SEPARATION EXPERIMENTALE DES DIFFERENTES PERTES

On peut également déduire la constante C connaissant un assez grand nombre de points des courbes de ralentissement et de pertes pour excitation constante.

Connaissant f/./, — ^^.i?t pour une vitesse constante et les excitations pour lesquelles le ralentissement aurait été observé, on peut encore construire la courbe des pertes pour excitation constante, avec f/./, — I\,R^ = C . ab. Pour introduire dans le calcul, à une échelle convenable, la sous-tangente ab lue en secondes, il suffit de multiplier Cab parle carré du rapport de Téchelle des ordonnées à celle des abscisses.

La constante C s'obtient par le calcul de la manière suivante. Si Ton doit fournir à Tarmature du moteur une puissance £/. /» — /^ . i?t sous une excitation égale à u et si Ton sait en outre, d'après Tessai de ralentissement, que, dans l'intervalle de temps {h — O secondes de la période de ralentissement, la vitesse tombe de w^ à tu, tours par minute, on peut écrire

et

De cette façon on peut aussi obtenir la constante C sans recourir à la construction delà sous-tangente. Le calcul se poursuit à l'aide de la moyenne de plusieurs valeurs de C ainsi déterminées.

Après avoir observé le ralentissement pour quatre valeurs au moins du courant inducteur et avoir mesuré la puissance absorbée, avide, pour des vitesses angulaires et des excitations différentes, on est à même de séparer les pertes en frottements, hystérésis et courants de Foucault, comme il est dit page 567 du tome I et ci-après au Chapitre XXVI du présent volume à propos d'un essai complet de machine à courant continu donné à titre d'exemple. L'emploi de cette méthode est limité par la durée même du ralentissement qui lui sert de base. Il n'est plus possible de suivre ce ralentissement dès que la période de ralentissement des machines devient inférieure à trente ou trente-cinq secondes pour une excitation égale à la moitié ou aux trois quarts de l'excitation normale.

E. Arnold. — Lft machine dviiaroo à courant continu, t. II. 36

562 CHAPITIŒ V[N(iT-CL\OriÈMK

h) Entralnemenl jmr moteur étalonne, — Il exislr pouf la clélerminalion des différentes perles d'une machine dynamo cet autre mode de procéder qui consiste à entraîner ladite machine par un moteur étalonné tout en faisant varier les conditions de fonctionnement : marche à vide avec ou sans excitation, marche en charge et en court circuit. L'étalonnement du moteur en question peut se faire soit par un essai au frein, soit par la méthode de ralentissement.

D'après la représenlalion {graphique de la relation entre la puissance fournie et celle re(;ue par la machine ou du rapport de ces deux quantités, rendement et puissance fournie a la machine, on obtient la courbe de tarage qui permet de déduire la puissance mécanique fournie à Tarbre pour chacune des valeurs de la puissance électrique mise en œuvre.

La machine à étudier est couplée directement sur la génératrice. Une transmission par courroie, de génératrice à réceptrice, est toujours une source d'erreur, en ce qu'il n'est pas facile de tenir compte des variations des pertes dues à la courroie suivant la charge.

On peut encore, pour des essais exacts, mesurer la puissance mécanique fournie à la machine d'essai au moyen d'un accouplement élastique ou dynamomètre monté entre les arbres des deux machines. La torsion subie, pour les différents couples résistants, par un ressort hélicoïdal étalonné préalablement est déterminée au moyen d'un contact électrique.

L'entraînement par moteur taré permet de déterminer :

1** La puissance Pj à fournir à la génératrice, entraînée à vitesse normale et sans excitation, pour vaincre les frotlemenls dans les paliers, aux balais et dans l'air.

2"* La puissance absorbée par la génératrice, à circuit extérieur ouvert, cette dernière étant excitée de manière adonner différentes tensions aux bornes. La puissance mécanique fournie par le moteur est absorbée en frottement, hystérésis et courants de Foucault dans la génératrice.

3° La puissance fournie à la génératrice sous différence de potentiel aux bornes constante et à divers débits. Celte puissance doit être égale k la puissance électrique fournie au circuit exté-

SfcPAHATION EXPERIMENTALE DES DIFFÉRENTES PERTES 563

rieur par la génératrice, puissance augmentée de la somme des pertes.

Si Ton connaît les pertes par frottement d'après le premier essai, les pertes par hystérésis et courants de Foucault corï'espondant, d'après le second essai, à la f. é. m. induite, et les pertes par contact au collecteur P„ d'après les potentiels aux balais, l'excédent de la puissance fournie par le moteur sur la somme des quantités connues

Pi + Ph + Pf + P . ilu + Pn + U. U + (7.1

doit être attribué aux pertes qui surviennent, en charge, dans la machine, par suite de variations locales de l'induction dans le fer et de courants de compensation dans Tarmature.

Cette méthode est surtout applicable lorsqu'il s'agit d'avoir une idée absolument exacte de la perte avide et des pertes totales. Elle est cependant rarement usitée en pratique à cause du temps exigé par le tarage et de la nécessité d'un accouplement direct.

Au lieu d'Atre obligé d'étalonner spécialement le moteur pour chaque cas déterminé, on peut se contenter, surtout avec un grand moteur fonctionnant sous différence de potentiel constante aux bornes, d'en considérer les pertes comme constantes et de déterminer la puissance fournie à la machine à essayer en déduisant les pertes propres au moteur de la puissance qui lui est fournie.

Dans ce cas cependant la méthode de ralentissement, quand elle est applicable, donne des résultats au moins aussi exacts.

L'Association des Electriciens allemands admet également dans ses « Prescriptions courantes pour l'essai des machines électriques » la méthode de l'indicateur par laquelle on relève des diagrammes sur la machine motrice entraînant la génératrice à vide, sans excitation, puis avec excitation. Cette méthode comporte toutefois ordinairement de très importantes causes d'erreur, de sorte que, dans le cas aussi oii l'on a à essayer de grandes machines directement accouplées, la méthode de ralentissement est encore préférable. Il suffît simplement de supprimer l'admission ou de laisser marcher la turbine à vannage fermé. La dynamo est amenée à la vitesse voulue par entraînement, comme réceptrice, au moyen des autres machines ou des batteries d'accumulateurs qUi existent

564 CHAPITHK VIN(;T-CLN0UIEMK

toujours dans les stations centrales à courant continu. On sépare ensuite aisément les pertes par frottement des pertes électriques, et Ton peut alors discuter exactement ces dernières comme le permettent les diagrammes relevés à vide.

99. Détermination du rendement d'une machine d'après sa marche à vide et sa mise en court circuit. — L'essai des machines en court circuit est depuis longtemps déjà pratiqué par différents

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Fig. 414.

Court circuit de macliine cvcitce séparément.

constructeurs pour les grands types dont l'épreuve en pleine charge dans les laboratoires d'ateliers serait trop compliquée pour fournir un critérium de réchauffement de l'armature et du collecteur, ainsi que de la manière dont se comportent les balais quand la machine débite.

Quand une machine a courant continu dont les bornes sont reliées en court circuit par un ampèremètre est excitée par une source indépendante, de manière à débiter son courant normal, le champ résultant créé dans cette machine induit une f. é. m, égale à la chute de tension sous les balais et dans Tarmature.

Si le calage des balais est maintenu fixe entre la marche en

charge et celle en court circuit, le champ d'armature est, dans les deux cas, décalé d'environ 90*" sur le champ inducteur.

On obtient de la manière suivante la valeur du champ inducteur nécessaire à la production d'un courant déterminé en court circuit. La figure 414 représente la caractéristique à vide d'une

machine. On porte suivant OA = /^ {R^ H .R^) =■ BD la chute

ohmique de tension, et suivant BC = ^f, = 2 (6e + p).0| la f. m. m. de réaction (Voir tome I, p. 307), et l'on obtient en OC la valeur, en ampères-tours, de l'excitation nécessaire. Les angles du triangle BCD varient très peu avec le courant, toutes les quantités, autres que celle — . Rn. h qui ne varie pas absolument avec le courant, variant avec celui-ci.

En tirant une parallèle à CD et prenant l'ordonnée CE = /^ proportionnelle à CD, on a la caractéristique en court circuit de la machine en excitation sépai'ée. On l'obtiendra expérimentalement en faisant varier l'excitation, l'armature étant en court circuit, et en notant le courant correspondant, à vitesse angulaire constante. Cette courbe est rectiligne pour la partie droite de la caractéristique à vide.

Si Ton excite la machine dont l'armature est en court circuit suffisamment pour qu'elle donne son courant normal, on pourra, par un essai assez prolongé, mesurer réchauffement du collecteur et des prises de courant et avoir une idée de réchauffement de l'armature.

En ce qui concerne le mode de fonctionnement de la machine en court circuit, cette question, au point de vue de la commutation, est traitée au Chapitre XXVIII ci-après. Nous allons voir dans ce qui suit comment Tessai encourt circuit peut être appliqué à la mesure du rendement.

Il convient tout d'abord de rechercher si les pertes en charge peuvent être considérées comme la somme des pertes mesurées en court circuit et à vide.

Pour ce qui est des pertes dans le fer, les relations en jeu sont de nature quelque peu compliquée, les lois du magnétisme ne permettant pas d'admettre une superposition des effets pour des inductions élevées.

S66 CHAPITRE VINCT-CINQUIEME

Par suite de l'action magnétisante transversale du courant d'armature, le champ de la machine en charge s'écarte notablement de celui de la machine tournant à vide. Les inductions dans les dents sont plus élevées en chai'ge qu'à vide.

Lçs pertes hystérétiques dans les dents, à vide et en charge.

Fig. 415.

Courbes de champ on charge, à vide ci en court circuit.

peuvent être considérées comme respectivement proportionnelles à f^ll,^ et à (^.„,„ + A 53. „,„)*'«.

La différence A ^, „,„ entre l'induction en charge et à vide est, par suite de la saturation élevée dans la plupart des cas, plus faible que Tinduction correspondante en court circuit.

Ce fait est mis en évidence par les courbes en charge, à vide et en court circuit représentées par la figure 413. Ces courbes dv champ se rapportent à la dynamo (a gaz) de Kôrting déjà plusieurs fois citée.

En déterminant, d'après les courbes de champ trouvées expérinaentalement, les champs dans Tair, on obtient comme valeurs maxima de ceux-ci :

à vide ^

3C5o = C . 44 volts = 4270 gauss;

^ ^ = 305, W étant le nombre de sptros induites comprises entre

les deux balais d'épreuve.

DKTEIUHN.VTION DU UENDEMKNT D'LXE MACIfIXli: 567

en charge

JCifh = C . 18 Yolls = b 400 gauss.

De la courbe de champ de la machine en court circuit on

déduit

3C«k = 1 240 gauss.

En introduisant les dimensions des dents on trouve pour les inductions dans ces dents:

à vide

en c harpe

J3,„.,neh^ 0,88.1,53 =^^^-^ eauss;

et en court circuit

On a pour les pertes par hystérésis, en charge,

La sonnne des perles dans le fer correspondant aux inductions à vide et en court circuit est