ARMATURES EN DISQUE

38. Généralitéiï sur Ten roulement des armatures en disque. — 39. Enroulement de rînduit en disque de Desroziers. — 40. Enroulement de Finduit en disque de Fritschc.

38. Généralités sur renroolement des armatures en disque. — Les machines de cette catégorie sont caraclérisées par ce fait que les conducteurs d'armature s'y meuvent dans un ordre continu entre deux pôles de noms contraires placés en regard l'un de l'autre, en même temps que le plan des bobines qu'ils forment reste normal à la direction du flux magnétique. L'écartemcnt des surfaces polaires opposées dépend uniquement de l'épaisseur de ces conducteurs, et le court espace que doit franchir dans l'air le flux magnétique permet de supprimer complètement le noyau en fer de l'armature.

L'excitation d'un champ magnétique intense avec un nombre d'ampfcres-tours aussi réduit que possible exige, en l'absence de noyau de fer dans l'armature, que le jeu permettant le mouvement de celle-ci entre les pôles soit réduit au minimum ; autrement dit, les conducteurs soumis à l'induction ne doivent occuper que peu do place dans la direction du flux. Cette condition, aussi bien que la liaison des conducteurs induits tant entre eux qu'avec le collecteur, rend particulièrement délicat l'établissement des armatures en disque.

Bien qu'elles puissent être adaptées aux machines bipolaires, ces armatures s'appliquent de préférence aux machines multipolaires.

Les conducteurs induits, ici radiaux, sont connectés d'après les règles précédemment établies pour les enroulements d'armatures

180 CIIAPITHE NELVIKMK

en tambour. Géométriquement parlant, un enroulement d'armalure en disque n'est pas, en c^Fet, autre chose qu'un enroulement en tambour redressé perpendiculairement à Taxe de rotation. On peut donc, sans plus chercher, appliquer aux armatures en disque Tensemble des schémas déduits à propos des armatures en tambour.

Fig. ill.

Kni'oulcnient «rannature en disque avec couplage en série.

Le couplage en série est particulièrement désigné pour les armatures en disque à pôles nombreux : il permet d'obtenir, avec un nombre réduit de spires et de barres d'induit, une force électromotrice donnée.

Nous étudierons de plus près quelques enroulements de ce genre, induits en disque à couplage en série.

La formule générale du couplage en série est, comme on Ta .vu.

nzt'2

• yi + y,= — — ,■

ENHOLLEMENÏD INDUIT EN DISQLE DE DESROZIEUS 181

n étant, dans le cas des armatures en disque, le nombre des barres radialtDS ou des côtés induits.

L'expression précédente peut s'écrire

Pour

elle donne

AH

Avec 11= 32 on obtient le scliéma de la ligure IH .

La conGguration des surfaces polaires est déterminée par la forme des sections; elles doivent être écornées extérieurement et radialement coupées sur les côtés pour parer à la production de forces électromotrices agissant en opposition dans le même circuit d'armature.

On voit clairement sur la figure que l'ensemble des barres et de leurs connexions transversales peut se répartir en deux couches juxtaposables normalement à l'axe et contenant: Tune, les barres impaires ; l'autre, les barres paires.

39. Enroulement d'induit en disque de Des^oziers^ — Dans cet enroulement les conducteurs induits ne sont plus dans un plan unique, mais répartis, comme on vient de le voir, en deux plans parallèles, directement juxtaposés, de telle sorte que les conducteurs situés dans l'un des plans recouvrent exactement ceux placés dans l'autre. Une section ou bobine de cet enroulement comprend donc, en général, quatre barres ou côtés induits, dont deux appartiennent à l'un des plans et deux à l'autre. Les sections commencent alors par un conducteur appartenant au plan situé du côté du collecteur; puis viennent deux conducteurs appartenant à l'autre plan ; et finalement un second conducteur du premier plan. Les liaisons des deux couches de conducteurs ainsi établies peuvent se faire à la périphérie de l'armature et le long de son évidem'ent central. L'enroulement peut être divisé en deux par-

1. Brevets français n» 169746, du 2i juin 1885 cl n» 176718, du 11 juin 1886. — Brevet américain n« 459610, du 15 septembre 1891.

i82 CHAPITRE iNKUVlKME

lies distinctes qui se construisent séparément. En reliant ensuite par des connexions les extrémités des conducteurs qui se correspondent dans les deux plans, on réalise un enroulement fermé simple à couplage en série.

Le numérotage individuel des conducteurs doit se faire dans l'ordre suivant lequel les barres se succèdent dans les deux couches quand on parcourt Tenroulement.

Fig. 112.

Armature en disque de Desrozicrs. lè = 64 ; j» = 3 ; a = {; y | = y^ = 1 i .

Nons prendrons comme exemple une armature hexapolaire h 04 conducteurs avec a = 1. Chaque demi-armature contient 32 conducteurs disposés radialement et uniformément répartis par rapport à la circonférence ; ceux des deux couches ou plans se recouvrent ainsi exactement dans la direction axiale.

On peut représenter clairement cet enroulement en fendant l'armature en un certain point et la développant sur un plan, les deux moitiés de l'enroulement étant rabattues l'une au-dessous de l'autre dans ce plan.

ENUOLLEMENT D'INDUIT EN DISQUE DE DESKOZIEUS On a ici

yi+y-i-

yi = y, = ii.

Les liaisons des conducteurs appartenant aux deux plans, effectuées à la périphérie de Tarmature, sont indiquées sur la figure 112 par des doubles traits. De la barre 10 située dans la couche d'avant (côté du collecteur) on passe à la barre 21 de la couche d'arrière, puis a la barre 32 de la môme couche, pour revenir à la barre 43 de la couche d'avant, c'est-à-dire située du môme côlé que la barre 10, et ainsi de suite.

IMateaUK vu carton portant pcspeclivcniont los doux moitiés d'un enroulement

Desroziers.

Le nombre et la disposition des balais se règlent, sans aucun changement, comme il a été dit pages 03 et suivantes.

(^omme pour les armatures en anneau et en tambour, on peut ici également effectuer des enroulements en augmentant ou dimiimant le nombre de lames du collecteur.

Pour réaliser l'enroulement on se sert de deux disques minces en matière isolante suffisamment rigide (carton ou amiante comprimée), constitués chacun par trois couronnes ou anneaux concentriques A, B, C (fig. 113), et A^, Bj, C, (fig. 114). Les anneaux intermédiaires B sont enlevés dans les figures pour laisser voir l'enroulement en arrière du plan du papier. Figurons-nous cepen-

184 chapithp: neuvikme

liant tout d'abord la couronne B en place, les anneaux A, B, C d'une part, et les anneaux A,, Bj, C,, de Tautre, formant ainsi des disques ou plateaux complets, d'une seule pièce ; celui de la (igure 113 recevra, par exemple, les éléments impairs de Tenroulement, et celui de la figure 114 tous les éléments pairs, disposés conformément au schéma d'enroulement.

Ceci posé, la formation des éléments s'opère très simplement : — Prenons un fil du diamètre voulu et plaçons-le, comme dans la figure H 3, d'abonl sur la face-arrière du disque (supposé complet) et radialement de a en 6 sur la couronne A. En b faisons-le passer à travers un trou pratiqué dans le disque et rabattons-le de b vers c en suivant une développante de cercle sur la face avant de la môme couronne A. En c faisons-lui traverser de nouveau b» disque et conduisons-le radialement sur la face arriènî jusqu'en //, d'où nous le ramènerons, par un trou dans la couronne C, sur la face avant do celle-ci. De d en h rabattons ce même fil en lui faisant décrire une développante de cercle, et repassons-le, par un nouveau trou, sur la face arrière oii nous le conduirons radialement de h en /. Les côtés induits de l'élément ainsi formé sonl constitués par les parties radiales cdiiiht.

On continue de même à recouvrir tout le plateau de la figure J 13 avec les zigzags pairs de l'enroulement, et Ton opère semblablement avec les zigzags impairs pour le plateau de la figure 114. Après l'enroulement la seule différence entre les deux plateaux consiste en ce que, dans la figure 113, les conducteurs radiaux sont situés sur la face-arrière du plateau et les parties incurvées sur la face-avant, tandis que c'est l'inverse dans la figure

Appliquons maintenant les deux plateaux l'un contre l'autre (fig. 115) de façon que les points de division portant les mêmes numéros dans les deux figures se juxtaposent, les points 1, 2, 3, 4, ... de la figure 113 venant se placer en regard des points T, 2', 3', 4', ... delà figure 114. Les bouts a et /des zigzags pairs, par exemple, tombent sur les extrémités /' et a' des zigzags impairs et, en reliant ces extrémités, soit a avec t' et a' avec /, on obtient finalement un enroulement fermé.

Si l'on supprime alors les couronnes intermédiaires B et B,, les

ENUOULEMEiNT iriMlLlT EN DISQUE DE DESUOZIEUS

parties radiales apparaissent. Elles constituent deux couches de faible épaisseur.

Comme on le voit sur la coupe de la figure i 15, un disque mince en métal m m est intercalé entre les deux plateaux portant Tenroulement. Ce disque, en métal de résistivité élevée (maillechorl.

Fig. 115. Fig. 116.

Induit en disque Desrozicrs à enroulement simple.

nickeline, ou analogue), a pour but d'assurer à l'armature une plus grande rigidité mécanique. Dans les grandes machines ce disque métallique présente des évidements du genre de ceux de la figure 116 et peut être constitué par des segments ou panneaux assemblés ou par des bras minces. Quelle que soit la disposition adoptée, le disque est solidement encastré dans un moyeu en deux parties qu'on aperçoit sur la coupe de la figure 113.

Les couronnes A, Aj, qui supportent les développantes périphériques de Tenroulcment, sont fixées au disque-support ?n (Voir lig. 115) au moyen de boulon^; de leur côté les couronnes centrales C, Cj, sont reliées soit au disque métallique ?n soit au

moyeu de l'arniature. On ne supprime les couronnes intermédiaires By 13j, qu'après x'assujettissement complet et définitif des plateaux avec le disque-support et le moyeu. Les efforts qui sollicitent les couronnes de iil sont supportés par le disque métallique m. M. Dcsroziers désigne sous le nom iï enroulement en zigzag simple Tenroulement ci-dessus décrit. Il s*en déduit un deuxième mode d'enroulement appelé par Tinventeur : enroulement en zigzag composé. On peut, selon nos désignations, considérer le premier comme un enroulement ondulé et le second comme un enroulement ondulé bouclé.

Fig. 117. Fig. 148.

S<^ction3 crune ar:iiature en disquu Dcsroziors.

Les figures 117 et 118 donnent une idée de la constitution d'une section comportant maintenant 6 côtés radiaux, au-lieu de 2. Le contour brisé ab c d h /de l'enroulement on zigzag simple est ici remplacé par un contour brisé multiple a h c d g h ij kl m p q t à plusieurs boucles. La ligure 117 montre clairement la formation de la section ; on y voit les fils radiaux sur la face arrière des couronnes A et C et les liaisons entre les fils sur la face avant.

L'enroulement Desroziers est généralement réalisé de telle sorte que ses liaisons avec le collecteur jjarlenl toujours de la moitié dudit enroulement située du côté de ce collecteur. On évite ainsi la difliculté de faire revenir au collecteur, à travers le disquesupport m, les liaisons des sections arrière de l'enroulement. Dans ces conditions, Texemple cité présente; Ui connexions parlant de l'armature et, par suite, 16 lames seulement au collecteur.

Pour les macinnes à grand nombre de pôles et à couplage d'armature en série, cette disposition donnerait un nombre trop élevé «le sections simultanément mises en court circuit par les balais, dont cbacun fermerait en effet sur elles-mêmes 2p bobines ou

ENKOULEMENÏ IVAUMATURE EN DISQUE DE FRITSCHE 187

p sections en zigzag. Aussi M. Desroziers multiplie-t-il le nombre des lames du collecteur, suivant la méthode précédemment indiquée.

Les machines à armature Desroziers ont été construites par la Maison Breguet^ de Paris. La confection de cet induit est assez compliquée et coûteuse, el, malgré les plus grands soins, la rigidité mécanique laisse toujours à désirer ^

40. Earoolement dlnduit en disque de Fritsche. — Parmi les armatures en disque les plus connues figure celle de W. Fritsche. Le couplage des barres on repose absolument sur le môme principe que celui de Desroziers ; mais le sj^stfeme Fritsche a l'avantage de se prêter h un mode de construction des plus simples.

Fritsche emploie depuis quelques années, dans son armature en disque, des conducteurs radiaux disposés en une seule couche et reliés entre eux, par leurs extrémités circonférentielles externe el interne, au moyen de développantes de cercle en ruban de cuivre, suivant le schéma de la figure 111).

On a dans cette figure 119

yi==s 72 = »-

La moitié du nombre des barres (désignées par des numéros

i. Les enroulements Desroziers ont été réalisés avec couplage en séries parallèles cl connecteurs l'éunissant des points au même potentiel, qui jouaient, par suite, cdectivement le rùle de connexions équipotenlielles. Des machines de ce genre el d'une puissance de 100 kw à 300 t : min ont été mises en sm-vice en 1889 dans des usines du Secteur do la Société pour la Transmission de la Force par lelectricité, à Paris. U est juste de remarquer ici que le rôle des connecteurs employés n'avait pa^ été envisagé alors au point de vue très fécond auquel s'est placé le professeur Arnold dans son étude générale des connexions équipotenticUes. Les dynamos en question, dont un certain nombre d'ailleurs fonctionne encore, comportaient trois enroulements en quantité.

Il a été également constiniit de nombreuses machines dans lesquelles les sections montées sur les deux faces du disque-support étaient couplées deux à deux en parallèle, chaque plateau constitutif d'une face formant alors un enroulement fermé complet.

La plus puissante machine Desroziers construite à ce jour a été une dynamo de 400 kilowatts à 70 t : min.

Les machines de ce genre sont actuellement concurrencées avec un tel avantage par les dynamos à armature en tambour dentée que la construction en est presque complètement abandonnée en faveur do types utilisant mieux les matériaux. [N. d. T.]

impairs sur la figure^) est réunie aux lames du collecteur. Les connexions intermédiaires se placent soit en avant, soit en arrière du plan des barres radiales. S'il est nécessaire de réduire en direction radiale Tencombrement de ces connexions, on peut les disposer alternativement des deux côlés. On évite ainsi le croi-

Fig. 119.

Enroulement ondulé d'armature en disque de Frilsciie. à barres radiales recli-

lignes et connexions transversales spéciales.

sèment des barres radiales et des connexions, en mùme temps (|u'on facilite Tisolation.

Les figures 120 et 121 donnent respectivement une coupe générale de dynamO'disque''' et une vue de face de l'armature. Cette armature a la forme d'une roue, à moyeu, rais et janle ; elle est construite sans noyau de fer distinct de l'enroulement.

Le moyeu N comprend essentiellement deux parties, dont Tune est solidement calée sur l'arbre, et l'autre, à emboîtures, maintient fermement les rais en position. L'enroulement d'armature