ARMATURES EN TAMBOUR
33. A couplage en parallèle. — 3i. A couplage en parallèle multiple. — 35. A couplage en série. — 36. A couplage en séries parallèles. — 37. A deux collecteurs.
33. Armature en tambour à couplage en parallèle. — L'enroulement en tambour dérive, par perfectionnement, de l'armature primitive de Siemens, en navette ou double-T, et a été indiqué pour la première fois par von Hefner-Alteneck an 1872. Il se déduit d'ailleurs facilement de l'enroulement en anneau (Voir p. 14).
L'ein'oulement imbriqué se prête seul à la constitution d'enroulements en tambour à couplage en parallèle (Voir pp. 25 et suivantes).
On a pour les formules ici applicables :
jr == y^ - jr, = rh 2
En outre, d'après la page 33,
K=^S=— ou n = u.K=uS.
Dans les enroulements en tambour usuels u prend la valeur 2. On a alors
K=:S=:^ ou n = 2K=z2S;
et, comme K qI 8 sont toujours des nombres entiers, n est toujours pair.
a) Enroulement en tambour bipolaire, — On voit dans la fi^re 85 un enroulement en tambour bipolaire caractérisé par
I2z=26; p=i; 5 = 0; K=zi3;
p étant égal à 1, on a aussi a== 1.
Fig. 85.
Armature en tambour bipolaire à cnrpulcment imbriquiS. 6 = 0.
Les deux branches de courant correspondant à la position supposée de l'armature se présentent ainsi :
Lamel2\23___^^2o-12-4-14- 3-16- 5-18 /Lame 4.
Les deux sections 7 — 20 et 8 — 21 sont en court circuit et se trouvent placées Tune à côté de l'autre.
Cet enroulement, pour lequel fc = 0, est désigné sous le nom iV enroulement diamétral ou à pas non raccourci.
Lorsque -5— est pair, par exemple pour n = 24, on ne peut appliquer cet enroulement diamétral parce que y^ et y, seraient
CHAPiTKE HUITIEME
alors pairs. On est en ce cas astreint à adopter pour b une certaine valeur, telle que — 2, et Ton a
yi =
Yi
Cet enroulement est représenté par la figure 86. Le nombre dos lames du collecteur étant pair, les deux sections mises en cour!
Fig. 8G.
Armature en tambour bipolaire ù enroulement imbriqué. 6 = --i.
circuit par les balais entrent simultanément dans la période de commutation et en sortent de même. Par contre, si K est impair [l\g. 85), les deux bobines sous les balais sont bien en court circuit à la fois, mais pendant un certain temps seulement, Tune d'elles n'y arrivant que quand l'autre a déjà accompli la moilié de sa période de court circuit.
La différence de potentiel entre sections voisines dans un enroulement en tambour peut atteindre comme maximum la tension totale. C'est ce qui se présente, par exemple, dans le cas de la ligure 83, pour les deux sections qui se trouvent respectivement mises en court circuit par chacun des balais.
AKMATLUE EN TAMBOUR A COUPLAGE EN PARALLÈLE 141
Si, dans les expressions de y^ et de y,, on attribue à b une valeur entière déterminée, les pas élémentaires s'écartent corrélativement de la valeur du pas polaire et deviennent plus petits. Li^ enroulement ainsi obtenu est dit à pas i^accoiirci.
Fig. 87.
Armature en lambour bipolairc à enroulement imbriqué, h — -
Si Ton fait, par exemple,
n = 24 et d = - 6,
on a
yi = — 5 2 = 7
ce qui <lonne le schéma de la fijçure 87.
Le raccourcissement du pas de l'enroulement diminue la surface embrassée par chacune des spires de la section ; il ne peut donc cHre poussé trop loin, le flux d'induction émané d'un pôle devant toujours pénétrer sensiblement toute la surface d'une spire. Remai-quons que les deux sections 6 — 21 et 9 — 18 en court circuit ne sont plus voisines.
Le raccourcissement est caractérisé par ce fait que les conduc-
142 CHAPITRE ilUITIKME
leurs induits situés entre les sections en court circuit sont, de deux en deux, parcourus par des courants de sens contraires. Les réactions magnétiques de ces conducteurs s'annulent ainsi mutuellement, de sorte que le raccourcissement dv pcis a pour conséquence de diminuer la réaction d'induit.
Ce résultat se marque surtout quand deux ou plusieurs côtés induits se trouvent dans la même rainure. Le nombre des croisements de sections dans le bobinage étant moindre, Tencombrement de Tenroulement sur les bases de Tarmature est en outre plus faible qu'avec l'enroulement de la figure 85, en même temps que la réduction des connexions extérieures détermine une certaine économie de cuivre.
Le raccourcissement du pas a été appliqué par Swinburne. Thury et autres.
Le sens du courant dans les sections mises en court circuit, figures 86 et 87, est celui qui correspond au début de cette période ; il est le même pour deux sections relativement à Tarmalure. Pendant la durée du court circuit le courant commence par décroître dans les deux sections pour s'annuler, puis changer de sens et reprendre enfin sa valeur normale.
Les actions magnétisantes des deux sections se renforcent nmtuellement. Dans les figures 85 et 86, où les deux sections se trouvent Tune à côté de l'autre, Tinduction mutuelle est beaucoup plus grande que dans la figure SI. Le raccourcissement dupas de l enroulement diminue par conséquent finduction mutuelle des sections en court circuit et augmente, par contre y la self-induction apparente. (Voir Chapitre XVIIL)
L'enroulement en tambour de la figure 88 comporte, au collecteur, un nombre impair de lames. Le pas est raccourci et Ton a
11—18 et 5= — 4
Comme on le voit sur la figure, tandis que l'un des balais porte tout entier sur une seule lame de collecteur, l'autre couvre deux moitiés de lames.
Dans ces conditions deux bobines ne peuvent jamais être si-
ARMATURE EN TAMBOUR A COUPLAGE ExN PARALLÈLE 443
multaaément en court circuit. Dans la flgure 88 la section 15 — 4 s'y trouve seule ; les autres se répartissent en deux branches de la manil^re suivante :
d— 7 — 14 — <?— 9 — 16 — f— 11 — 18 — </ — i:J— 2-/4 12— 5 — c — 10— 3 — 6— 8— 1- rt— 0 — «7— i'/
.'/..y;:>yÂl^'
Armature en tambour bipolaire à nombre impair de sections et pas d'enroulement
raccourci.
b) Enroulement en tambour multipolaire à couplage en parallèle. — L'enroulement imbriqué s'applique à tout nombre dv sections pour un nombre de pôles quelconque. L'enroulement est symétrique quand — ou — donne un nombre entier. Mais il peut arriver que n ne soit pas divisible par 2p\ on est alors obligé d'adopter pour b une valeur telle que [n d: b) soit divisible par 2p et que y, et y^ soient des nombres entiers impairs. Dans ce cas l'enroulement à pas raccourci est seul possible ; mais on peut, par contre, réduire le raccourcissement à un minimum en choisissant pour b la plus petite valeur qui rende .^ encore
CIIAPITHE IIUITIKME
r'ntier (»t impair. On voit un enroulement de co genre sur la
iîgure 89 oii l'on a
il = 30; 30— 2
yj =
ce qui conduit à relier
— 10 — 5 =: 5, clc.
Pour la position indiquée de l'armature les Irois sections i — 27, 3 — 12 et 13 — 20 sont en court circuit et Ton a pour les (juatre brandies d'armature
c) Enroulement en tambour à couplage en parallèle pour armaiure dentée ou rainée. — La plupart des armatures actuellement en usage sont rainées. Elles présentent, en effet, dans ces conditions, de grands avantages sur les armatures lisses.
Lorsque plusieurs côtés induits doivent être disposés dans la même rainure, il y a intérêt à ce que le nombre n en soit divisible par le nombre Zdes rainures, bien qu'on puisse.cependant réaliser des enroulements en dehors de cette condition ; Tune des rainures contient alors un nombre décotes induits moindre que les autres.
L'enroulement d'une armature rainée peut être effectué de deux manières différentes :
i . Le bobinage est fait à la main directement sur V armature. — Dans ce cas les côtés d'une même section se placent tous deux soit intérieurement, soit extérieurement, c'est-à-dire soit immédiatement sur la surface de l'armature 3 A 7 S de façon à occuper une certaine zone H^PM^FWn^FW d'une première couche de Tenroulement 1 m I I II {sections intérieures ou internes), soit 12 5 6 9 extérieurement à cette première couche pig, 90. 'sections extérieures ou externes). On
ne peut obtenir une disposition absolument symétrique qu'avec un nombre pair de sections, car alors les sections tant internes qu'externes peuvent se suivre, en alternant, dans le schéma. Pour pouvoir appliquer à ce mode d'enroulement les formules générales de couplage, il faut commencer par adopter un ordre de numérotage déterminé. Il suffit, à cet effet, de désigner les côtés induits dans leur ordre de position successive sur le schéma d'enroulement. Puisque les sections internes et externes alternent régulièrement lorsqu'on parcourt renroulement, les côtés induits se suivent deux par deux dans des positions semblables et Ton doit les nuni«'îroter comme l'indique la figure 90.
Dans l'exemple de la figure 91
iiz=:32; p = 2; d=—4.
On a deux côtés induits par entaille
32 — 4 , . 32 — 4 Yi = 4 + 2 = 9 y, = z= 7 .
E. A11.N0LD. — La machine dynamo à courant continu. 10
I4G CHAPITKE IIUmKMK
Un a pour les quatre branches de courant clans la position indiquée:
.Lame 3 — 20 — 4 — 27 — 2 — 25 — 32 ~ Lame 0>^
^Lame 2— 8— i — iO— 3 — 12— 5 — Lame 1\^ +
.Lame 10 — 24 — 17 — 2C — 10 — 28 — 21 — Lame 7^"^ +
^^Lame It — 43 — 20 — Il — 18 — 0 — 10 — Lame 14 '^
Fig. 91.
Armature tétrapolairo dentée à enroulement imbriqué fuit ù la maiu.
Les quatre sections internes 31 — 6, 7 — 14, 15 — 22 et 23 — 3(1 sont en court circuit.
Si Ton fait tourner d'une lame le collecteur, ce sont les quatre sections externes 29 — 4, 5 — 12, 13 — 20 et 21 — 28 qui se trouvent en court circuit. La self-induction étant différente pour les sections internes et externes, aucune position des balais ne |)Ourra théoriquement assurer une commutation également satisfaisante pour les deux catéjiçories de bobines; si cette position des balais est correcte pour une catégorie de sections, il n'en sera |)as de môme pour l'autre.
Le bobinage à la main est presque exclusivement réservé aux
AHMATUIŒ EN TAMBOUU A COUPLAGE EN PAHALLÉLE
machines bipolaires auxquelles l'enroulement sur gabarits n'est pas aussi aisément applicable qu'aux machines multipolaires.
2. Sections établies sur gabarits^ calibres ou formes. — Disposons les sections d'une armature rainée de telle façon qu'un de leurs côtés induits se place à la périphérie d'une rainure et l'autre
Fig. 9i.
Arin&Lui*c tétrapolairc dcntôc à enroulement inibriquK préparé sur forme.
au fond d'une autre rainure ; toutes les sections auront la même forme. On pourra dès lors les établir sur calibres, gabarits ou formes, pour les placer ensuite tout d'une pièce dans les rainures. Les armatures multipolaires seules se prêtent cependant avantageusement à l'application de ce bobinage de forme. Lorsqu'on cherche à poser des sections de ce genre sur une armature bipolaire, il faut évidemment les serrer sur la moitié de la profondeur d'une rainure, ce qui rend le montage difficile et n'est possible qu'avec des bobines en fil fin.
Avec le bobinage sur forme ou gabarié un côté de section situé extérieurement dans une rainure est toujours relié à un autre situé au fond d'une autre rainure, et inversement.
rt8 CHAPITRE HUITIÈME
Pour que la formule générale d'enroulement soit applicable aux bobinages gabariés, le numérotage doit, par suite, se faire dans Tordre indiqué par la figure 39. La figure 92 correspond à un bobinage de ce genre pour lequel
P'. - '.■':^0f^''''-''''"'Z:zz. '\
Autre armature dentée tétrapolaire à enroulement imbrique préparé sur forme.
Selon que le numérotage commence par le fil extérieur ou intérieur, on a, pour le môme nombre de barres et les mômes pas élémentaires, deux enroulements différents (Voir fig. 92 et 93). Dans la figure 92 les côtés induits des sections en court circuit se trouvent dans des rainures différentes ; dans la figure 93 ils tombent, au contraire, deux à deux, dans une même rainure.
Il se présente donc pour les enroulements (runnatures dentées lieux cas différents, savoir :
1** Deux côtés induits de deux sections mises simultanément en «•ourt circuit se trouvent dans la môme rainure (lig. 93) ;
2^ Les côtés induits de sections mises sinmltanément en court circuit se trouvent dans des rainures différentes (fig. 92).
Comme on Ta déjà fait observer précédemment, le sens du courant étant le même dans les deux côtés induits voisins appartenant à des sections simultanément mises en court circuit, l'induction mutuelle sera plus grande et, par suite, la self-induction, apparente moindre dans le premier cas.
Pig. 94.
Armature dentéo hcxapolairc à enroulement imbriqué.
La figure 94 représente un enroulement imbriqué normal d'armature hexapolaire en tambour pour lequel
d) Enroulement imbriqué dont le nombre de sections est tih multiple du nombre de rainures. — D'une part, pour économiser l'espace pris par l'isolant, c'est-à-dire gagner de la place pour la matière active, et pour augmenter l'induction mutuelle des sec-
lions en couH circuit ; d'autre part, pour obtenir une plus grande largeur de rainures lavorable à la diminution de la self-induction des sections, il est avantageux, notamment pour les machines à haute tension, de loger 4, 6 et môme jusqu'à 8 côtés de sections dans une même rainure. Dans ce cas les angles que font entre elles deux sections successives sont différents. Ces angles sont désignés par a, eta^ sur la figure 1)5.
En raison de ce fait il peut arriver, dans les machines ayant une zone de commutation étroite, que la position des balais correspondant à un fonctionnement sans étincelles ne soit correcte
Fig. 9:i. Fig. 06.
que pour uue partie des sections. Dans le cas de quatre côtés induits par rainure, la commutation peut, par exemple, n'ôtre bonne que pour la moitié, soit deux côtés, les deux autres se trouvant décalés, en deliors de la zone de commutation sans étincelles, de la moitié du pas de la rainure. Cet effet se manifeste par une usure inégale du collecteur, dont les lames sont rongées ou noircies de deux en deux.
On peut parer à cet inconvénient*, mis en relief sur la ligure 93, en logeant, par exemple, les côtés induits impairs de deux en deux dans une rainure et les côtés induits pairs correspondants dans deux rainures voisines. Les angles a^, a„ etc. sont alors égaux, comme on le voit sur la figure 96.
Cette disposition atténue bien, et notablement, l'inégalité de commutation de deux sections successives, mais elle ne la supprime pas complètement ; on se trouve alors, en effet, en présence
1. Brevet allemand n« 105 DU. de l'Htekiricitais Aklion-GescUsehafl, ci-dcvanl Lahmeyer et O*.
ARMATURE ExN TAMBOUR A COUPLAGE EN PARALLVJ.E i:.l
Je deux sections de longueurs différentes. Tune courte et Taulre longue, dont la self-induction n'est pas la même.
La revendication du brevet relatif à cette disposition ne vise que le cas où le nombre des sections est double de celui des rainures. On peut cependant alors se tirer d'affaire la plupart du temps par une construction correcte de la macliine, sans recourir à ce moyen détourné. L'enroulement ci-dessus s'emploie également, mais sous une forme légèrement modifiée, lorsqu'on a. comme dans la figure 97, 8 cotés induits par rainure où les c(Més
Fij?. 07.
induits pairs, d'une part, se répartissent dans les rainures suivant Tordre «, A, c, tandis que, d'autre part, les côtés induits impairs correspondants forment les groupements tels que a^, ô^, (\ dans les rainures considérées.
La figure 98 représente un enroulement établi suivant le schéma de la figure 96 et caractérisé par les données ci-après :
Nombre de rainures Z = i-Z;
Nombre de barres pai' rainure ,
yi =
Yi
Maintenant, pour que les côtés induits de deux sections consécutives viennent se placer les uns dans la même rainure et les autres dans deux rainures voisines successives, il faut que le pas des liaisons transversales, sur la base d'armature opposée au collecteur, c'est-à-dire y^, soit égal à un multiple du nombre de
barres par rainure, augmenté de 3, ce qui, dans Tcxoniplr considéré, revient à
ii)Arinature en tambour à couplage en parallèle avec connc.rions vquipotentielles. — L'objet et le mode d'action des connexions équipotentielles ont été exposés page 9i. Lorsque tous les balais
Fiff.98..
Armature dentée à enroulement imbriqué conforme au Ijrevet allemand n» iOo94l.
sont appliqués, il suffit parfaitement de munir une partie seulement des lames, spit la moitié, le tiers, ou le sixième, de connexions équipotentielles. La figure 99 fournit un schéma pour lequel
Les connexions équipotentielles de cet enroulement sont toutes égales. D'après ce qui a été dit page 72,
ypi = yp2 = yp3 = -ô- == *•
Nous supposerons la figure 99 complétée par le numérotage (les lames du collecteur, appelant 1 la lame située au-dessous de la barre 1 et numérotant ainsi les autres lames siiccessivement dans le sens de marche des aiguilles d'une montre. Des lors la lame l sera reliée à la lame 1 + 4 = 5, celle-ci avec 5 -j- 4 = 9,
Fig. 99.
Armature en tambour à enroulement imbriqué avec connexions c3qui potentielles.
puis 9 avec 9 + 4 = 13=12+ 1, c'est-à-dire de nouveau avec la lame 1. De même, la lame 2 sera reliée à 6, 6 à 10, et 10 à 2, et ainsi de suite. Au lieu de relier directement la première lame, par exemple, à la cinquième, on peut encore disposer les connexions équipotenticUes de façon k relier la lame 5 avec la barre 6, ce qui est loisible, puisque la barre 6 est directement reliée à la lame 1. Les connexions équipotenticUes sont mises en évidence dans la figure 99 par des traits renforcés. Les barres radiales droites forment une première couche, les connexions transversales en développantes à droite en forment une seconde, et les connexions équipotentielles incurvées vers la gauche, une
lot CIIAPITUK IILHIKME
troisième couche. Pour la clarté de la figure on a supprimé les «connexions situées sur la base arrière du Uimbour. Quant au sens du courant dans les connexions équipotentielles, comme il est indéterminé, on ne Ta pas indiqué.
Les grandes dynamos des fabriques d'aluminium de Neuhausen et de Rheinfelden, construites par les Ateliers (fOerlikon^ sont établies suivant le schéma de la figure 99.
Cet enroulement est imbriqué ; nous renvoyons, en ce qui le <*oncerne, à ce qui a été dit pages 28 et suivantes. Comme on a a = mpy les formules pour renroulement imbriqué applicables ici sont
yk = rt njk.
On doit choisir pour b une valeur doimant pour y, et y^ des nombres entiers impairs.
L'enroulement est fermé simplement si yk ^'t Xsont premiers entre eux.
On obtient, par exemple, pour
/i=i:48; ink = 2; p = 3; b — ù;
K elyk ayant 2 pour facteur commun, renroulement sera fermé deux fois.
Par contre, pour
11 = 40; nJk^S; p = 3; ft — 8;
il vient
yk — — -^\
Cet enroulement est à fermeture simple.
La figure 32 présente un enroulement de ce genre pour lequel
/i = 34 ; p = 2 ; mw = 2 ; Z) = 2 :
yi = — j- *==^; y. = — 4~ = ^-
Les armatures multipolaires à couplage en parallèle multiple ont Tinconvénient de favoriser le développement exagéré de forts courants internes lorsque les champs sont dissymétriques (Voir p. 88;. On substitue avantageusement à ces enroulements, autant que les conditions le permettent, les enroulements eji séries parallèles de l'Auteur (Voir p. 164).
35. Armature en tambour à couplage en série. — Ce i ouplage n'est possible qu'avec l'enroulement ondulé. On a alors
iizt2
yi + y^ =
j\ et K devant être premiers entre eux, et les pas y^ et y^ impairs. Il faut, par conséquent, choisir n de telle sorte (jue — =-=^ soit un nombre pair, y, et y^ peuvent d'ailleurs être égaux ou différents, et, si y^ diminue, y^ augmente, puisque leur somme doit rester constante. Des différences dans les pas élémentaires influent, comme on l'a vu précédemment, page îlî), sur Tenroulement et sur son fonctionnement.
La plus grande différence de potentiel entnî stîclions voisines est égale, ou à peu près, à la tension totale entre un balai positif et un balai négatif.
Le nombre des balais peut être et/ai à deux pour un nombre quelconque de pôles ^ mais on peut toujours iaugmenter jusquà
Dans ce dernier cas le courant, ainsi qu'on l'a déjà vu page i2\), ne se partage généralement pas également entre tous les balais et, lorsqu'on emploie ainsi 2p balais, le danger de surcharge de l'un d'eux est d'autant plus grand que p est lui-même plus grand. Comme, pour ô= 1, il n'y a pas à recourir à des connexions
iî;6 chapitre huitikmk
équipotentielles, on ne peut remédier h cet inconvénient et, par suite, les balais doivent ôti'c plus largement calculés que dans le cas d'une armature multipolaire à couplage en paralllde où il y a forcément égale répartition du courant.
Exemple : Le scliéma de la figure 100 correspond à
p = 3; 12 ==44; lir=22:
et Ton a
y. + yi = — 3— =^ii-
yk
yi = yi = ^ 22 — i
Les 6 balais sont appliqués. Les sections en court circuit sont indiquées par des traits forts. Les balais négatifs A^, A^ el A, sont reliés directement entre eux par les sections mises en court circuit 41 — 4, 43 — 6, 13 — 20 et 27 — 34, et les balais positifs 13,, Bj et B3 reliés de même par les sections 5 — 12, 19 — 26, 21 — 28 et 33 — 42. Les autres sections constituent les deux branches d'armature
Aj— 36—29— 22 — 15— 8 — 1 — 38 — 31— 24 — 17 — 10— 3— 40— 33 — IJ3 A3— 11 — 18— 23— 32-39— 2— 9—16 — 23 — 30 — 37—44— 7 — 14— B..
Dans cet exemple il ne peut y avoir répartition uniforme du courant entre tous les balais que si leurs résistances de contact sont égales. Dans le cas contraire les sections en court circuit se comportent comme des conducteurs de compensation ou équipotentiels et le courant se partage alors entre les balais de façon il déterminer des chutes de tension égales pour tous.
Les circuits fermés sur eux-mêmes sont constitués chaque fois par une section et une connexion ndiant deux balais de même polarité.
Réduisons maintenant à deux le nombre des balais en supprimant, par exemple. A,, A. etB^, B, dans la figure 100. Tout d'abord les sections 43 — 6 et 21 — 28 ne sont plus en court circuit et nous n'avons plus, fermés sur eux-mêmes, que les deux circuits
Aa
AILMATUIIE EN TAxMBOUK A COUPLAGE EiN SÉRIE 157
Le nombre des sections en série dans le court circuit est ici de 3 ou, en général, de p, et la self-induction de ce circuit a augmenté. La règle établie page 128 s'applique également ici aux machines multipolaires à tambour.
Si y^ et y, ne sont plus égaux et si, au contraire, on a yi<y^^ on arrive à un couplage en série d amplitude raccourcie des sec-
Fig. iOO.
Armature eu tambour déniée à couplage en série.
lions^. Cette amplitude des sections influe sur la position relative» de celles en court circuit. Dans la ligure 100 ce raccourcissement n'existe pas et les sections en court circuit sont dès lors voisines. Les figures 101 et 102 correspondent, au contraire, à deux schémas comportant le mùme nond)re de barres et de pôles, mais des espacements angulaires de sections différents. On y a
4. Ce raccourcissemeut doit s'entendre dans le sens algébrique; il sera positif ou négatif selon que Ion aura ir, > y, ou ya< y,. [N. d. T.]
Si Ton ne veut pas introduire de force électromotrice en opposition dans les diverses brandies d'armature, on doit prendre y^ j)lus grand que la largeur polaire.
Fig. 101.
Couplage tétrapolairc en série ù pas raccourci. »i = 38 ; y, = 7 ; v,= 13.
Uans CCS conditions on peut, pour l'enroulement télrapolaiiv avec p = 2 et n = 38, réaliser les combinaisons suivantes :
y. = t' yi = " y. ^ 11
y, = 11 yk = î».
ARMATUKE EN TAMBOUR A COUPLAGE EX SÉRIE io<t
Tous ces pas satisfont à l'équation de condition pour y^ -\-y,. La figure KM correspond au cas 3); la ûgure 102, au cas 7).
~p^^1 20 WP-
Fig. 102.
Couplupo télrapolairo en série ix pas raccoui*ci. tj r^ 38 ; y, = 11 ; y^ ~ 7.
Il est à remarquer que, pour les barres de la figure 102 situées entre deux sections en court circuit,
les courants sont de sens contraires. Les réactions (T induit sur le champ viarpitUiquc s'amiulent donc mutuellement dans ces barres. Il ne faut cependant pas perdre de vue qu'un trop grand raccourcissement de l'amplitude des bobines conduit, pour les balais, il une réduction de la zone sans étincelles et, eu outre, à une diminution de la force électromotrice de la machine, si le flux émané d'un pôle ne passe plus tout entier à travers la surface d'une spire.
i60 CHAPITRE HUITIEMK
Le raccourcissement du pas présente d'ailleurs un autre inconvénient, c'est que, les sections en court circuit n'étant plus dans la même rainure, l'induction mutuelle entre elles se trouve considérablement diminuée.
Les armatures dentées ayant de grands avantages sur les armatures lisses, on ne consti*uit plus guère actuellement que les premières. Lorsque l'enroulement est constitué par de simples barres ou par des sections de forme, on peut obtenir une disposition symétrique, et, dans ce cas, un côté de bobine placé du côté de l'ouverture de la rainure est toujours relié à un autie logé au fond. Le numérotage doit, en conséquence, cire, effectué comme rindiquent les figures 39 ou 100.
Pour économiser la place prise par l'isolation des rainures, — pour réduire le nombre de celles-ci, ce qui réalise une économie dans la confection des disques de tôle, — et pour réduire la selfinduction apparente des sections, on dispose souvent 4 ou 6 côtés de bobines, et même davantage, dans une même rainure. Appelons Un le nombre de côtés induits par rainure et ^Tle nombre dt; ces rainures ou des dents ; il peut arriver que, pour la valeur choisie de u„, le produit ii^.Z ne puisse pas être égal à d, parce (|ue Z est un nombre entier et que la valeur de n est régie par la règle de couplage.
Soient, par exemple,
pz=2; 1C=87; n — ilk.
On aura, pour u„ = 6,
et, au contraire, pour u^ = 4
Z=i2i=43,ii.
Dans ce dernier cas il faut alors faire Z= 44, et Tune des rainures ne contient que deux côtés induits. Cette dissymétrie ne présente pas d'ailleurs, en général d'inconvénient grave.
Couplage en série avec augmentation du nombre de lames du collecteur. — Nous avons déjà vu qu'on peut, dans certaineis
circonstances, réaliser les enroulements annulaires avec un nombre de sections aussi réduit que possible en multipliant les lames du collecteur. Il en est de même ici, et, pour déterminer le nombre de lames nécessaire à cet effet, nous nous baserons sur ce que la différence de potentiel entre lames voisines et le nombre des sections mises simultanément en court circuit par les balais ne doivent pas dépasser les limites convenables. A cette iiu le nombre de lames au collecteur doit être supérieur à -r- . II peut
être pris égal à 2, 3 ou p fois -^ ou, en général,
n' étant un nombre entier susceptible de prendre toutes les valeurs
de 1 à p.
L'enroulement hexapolaire de la figure 103 comporte 2 . -5-
lames de collecteur. On y a
ii=z32; p=3; If = 2 . 10 = 32; i4' = 2;
32 — 2 ,^ yi + yi = 3 = 10; y, iiiy2 = 5;
Les lames espacées d'un double pas polaire doivent être
réunies deux à deux par une connexion, du genre de celle représentée en pointillé à l'intérieur du collecteur sur la figure 103. On peut encore, dans le môme but, disposer les connexions transversales à l'extérieur du collecteur on utilisant les cfonnexions frontales de l'armature qu'on réunit deux à deux aux points de croisement marqués par des petits cercles blancs sur la figure 103.
Lorsque K n'est pas divisible parp, il faut arrondir—— en lui donnant la valeur entière la plus voisine. Dans la figure 103 on a
Le nombre des barres d'induit simullanément mises en court circuit par les balais est
il.2D 12. 2d
E. Arnold. — La machine dynamo à courant conlinu. 11
162 CIIAPITUE HLITIEMK
Dans la position indiquée l'un des balais mot en court circuit les barres 30 et 3, et l'autre, les barres 4, U, 14 et 19.
Un instant après, le premier balai comnmera 4 barres et Ir second n'en melti'a plus que 2 en court circuit.
Cette dissymétric disparaît quand -^ est un nombre enti'^r. Supposons /*' =p et plaçons toutes les connexions entre lames du
Fig. 103.
Couplage on série à nombre doublé de lames au collecteur.
lt:rr:32. K = 32, J» = 3.
collecteur à l'intérieur de celui-ci; p lames se trouvent ainsi en court circuit entre elles. Les pas de ces connexions sont tous sensiblement égaux au double pas polaire et leur somme doit toujours être égale au nombre des lames du collecteur liC = /i' .-7-. Dans chacun de ces p groupes les lames sont reliées deux à deux avec Tenroulement par des connexions transversales ; Tune de ces lames aboutit à la fin d'une section, et l'autre au commencement de la section immédiatement suivante sur le schéma.
Le nombre des barres mises simultanément en court circuit par les balais dans un enroulement de ce genre est
c'est-à-dire que, plus n' sera élevé, moindre sera le nombre de barres mises simullanément en court circuit^ ce qui peut être avantageux pour la commutation, en raison de ce que la self-induction du circuit fermé sur lui-môme en est diminuée, mais peut être un inconvénient en ce que la durée du court circuit est également réduite.
Fig. 104.
Couplage en série ù. nombre réduit de lames au collecicur.
n==44; K = ll; J» = 3.
Couplage en série avec diminution du nombre de lames du collecteur. — Lorsque le nombre des côtés induits dans chaque section est un multiple de 4, 6, 8, etc., on peut réduire à 1/2. 1/3, 1/4, etc., le nombre de lames au collecteur d'un enroulement pour lequel on avait primitivement JiC = -^- . On voit dans la figure 104 un enroulement de ce genre caractérisé par
11=44; pr=3: lf=- - =ii.
On peut se le représenter comme dérivant d'un enroulement avec JiC = -^ par la suppression des lames de 2 en 2, ainsi que par l'espacement des liaisons de ces lames avec Tenroulement.
Cet enroulement se déduit également de la formule générale de
couplage
fn ±L lua
y 1 + y s + • • • yu = — ^ —
par introduction des valeurs /= i et u = 4. Un élément d'enroulement comprend maintenant 4 cAtés InduiLs et le pas résultant y embrasse i pas polaires. On a ainsi
yi + yi + y3 + y. = -^ — — ^s
y = ys = y» == y* = "7
36. Armature en tambour à couplage en séries parallèles. — Les machines multipolaires de grande puissance doivent, autant que possible, être constituées par des enroulements en barres dont rétablissement est plus simple et mécaniquement meilleur que celui des enroulements en (ils. Les barres peuvent être individuellement mieux et plus soigneusement isolées, de même qu'elles sont plus facilement démontables, en cas de réparations, que les bobines en lil. En outre l'isolation d'un nombre restreint de fortes barres prend moins de place que celle d'un grand nombre de lils de moindre section, ce (jui permet de réduire, à puissance égale, les dimensions de la machine.
jyintensité dans une branche d'armature esl, en général,
Il peut arriver que, pour un nombre de pôles déterminé, l'in- Iciisité <lans une branche d'enroulement imbri(|ué comprenant 2p branches devienne trop petite et le nombre do lils trop grand pour permettre un enroulement en barres. Si, d'autre part, on cherche a réaliser cet enroulement au moycvn d'un couplage en série, à deux branches d'armature seulement, TinU^nsité peut,
au contraire, prendre une trop grande valeur dans chacune d'elles, ou bien le nombre de lames du collecteur peut devenir trop faible. C'est en pareil cas que s'impose le couplage en séries parallèles avec un nombre de branches d'armature supérieur à 2 mais inférieur à 2p; il lève toutes les difficultés.
Le couplage en séries paralièles offre cet avantage que le nombre des branches d'armature^ choisi comme multiple quelconque de S^ peut être indépendant du nombre des pâles et permet d'obtenir, dans tous les cas, la section de barres la plus avantageuse au poii\t de vue de la construction et des dimensions de la machine.
U Auteur a commencé, en 1891, dans les Ateliers d'Oerlikon. l'application de cet enroulement à des machines tétrar et hexapolaires. D'autres maisons, et parmi elles Y Elektricitâts Aktien- Gesellschafi {Lahmeyer et C'*), ont, depuis, obtenu d'excellents résultats en pratiquant ce couplage sur de grandes machines multipolaires.
Nous distinguerons, comme il a été indiqué page 74 :
1* Les couplages en séries parallèles symétriques pour lesquels -^ est un nombre entier ;
2* Les couplages en séries parallèles dissymétriques pour lesquels — n'est pas un nombre entier.
Les enroulements dissymétriques sont à éviter comme entraînant par cela môme une réduction de la limite de charge des machines.
Un enroulement pour lequel p est divisible par a est symétrique. On obtiendra, par suite, un enroulement symétrique pour lies valeurs quelconques de p et de a toutes les fois que l'enroulement se fermera et que, pour chacun des enroulements à fermeture simple ainsi obtenus, la valeur de — sera un nombre entier. Ainsi, pour que Tenroulement soit symétrique, il faut que
pour p = 6 a= 3, Tenroulement se ferme 1 ou 2 fois,
— p = 6 a=:4, — — 2 ou 4 fois,
— p = 6a = î>, — — 5 fois,
— p=:6 a = 6, ~ — 1,2, 3 ou 6. fois,
— p=6a = 7, — — 7 fois.
Si les conditions demandées sont remplies, — est toujours un
i66 CHAPITRE HUITIÈME
nombre entier. On peut donc dire : Un couplage en séries parai-
lèles doit toujours être étudié de telle sorte que — soit un nombre
entier.
Un enroulement symétrique à fermeture simple étant toujours meilleur qu'un enroulement à fermetures multiples, on fera aussi petit que possible le nombre de ces fermetures.
Les enroulements symétriques ont en même temps l'avantage de mieux se prêter à l'adaptation des connexions équipotentielles, puisque, ainsi qu'on l'a vu page 79, dans ce cas il n'y a pas de sections supplémentaires.
L'expérience a montré le grand avantage des connexions équipotentielles dans les machines multipolaires à couplage en séries parallèles, même avec enroulement symétrique, bien que ce couplage soit moins sensible que le couplage en parallèle aux dissymétries du système inducteur.
Des machines qui, sans ces connexions, donnent de fortes étincelles peuvent, grâce à elles, supporter, sans aucun dommage et à calage fixe des balais, des surcharges encore plus considérables. Il suffit même, pour cela, que les lames soient munies de connexions équipotentielles de 4 en 4, ou de 8 en 8, et même encore plus espacées.
Les difficultés que semblaient présenter encore les armatures en séries parallèles et qui leur faisaient préférer par nombre de constructeurs les armatures en parallèle sont ainsi complètement surmontées. Une machine bien étudiée avec couplage en séries parallèles répond absolument à ce qu'on en attend.
Les formules suivantes empruntées à la page 44 s'appliquent aux couplages en séries parallèles :
iî=t:2a
7 = 7i + yi-
P JCrta
y, et jr, doivent être impairs ; il faut donc choisir pour n une valeur telle que .^"^ ^ donne un nombre entier pair. Pour que l'enroulement ne se ferme qu'une seule fois, y^ et X ne doivent
TAMBOUR A COUPLAGE EN SÉRIES PAllALLÈLES 107
avoir aucun diviseur coniniun. Pour lo choix dos valeurs do y, ol y., nous renvoyons à ce qui a été dit pages 39 et 158.
Armature en tambour à couplage en séries parallèles de V Auteur, avec a <p. —
r' Exemple. — Tiré de la figure 102 avec
yi + Yi- — 4 — -18^ yi-y2 = îJ;
Cet enroulement est à simple fermeture parce que y^ et IC, ou y^ et a, n'ont aucun diviseur commun. Il est d'ailleurs symétrique parce que — est un nombre entier. Les 4 branches d'armature de «•et enroulement sont, pour la position représentée :
Les sections en court circuit sont :
2"" Exemple. — Supposons que le calcul d'une macliine ait coniluit aux valeurs suivantes :
p — S; a=6; Ji = 410.
La valeur calculée pour n ne satisfait pas toujours à la formule d'enroulement; il faut alors l'ajuster à cet effet. La valeur 410 étant dans ce cas, nous prendrons pour n la valeur la plus voisine convenable, soit 412. Dans ces conditions nous arrivons h
y:+yi= — g — = -^'^ yi=yi = 25,
i68 CHAPITRE HUITIEME
Cet enroulement se ferme une seule fois et est dissymétrique. Pour le rendre symétrique nous le partagerons en trois enroulements à fermeture simple avec a' = 2. Ceci n'est possible que si yk <?t a ou yic et K ont le facteur 3 comme plus grand diviseur
Fig. 105.
Couplage en séries parallèles. J» = 4 ; « = 2 ; K = 38.
commun. Or la valeur de n la plus voisine de 412 qui satisfasse à ces diverses conditions est 420, qui donne
yi+yi= — f — =^^ yi=y2 = 27
2r Exemple. — Soient :
p=Si: a =4.
Comme p et a n'ont pas de diviseur commun, on ne peut obtenir la symétrie qu'avec un enroulement à quadruple fermeture, y^ et a doivent aussi avoir 4 pour plus grand diviseur commun.
TAMBOL'U A COLPLAGK KN SKKIES PARALLKLKS 160
Cette condition correspond, par exemple, à
et l'on a
/Mo ,72
lC=i5.8qz4=:< ou il=C .
(iiflssrrr
FiV. iOG.
Couplage en séries parallèles. p—-h\ « = 3 ; m — 88 ; lf| = 9 ; If, = 7.
Ce schéma est donné, pour K= ii, par la figure 106 avec connexions équipotentielles. On a pour celles-ci :
yv = x .y, + {, et. si Ton choisit
il vient
yp.=yp.=yp3=^i . 8 + 1 = 9
yp, = 2 . 8+i = 17
vyp=:3 . 9+17-:44 = JC.
Dans la figure 106 le long pas yp^ = 17 n'est pas représenté,
(|uatrc lames étant déjà électriquement reliées sans cette dernière connexion.
Armature en tambour à couplage en séries parallèles de VAuleur avec a= p. — Cet enroulement est équivalent au couplage on parallèle habituel avec enroulement imbriqué.
On aura
Fig. 107.
Couplage en sôrios parallùlos avec a —p; n = 32 ; y, -- u, — T.
On peut toujours faire le pas yi égal à y^. Dans ce cas la partie courbe des barres, pour les armatures en tambour avec enroulement en barres, est égale sur les bases avant et arrière de l'armature, ce qui est un avantage au point de vue de la construction, notamment quand les connexions transversales sont elles-mêmes employées.
Le schéma de la figure 107 suppose
TAMBOUR A COUPLAGE EiN SÈIUES PARALLÈLES 171
pour
I est relié avec i +7=8, et 8 avec 8+7 = lo, elc.
Fig. 108.
Omplagc en séries parallèles de l'Auteur. Réduction de lainpliludo dos sections.
Pour la position indiquée de Tannature on obtient les quatre circuits fermés sur eux-mêmes
Al — 29 — 22 — A. — Aj A^— 6 — 13— Ai— Aj 13j— 30— :i— Bj — B, Bj — 21 — li-B. — B„
et les 4 branches de l'armature sont constituées par les barres B^— 12— 19— 26— 1— 8 — 15— V B.— 7 — 32-25 — 18—11— 4— ^ ^A.
Si Ton raccourcit le pas y., du côté arrière, c'cst-k-dire 5/ l*on réduit r amplitude des bobines^ comme dans la figure 108, pour laquelle y, = 9 et ^^ = 5, la position des sections mises en court circuit varie.
Le couplage en séries parallèles de T Auteur avec a=p ne s'adapte pas, comme le couplage en parallèle avec enroulement imbriqué, à un nombre quelconque de sections ; il est soumis à la condition
Dans le tableau suivant se trouvent réunis les nombres de barres possibles pour les enroulements fermés simples avec à=p et 4, 6 et 8 pôles. A chacun des nombres de lames correspondent deux valeurs de y^+y^. On choisit de préférence la plus petite et on la partage en deux nombres égaux impairs.
