui produisent son excitation.

L’inducteur est fixe et est formé d'un stator de moteur à champ tournant. Les entailles dont esl muni son noyau reçoivent un ou plusieurs enroulements, suivant que l’alternateur auquel il doit fournir le courant d’excitation est destiné à produire du courant alternatif simple ou des courants polyphasés.

A l'Exposition, l’alternateur fournissant des courants triphasés, le stator de l'excitatrice comporte donc un enroulement triphasé.

L’induit de l’excitatrice est constitué par un anneau de tôles R (fg. 81 j tournant a l'intérieur du stator; il est muni de deux enroulements distincts logés dans les entailles ménagées sur son noyau. Les sections sont analogues à celles d'un anneau Gramme; celles de rang pair constituent un des circuits de l’enroulement diphasé; celles de rang impair appartiennent à l’autre circuit. Toutefois les diverses sections ont un nombre de spires qui diffère d'une section à la suivante dans un même circuit, ce nombre de spires variant d’après une loi sinusoïdale, d’où le nom de dynamo à enroulements sinusoïdaux donné à cette machine.

Les sections sont reliées entre elles et à un collecteur d’après l'ordre suivant :

Fig. 81. — Principe de la dynamo à enroulements sinusoïdaux.

Une seclion telle que B 81), faisant partie du premier enroulement et ayant :

- cos A? spires

est relice en série avec une section telle que C, appartenant au second enroulement et ayant

— sin As spires.

L'entrée de la section B est reliée à une lame du collecteur et la sortie de la seclion C aboutit à la lame suivante.

Les figures 82 et 83 montrent deux schémas d’enroulement d'induit à 16 sections, bobinés d’après cette méthode dans l’hypothèse d’un système inducteur bipolaire; les sections reliées en série sont alors toujours décalées de 90°.

Fig. 82.

Enroulement d’induit pour excitatrice d'un alternateur simple.

Fig. 83. — Enroulement d'induit pour excitatrice d’alternateur polyphasé.

Le schéma de la figure 82 représente l’enroulement d’un induit d’excitatrice pour un alternateur simple, le stator de cette excitatrice n’ayant qu’un seul enroulement. Celui de la ligure 83 s’applique à l'excitatrice d’un allernateur polyphasé et nécessite un stator à deux ou trois enroulements.

L’induit de cette excitatrice spéciale tourne dans un sens donné avec une vitesse angulaire ü et est placé dans un champ inducteur tournant dans le même sens avec une vitesse angulaire c».

Si - est un rapport simple tel que 1, 2, 3, etc.; — 1,-2, — 3, — etc.; -i ,-p etc., on peut

obtenir un courant continu aux balais, à la condition de leur donner, sur le collecteur, une position convenable. Si ^ n’est pas un rapport simple, il se produira de véritables battements

et la tension aux balais, convenablement placés l’un par rapport à l’autre, sera alternative. La fréquence, déterminée par le nombre de battements, pourra être aussi faible qu'on le voudra.

La figure 84 représente une excitatrice sinusoïdale avec son inducteur à champ tournant et son induit à enroulements diphasés sinusoïdaux.

Soient l’angle que font les balais de polarité contraire, placés en A et en A' sur le collecteur [fig. 81), et

Q, la vitesse angulaire de l’induit ;

GKOÜPES ELECTUOGEAES A CUEUAMTS ALTERNATIFS

(o, la vitesse angulaire du champ tournant inducteur;

(Si Ci et w sont de même signe, les sens de rotation sont les mêmes.) e, un coefficient dépendant de l’intensité du champ tournant inducteur ;

0, l’angle occupé par une des sections ayant le maximum de spires; n, ce nombre maximum de spires;

&, l’angle que fait une section avec un diamètre pris pour origine ;

A, un coefficient numérique.

Le nombre de spires par section du premier enroulement suit la loi sinusoïdale et l'expression :

f œï — — cos ktç>

fait connaître le nombre de spires pour une section quelconque distante de l’axe pris pour origine (une ligne de balais) d’un angle égal à (p.

Pour le deuxième enroulement, on aura :

/“2(?)=£ sin bf.

Sans entrer dans le développement des calculs, il suffit d’indiquer qu’en donnant aux balais un écart angulaire :

on obtiendra un courant débité sous une tension école à :

„ 2 ne o> — ü

E — jj~ • | j • cos (co + Al i) t.

Si la relation qui lie les vitesses angulaires du champ inducteur et de l’induit satisfait à l’expression :

w [llfj

l’équation II devient :

qui, simplifiée, est :

r 2 ne — A'ü — Q

E = ~ïj - /~+T" ' c°s(-A'Ü + A12j/,

E^=fÛ*

Il VJ

Les termes périodiques ayant disparu, la tension E est continue.

Le coefficient h peut avoir toutes sortes de valeurs. Si l’on fait k = 0, l'expression M = — kü s’annule, le champ tournant inducteur est fixe dans l’espace et l’excitatrice fonctionne comme une dynamo à courant continu. Cette hypothèse n’est réalisable qu’à la condition de faire tourner la carcasse inductrice en sens contraire du champ tournant qu’elle développe et avec une vitesse o>' = — w. L’excitatrice actuelle n’est pas établie pour réaliser cette condition.

Lorsque k = 1, on a m = — Q. L induit e( le champ inducteur tournent avec des vitesses égales et de sens contraires ; le courant recueilli aux halais est continu si l’écart angulaire des balais de polarité contraire est :