POLES
en pour cent
Diamètre
Largeur
Chevaux
mm
mm
L'inducteur de ces machines est constitué par une couronne en acier coulé portant intérieurement des pôles radiaux venus de fonte avec la couronne; celte dernière est en deux pièces réunies par des boulons. Les noyaux des bobines inductrices sont ronds et munis de trois fentes radiales qui ont pour objet d’augmenter la réluctance du circuit magnétique emprunté par le flux de réaction d’induit.
L’induit a son enroulement en tambour formé de barres et est du type ondulé ou bouclé en série, en parallèle ou en série parallèle. Le collecteur est formé de lames de cuivre dur, isolées au mica, et les balais sont en charbon. La position des balais est invariable, quel que soit le débit de la machine qui fonctionne sans étincelles.
Trois dynamos de cette série figuraient à l'Exposition : une de 20 k\v, une de 40 kw et une de 80 kw; cette dernière accouplée directement à un moteur du type pilon, construit également par la maison Breguet.
Fio. 20. — Dynamo Breguet, type K de 40 kw.
Dans les machines de la série K, la plaque de fondation, évidée en son milieu, porte les paliers venus de fonte ; ces paliers sont au nombre de deux dans les dynamos de 20 à 100 kw et de trois dans celles dont la puissance est de 132 à 240 kw.
La dynamo de20kw sous 110 volts, à la vitesse angulaire de 900 tt m, a les tôles du noyau de l'induit montées sur un croisillon en fonte; ce noyau a 340mm de diamètre extérieur, 140 mm de diamètre intérieur ; les tôles ont 0,5 mm d’épaisseur. L’enroulement en tambour est du type ondulé en quantité. Les noyaux des bobines inductrices sont venus de fonte avec la couronne et, une fois les bobines mises en place, on visse les épanouissements polaires.
Les principales données de la dynamo de 40 kw {fig. 20) sont les suivantes :
Induit :
Diamètre extérieur des tôles . ; . 460 mm
— intérieur — . 220
Largeur du noyau . 260
Épaisseur des tôles . 0,5
Entailles ouvertes de 38mm de profondeur sur 8 mm de largeur, nombre . 60
Barres de cuivre de 16 mm X 2 mm, nombre . 240
Nombre de barres par entaille . 4
— de lames du collecteur . 60
MACHINES D YN AMO-É LETCTRIQ UES A COURANT CONTINU
Diamètre du collecteur . 250 mm
Largeur du collecteur . ISO —
Vitesse tangentielle de l’induit . 17 m: seconde
Vitesse angulaire . *00 t : in
Inducteur :
Nombre de pôles ronds de 24 cm de diamètre . 4
Alésage polaire . 472 mm
Entrefer . . 6
Arc polaire . 60°
Nombre de spires par électro (fil de 2,4 mm) . 850
Le groupe électrogène (le HO kw comporte une dynamo de la série K fonctionnant à vitesse réduite et un moteur à vapeur compound type pilon pouvant développer 130 chevaux à la vitesse angulaire de 330 1 : m.
Les tiroirs de distribution des deux cylindres, haute et basse pression, sont cylindriques et la course des pistons est de 200 mm.
Le moteur commande la dynamo par l’intermédiaire d’un plateau d’accouplement élastique.
La dynamo fournit normalement 800 ampères sous 82 volts et, en surcharge, l 000 ampères sous 83 volts.
Les dimensions d’encombrement de ce groupe électrogène très employé dans la marine sont les suivantes :
Longueur Largeur .
Hauteur .
L’induit a un noyau en tôles de 780 mm de diamètre extérieur, de 340 mm de diamètre intérieur et de 280 mm de largeur. Il porte 84 entailles de 10 mm de largeur et de 42 mm de profondeur ; chaque entaille contient 4 barres de cuivre de 18 mm X 3 mm et l’enroulement est du type en tambour ondulé en parallèle. Le collecteur comporte 84 lames.
L’inducteur a six pôles ronds de 456 mm2 de section avec trois fentes radiales de 20 mm destinées à diminuer la réaction d’induit.
Chaque bobine inductrice a 474 spires en fil de 3,5 mm. Les six électros sont groupés par trois en deux séries parallèles. L’entrefer est de 7 mm et l’alésage polaire de 794 mm.
L’inducteur a, en outre, un enroulement série qui le rend hypercompound.
Le régulateur centrifuge du moteur à vapeur est muni d’un isochronisateur électrique qui mérite d’être signalé.
Le régulateur à force centrifuge a ses masses M [fig. 21) disposées dans le volant du moteur. Le manchon du régulateur agit par le levier L sur la soupape équilibrée S qui sert à faire varier la pression de la vapeur à l’admission. A l’action du régulateur est opposée celle d'un ressort en boudin R que l’on peut tendre plus ou moins en agissant sur le volant Y. Dans le moteur exposé, la vitesse angulaire à vide est réglée à 350t:m; à pleine charge, si on abandonne le régulateur à lui-même, la vitesse diminue et se maintient à 330 1 : m. On peut ramener la vitesse à 350 1 : m, tout en conservant la stabilité donnée par le régulateur pour 330 t : m, en exerçant sur le levier L un effort additionnel indépendant du régulateur. On peut y arriver en agissant à la main sur le volant Y et en faisant aussi varier la tension du ressort R. L’isochronisateur électrique se compose simplement d’un solénoïde dont le noyau, attelé directement sur le levier L, agit sur celui-ci et complète automatiquement l’action du régulateur.
Fig. 21. — Régulateur du moteur à vapeur Breguet.
La maison Breguet avait également exposé une dynamo à tension différentielle du système E. Lanhoffer.
On sait que la tension disponible aux bornes d'une dynamo à courant continu n’est pas susceptible de variations très étendues. Si l’on fait croître le flux inducteur en augmentant le courant d’excitation, on se trouve bientôt limité par la saturation magnétique, le flux tendant vers une valeur finie lorsqu’on augmente indéfiniment les ampères-tours inducteurs. Si, au contraire, on cherche à diminuer la tension par réduction de l’excitation, des étincelles se produisent et la commutation ne se fait plus que dans de mauvaises conditions. Le coefficient d’élasticité de tension d'une dynamo, dans des conditions données de vitesse angulaire et de débit est le rapport des tensions extrêmes pour lesquelles le fonctionnement reste suffisamment acceptable. Dans la pratique, ce coefficient ne dépasse pas généralement 1,5, c’est-à-dire qu’une dynamo de 120 volts, par exemple, pourra fonctionner convenablement entre 100 et 150 volts, lorsque à sa vitesse normale elle débitera le courant maximum.
Dans la dynamo différentielle imaginée par M. E. Lanhoffer, la tension maximum disponible est bien encore limitée par la saturation magnétique, mais la tension minimum peut devenir très faible sans qu’il en résulte d’inconvénients au point de vue de la commutation, et le coefficient d’élasticité peut dépasser 5, ce qui est un résultat remarquable.
Le fonctionnement de cette dynamo repose sur la possibilité de développer plusieurs forces électromotrices distinctes dans les diverses parties des spires d'un induit.
Si l’on considère un conducteur dans lequel sont produites plusieurs forces électromolrices, la tension entre les extrémités de ce fil sera égale à la somme algébrique des tensions élémentaires qui s’ajouteront ou se retrancheront suivant leurs signes respectifs. Pour pouvoir développer simultanément des forces électromotrices différentes dans un même conducteur, il faut que les diverses parties de ce conducteur se déplacent dans des champs magnétiques indépendants. Pratiquement, deux champs inducteurs sont suffisants et la dynamo différentielle se compose de deux dynamos ordinaires placées dans le prolongement l une de l’autre, de manière à avoir un arbre commun pour les deux induits. Les noyaux induits sont séparés, calés sur le même arbre et tournent chacun dans l’alésage polaire de leur système inducteur; le bobinage de l’induit est disposé de manière que ses diverses spires embrassent à la fois les deux noyaux. 11 s’ensuit qu’une spire donnée est soumise à l’induction de deux flux indépendants qui agissent chacun séparément. Lorsque ces flux sont de même sens, les forces électromotrices s'ajoutent et la dynamo double fonctionne comme une seule dynamo ; lorsque, au contraire, les flux sont de sens contraires, les forces électromotrices se retranchent et peuvent même s’annuler complètement. La dynamo fonctionne alors en différentiel. Enfin, si l’un des flux est nul, tout se passe comme s’il n’y avait qu’une seule dynamo.
La figure 22 représente schématiquement la disposition de la dynamo Lanhoffer. Considérons les pôles inducteurs N, S et le noyau d’induit A,, puis l’inducteur VV' et le noyau d’induit A, et une spire de l’enroulement xyzu.
Soient E la force électromotrice développée par les pôles N, S et E' celle due à l’action des pôles V, V'. Supposons que l’excitation des pôles N, S soit constante et que, par suite, E soit invariable et dirigée, à un instant donné, dans la direction des flèches f, f. E' étant la force électromotrice maximum que peut développer l'inducteur V V', on conçoit que la force électromotrice résultante dans la spire considérée puisse avoir toutes les valeurs comprises entre E -f- E' et
Fig. 22. — Disposition schématique de la dynamo Lanhotler.
MACHINES DYNAMO-ÉLECTRIQUES A COURANT CONTINU
E — E'. Une valeur quelconque, comprise entre ces limites, dépendra du sens et de l’intensité du courant d’excitation dans les bobines inductrices Y, V'.
Si E' est positif, c’est-à-dire de même signe que E, le côté VA.2V' agira comme survolteur (sens de la flèche f") ; inversement, si E' est de sens contraire à E, le côté VA 2V' jouera le rôle de dévolteur (sens de la flèche f). Le rapport des sections des pôles NS et VV' détermine la relation entre E et E maximum ; il fixe, par suite, les limites entre lesquelles on peut faire varier la tension disponible au collecteur.
La dynamo différentielle Lanhoffer, avec ses deux circuits magnétiques distincts, se comporte, au point de vue de sa puissance maximum, comme une dynamo dont le circuit magnétique serait équivalent à l’ensemble des deux circuits inducteurs. Les manœuvres nécessaires pour faire varier la tension aux balais consistent simplement à agir sur un rhéostat muni d’un inverseur et placé dans le circuit des électros V, Y'; ce côté de la machine se nomme côté compensateur. L’excitation du circuit inducteur NS, devant être constante, est obtenue, soit par line source extérieure, soit de préférence par un enroulement induit spécial bobiné exclusivement sur le noyau A, ; dans ce dernier cas, la dynamo est auto-excitatrice, l’enroulement induit supplémentaire fournissant l’excitation des deux séries d’électros inducteurs.
Cette dynamo peut également être construite pour fonctionner comme transformatrice à courant continu, dont le rapport de transformation serait variable entre des limites très éloignées; dans ce cas, au lieu d’être entraînée mécaniquement, la dynamo est conduite électriquement et transforme le courant qui lui est fourni sous tension constante en un courant dont la tension peut varier à volonté. A cet effet, il suffit de placer sur le noyau d’induit A, un enroulement de moteur, aboutissant à un second collecteur dans lequel passe le courant venant du réseau de distribution qui fournit, en outre, le courant d’excitation. L’enroulement ordinaire de la dynamo, aboutissant au premier collecteur, est bobiné sur les deux noyaux et débite le courant transformé dont la tension peut être modifiée en agissant sur le rhéostat muni d’un inverseur qui règle l’excitation des électros compensateurs Y, V'.
Compagnie de Fives-Lille. — Parmi les dynamos exposées parla Compagnie de Fives-Lille, nous citerons trois des principaux types :
La première est une dynamo de 36k\v, débitant 300 ampères sous 120 volts à la vitesse angulaire de 750 t : m.
Le système inducteur est constitué par une carcasse en acier coulé, divisée en deux parties et ayant 1,013 m de diamètre extérieur et 0,180 mm de largeur. Les noyaux polaires, au nombre de 4, sont venus de fonte avec la carcasse et ont une section rectangulaire de 18 cm sur 15 cm ; les pièces polaires sont en fer et rapportées. Les bobines inductrices, en fil de 2,2 mm de diamètre, comportent chacune 1 085 spires ; elles sont montées en série.
Le diamètre d’alésage est de 448 mm et l’entrefer de 5,5 mm.
Le noyau d’induit, constitué par un anneau de tôles isolées, est monté sur un croisillon en fonte fixé sur l’arbre. Ce noyau est lisse et l’enroulement en tambour multipolaire, avec groupement en parallèle, est formé de 280 barres de cuivre à section carrée de 4 mm de côté, constituant 140 sections d’une spire chacune. Ces barres sont cintrées à leurs extrémités et sont soudées du côté opposé au collecteur sur des ailettes en cuivre, serrées par un anneau en fer sur un support fixé sur l’arbre. Le diamètre extérieur de l’induit est de 437 mm et le noyau en couronne a 9cm de hauteur radiale. Le collecteur a 40 cm de diamètre et 13 cm de largeur. Sur le collecteur appuient 4 séries de balais, composées chacune de 7 balais en charbon.
Le deuxième type est une dynamo pour traction de220kw pouvant débiter 400 ampères sous une tension variant de 500 à 550 volts à la vitesse angulaire de 235 t : m.
La carcasse inductrice comporte une couronne en acier coulé en deux parties et est munie de huit noyaux polaires à section rectangulaire de 40cm sur 28cm, venus de fonte avec elle; les pièces polaires sont en acier coulé et rapportées {fig. 23). Cette carcasse a 2,40m de diamètre extérieur et 40 cm de largeur; le diamètre d’alésage est de 1,234 m. Les bobines inductrices
sont à enroulement eompound : l'enroulement en dérivation est constitué par 8 bobines ayant chacune 2 100 spires de fd de cuivre de 2,4 mm de diamètre et groupées en tension; l’enroulement en série comporte également 8 bobines de chacune 6 spires de ruban de cuivre de 35 mm de largeur et de 6 mm d’épaisseur, groupées aussi en série.
Le noyau de l’induit est une couronne de tôles isolées, montée sur un croisillon en fonte fixé sur l’arbre. Ce noyau porte 294 rainures de 22 mm de profondeur et de 6,5 mm de largeur, recevant chacune une barre de cuivre de 17 mm de largeur et de 3 mm d’épaisseur et constituant un enroulement série en tambour formé de 147 sections d’une seule spire chacune. Les barres de l’enroulement sont reliées entre elles et aux lames du collecteur par des développantes en forme de V.
L’induit a un diamètre extérieur de 1,22 m ; le noyau a 17 cm de hauteur radiale et une largeur de 42 cm. L’entrefer est de 7 mm.
Fig. 23. — Dynamo de la Compagnie de Fives-Lille, type de 220 kw.
Le collecteur, de 60 cm de diamètre et de 30 cm de largeur, comporte 1 47 lames ; le courant est capté par 8 séries de balais ayant chacune 10 balais en charbon.
La dynamo complète pèse 20 000 kg et son rendement est de 90 0/0.
Le troisième type est une dynamo de 100 kw pour traction débitant 200 ampères sous 500 volts à la vitesse angulaire de 340 t : m.
La carcasse inductrice, en acier coulé et en deux parties, porte huit noyaux polaires venus de fonte et à section rectangulaire de 20 cm sur 19 cm ; les pièces polaires sont rapportées et ont 20cm de longueur et 27,5 cm de largeur. Cette carcasse a 1,60m de diamètre extérieur, 20 cm de largeur et 83 cm de diamètre d’alésage.
L’enroulement eompound des bobines inductrices comporte, pour le circuit en dérivation, 8 bobines de 2 240 spires de fil de 1,7 mm de diamètre et, pour le circuit en série, 8 bobines de 3 spires de ruban de cuivre de 70 mm2 de section. Les bobines de chaque circuit sont montées en tension.
L’induit, de construction analogue à celui de la dynamo précédente, a 81 cm de diamètre extérieur ; il y a, par conséquent, 10 mm d’entrefer. Le noyau, de 20,5 cm de largeur, est une couronne de tôles ayant 16,5 cm de hauteur radiale et pourvue de 239 rainures de 20 mm de hauteur et de 6 mm de largeur. Chaque rainure contient deux barres de cuivre de 5,5 mm de largeur et de 4 mm de hauteur ; les jonctions sont faites à l’aide de développantes en forme deV. L’enroulement en tambour multipolaire série comporte 229 sections d’une seule spire de deux conducteurs chacune.
MACHINES D Y N A M 0 - É F, E C T H I Q U E S A COURANT CONTINU
Le collecteur a 47,5 cm de diamètre et 13,5 cm de largeur ; il y a 8 séries de balais comportant chacune 5 balais en charbon.
Le poids de la dynamo est de 5 200 kg.
Compagnie française Thomson-Houston. — Parmi les dynamos à courant continu exposées par cette Compagnie au Champ-de-Mars et à Vincennes, nous citerons une dynamo de 500 kw, construite spécialement pour un service de traction, et une dynamo de 100 kw accouplée à un moteur synchrone de 150 chevaux.
La dynamo de 500 kw peut débiter en charge 910 ampères sous 550 volts à la vitesse angulaire de 95 1 : m.
Fig. 24. — Dynamo à courant continu de 500 kw de la Compagnie française Thomson-Houston.
L’inducteur (fig. 24) est constitué par une carcasse en acier coulé de 3,43 m de diamètre extérieur et de 64 cm de largeur ; son diamètre intérieur est de 2,90 m. Les pôles, au nombre de 8, ont une section circulaire de 51 cm de diamètre avec épanouissements polaires à bords cintrés de 58 cm sur 58 cm. Le diamètre d'alésage est de 1,848 m, ce qui laisse un entrefer de 9 mm.
L’enroulement de l’inducteur est compound et comporte 8 bobines, montées en série, ayant chacune 1 500 spires en fil de 2,7 mm de diamètre pour l’enroulement en dérivation et 8 bobines, montées en tension, pour l’enroulement en série ; ces dernières comportent chacune 9,5 spires en ruban de cuivre de 600 mm2 de section.
L’induit, de 1,83 m de diamètre extérieur et de 1,34 m de diamètre intérieur, a un noyau feuilleté comportant six paquets de tôles portant 176 rainures de 46 mmde profondeur et de 12,2 mm de largeur. L’enroulement, en tambour multipolaire avec groupement en quantité, a 704 sections de deux conducteurs chacune. Les conducteurs, au nombre de 8 par rainure, ont une section de 42 mm2.
Le collecteur a 1,6m de diamètre et 30 cm de largeur; il comporte 704 lames et 8 séries de balais en charbon.
L’inducteur pèse 21400 kg et l'induit 12600 kg; ilya800 kgde cuivre pour les bobines inductrices et 920 kg pour l’enroulement induit.
La dynamo de 100 kw peut débiter 200 ampères sous 500 volts à la vitesse angulaire de 500 1 : m.
Cette dynamo était commandée par un moteur synchrone et constituait un groupe identique à ceux qui ont été installés dans les stations réceptrices de la Compagnie d’Orléans pour le service de la traction électrique entre la gare d’Austerlitz et la gare du quai d’Orsay.
L’inducteur comporte 6 pôles à section circulaire fixés sur une carcasse en acier coulé ; les pôles ont 22,5 cm de diamètre et sont munis de pièces polaires de 27 cm sur 29,5 cm. L’enroulement, en dérivation avec bobines montées en tension, est en fil de 1,8 mm de diamètre ; chaque bobine a 2 400 spires. Le diamètre d’alésage est de 70,6 cm.
L'induit a 69 cm de diamètre extérieur, ce qui laisse un entrefer de 8 mm. Le noyau, en tôles feuilletées, porte à sa surface 110 rainures de 34 mm de profondeur et de 12 mm de largeur. L’enroulement, du type multipolaire-série, comporte 220 sections d’une spire, chacune d’elles étant constituée par deux conducteurs ayant 38 mm2 de section.
Sur le collecteur, de 50 cm de diamètre et de 13 cm de largeur, appuient 6 séries de balais en charbon.
La dynamo complète pèse environ 4500 kg.
Compagnie générale d’Électricité de Creil. — Cette Compagnie avait exposé toute une série de dynamos à courant continu.
Fig. 23. — Dynamos bipolaires de la Compagnie générale (l’Électricité de Creil.
Les dynamos de faible puissance, depuis 500 watts jusqu’à 14 kw, sont du type cuirassé bipolaire [fuj. 25). Leur système inducteur est constitué par une carcasse en acier coulé d’une seule pièce, munie de deux noyaux polaires, venus de fonte, sur lesquels sont enfilées les bobines inductrices. L’induit comporte un noyau annulaire, en tôles isolées au papier, recouvert d’une enveloppe isolante sur laquelle est placé l’enroulement. Les dynamos de ce type, de 500 et de 750 watts, ont leur noyau denté avec enroulement en tambour; les autres modèles de dynamos cuirassées ont un induit lisse avec enroulement en anneau.
Les dynamos d'une puissance supérieure à 15 kw sont à 4, 6 ou 8 pôles. La figure 26 montre l’aspect général d'une dynamo à 4 pôles, dans laquelle l’inducteur est constitué par une couronne polygonale en acier coulé avec noyaux polaires venus de fonte. Celte carcasse est, suivant les dimensions de la machine, en une ou en deux pièces assemblées sur l’axe horizontal. L’induit a un noyau lisse feuilleté et l’enroulement est en tambour; les conducteurs sont
solidement maintenus sur la surface du noyau par dos coins d'entraînement et des cerclages, isolés de l’enroulement par interposition de bandes do mica. Suivant les cas, le bobinage est en fils de cuivre ou en câble affectant une section quadrangulaire. La carcasse inductrice est
tic.. 26. — Dynamo multipolaire de la Compagnie générale d’Électricité de Creil.
montée sur le bâti de fondation qui porte également les deux paliers. Les dimensions des collecteurs sont largement calculées et les lames sont en cuivre dur, lorsqu’on ulilise des balais en charbon, ou en bronze, lorsqu’on se sert de balais métalliques.
Fio. 27. — Dynamo à haute tension de la Compagnie générale d’Électricité de Creil.
Les dynamos de 165 kw et au-dessus sont de construction analogue à celle qui a déjà été décrite dans le fascicule consacré aux Groupes électrogènes.
Pour certains usages spéciaux, la Compagnie de Creil construit d’autres types de dynamos à courant continu. Ainsi, pour les dynamos à haute tension, elle a adopté le type Manchester {fid- 27) pour des puissances depuis 6 kw jusqu’à 75 kw. Pour la galvanoplastie et l’électrochimie,
c’est-à-dire pour des dynamos fournissant des courants de grande intensité, c’est le type bipolaire cuirassé et à double collecteur qui est adopté (fig. 28). Ce dernier type est également utilisé comme survolteur.
Jusqu’à la tension de 700 volts, toutes les dynamos sont excitées en dérivation ; au-dessus de 700 volts, l’excitation est faite en série.
Compagnie générale électrique de Nancy. — Cette Compagnie avait exposé toute une série de dynamos à courant continu bipolaires et multipolaires.
Les dynamos d’une puissance inférieure à 12 kw sont bipolaires ; de 12 à 45 kw, elles comportent 4 pôles; enfin, celles de 60 kw et au-dessus sont à 6 ou à 8 pôles.
La carcasse magnétique des dynamos bipolaires (fig. 29) entoure complètement l’induit et le collecteur de manière à les protéger à peu près complètement contre l’introduction des poussières et contre tout contact dangereux ; des ouvertures pour la ventilation, au nombre de huit, sont ménagées dans cette carcasse aux quatre angles de chacune des faces latérales correspondant aux deux extrémités de l’induit. Des regards, munis de couvercles, permettent de vérifier les balais et le collecteur. Cette carcasse est fixée sur un socle en fonte. Les noyaux polaires sont placés suivant l’axe horizontal de la machine. L’induit est à noyau lisse avec enroulement en tambour. Les balais sont en charbon. Le collecteur a des lames en cuivre dur étiré, isolées au mica. Le tableau ci-dessous contient les principales données pratiques des divers modèles de dynamos bipolaires pour la tension de 120 volts :
Fig. 29. — Dynamo à courant conlinu de la Compagnie générale électrique de Nancy.
DÉSIGNATION DIÎS TYPES :
Dls/l00
DS/lO
Dfi/lO
D’-ï/io
