RESISTANCES DU CIRCUIT DE COMMUTATION
collecteur, est beaucoup plus commode que celles données antérieurement.
On a vu que R^ doit être aussi grand que possible. Les balais doivent en outre présenter une grande résistance aux courants additionnels. Dans ce but Mordey divisait en lamelles les balais de charbon qu'il séparait par une matière isolante (fig. 273). Les couches isolantes pénètrent plus profondément entre les lamelles de chcurbon au voisinage du
bec de sortie que vers le bec d'entrée, *^*
.... . Balai lamelle, en charbon,
leur mtervention étant en ce pomt de Mordey.
plus nécessaire en raison de la rupture
du court circuit. La résistance Ry, du long parcours dans le charbon.
doit être ajoutée à la résistance
Or
Cette résistance n'agit guère quand elle n'est pas très grande, et notamment au dernier moment de la période de commutation V" est complètement indépendant de /î + Ry,. — Les courants additionnels ne feraient qu'échauffer le charbon lui-même, au lieu de la masse, aux surfaces de contact.
On emploie rarement des balais de ce genre à résistance artificielle Ab, aussi bien que des balais composites dont la partie (Centrée en commutation est métallique y et celle d'abandon du court circuit, en charbon. On ne saurait nier cependant que de tels balais seraient très bien indiqués, pour une conformation appropriée du champ de commutation ; ils peuvent contribuer à réduire les pertes au collecteur et, par suite, ses dimensions, sans pour cela nuire à une commutation sans étincelles.
Il est important que les porte-balais soient sérieusement construits, de manière à assurer une utilisation aussi uniforme que possible des charbons sur toute leur surface de contact, en même temps que leur application exacte sur le collecteur et leur absence, de vibration sous les grandes vitesses de rotation de ce dernier.
La résistance de contact R^ dépend de la pression de ce contact, de la vitesse angulaire ou tangentielle du collecteur, de la densité de courant et de Tétat de surface du collecteur et des balais. En outre le nombre de lames de celui-ci, le poids et l'élasticité des porte-balais, les trépidations de la machine, le faux-rond éventuel dans la rotation du collecteur ont une grande influence sur cette résistance de contact.
Ces divers éléments feront l'objet d'une étude ultérieure détaillée à propos des pertes au collecteur. Nous ne mentionnerons sommairement ici que les propriétés des matières constitutives des balais qu'il faut connaître pour bien comprendre leur influence sur la commutation.
94. Propriétés et choix des matières constitutives des balais. —
a) Sauf dans les machines à basse tension et grande intensité, les balais de cuivre ne s'emploient plus guère aujourd'hui par suite de leur faible résistivité de contact et de la faible diflerence de potentiel moyenne U à laquelle ils donnent lieu entre le collecteur et eux. La résistance superficielle de contact 7?,^ décroît légèrement quand la densité de courant augmente ; elle peut atteindre pour les densités de courant usuelles, 0,005 à 0,015 ohm par cm^
b) On emploie presque exclusivement aujourd'hui les balais de charbon parce qu'ils permettent une beaucoup plus grande diflerence de potentiel moyenne U que les balais de cuivre.
Si dans chacun des essais individuels d'une série d'expériences avec courant continu on maintient la densité de courant momentanément constante, on trouve qu'avec des balais en charbon la résistance superficielle de contact i?^ décroît rapidement, comme l'a indiqué l'Auteur (E. T. Z. 1899, pp. 5 et suiv,), quand la densité de courant augmente.
Les courbes I et II * des figures 274 et 275 montrent les variations de la résistance superficielle de contact en fonction de la densité de courant. Le sens du courant influe également sur elle,
1. Ces courbes ont été relevées au laboratoire de l'Institut électrotechnique de l'Ecole technique supérieure de Karlsruhe par M. Kahn^ à l'occasion de sa th(?se de Doctorat.
PROPRIÉTÉS Eï CHOIX DES MATIÈRES DE BALAIS
comnie on le voit par les courbes : Pour le sens du courant « fnétalcharbon », cest-à-dire sous les balais positifs^ la résistance superficielle de contact est plus grande que pour le sais inverse « charbon-métal », autrement dit sous les balais négatifs.
Si Ton extrait des deux courbes les valeurs moyennes, on trouvera que cette résistance superficielle moyenne de contact du
111 n =: 0; /wzz 13,7 amp; Du. «ff. =4.42 amp :
cm* ; ^ z= 40 pér : ■. Sens du courant :
Charbon-Métal.
r Métal -Charbon ; \ Mesures prises avec
/>a.efr.=: 4,42 amp: J courant alternatif cm*, l'u ^r 6,2 m : > 1 .« jt- j
sec. \ -2r=:40p^iodea:
ir Charbon-Métal. / sec.
1 Métal-Charbon.*^ Mesures prises avec courant
Charbon-Métal.)
9 Amp. par cm?
Fig. 274.
Variation de la résistance superficielle de contact, avec courant alternatif et courant
continu, en fonction de la densité instantanée de courant.
charbon au collecteur est^ pour les densités moyennes de courant^ inversement proportionnelle à cette densité de courant» On obtient ainsi pour les balais en charbon
Ifg z= Du.ilk = constante.
L'indice g signifie que la valeur s'applique à du courant continu (Gleichstrom).
Si la densité de courant ne reste pas momentanément constante, mais varie, au contraire, rapidement, comme, par exemple, quand on capte du courant alternatif sur une bague collectrice, on
obtient des courbes telles que V et ÏV dans les figures 274 et 275, relevées avec la même sorte de charbon et dans les mêmes conditions que les courbes I et II. Il est à remarquer qu'il n'existait aucun déphasage entre les courbes de courant et de tension ; de même la fréquence du courant alternatif n'avait aucune influence sur les courbes V et IF qui représentent la résistance superficielle en fonction de la densité de courant.
On peut représenter par Féquation suivante la relation entre la résistance superficielle de contact Bi, et la densité de courant D^^ lorsque celle-ci est rapidement variable
dans laquelle e,, et R^ sont des constantes dépendant de la densité de courant efficace.
Cette formule est applicable avec une très satisfaisante approximation à partir de 1 ampbre : cm' ; au-dessous, elle fournit des valeurs un peu trop élevées.
Les mesures ont été prises avec des courants alternatifs de 13,7 et 18,9 ampères et ont donné, pour/err = 43,7 ampferes (fig. 274) et D„eff = -^ = 4,42 amp : cm',
Hk = -^ + 0,166,
et pour /.fl = 18,9 ampères (fig. 275) et /)„ eir = ^ = 6,1 amp : cm',
Ou
ftk = 4^+0,122.
A'ux
Pour les deux mesures la constante R^ est inversement proportionnelle à la densité efficace de courant Z)„.ff. Nous poserons alors
nvf — — rr .
Dans ces deux cas on avait
tfw = Rw.Daeff = 0,166.4,42 = 0,734 volt
