ÉTUDE D'AVANT-PROJET DE LA MACHINE A COURANT CONTINU
45. Généralités sur le calcul d'avant-projet d'une machine à courant continu.
— 46. Choix du mode de construction de l'armature. — 47. Choix de l'enroulement. — 48. Vitesses périphérique et angulaire. — 49. Nombre de pôles.
— 50. Relation entre le nombre de pôles et le diamètre de l'armature et le rapport « Longueur de pas polaire : Longueur d'arc polaire ». — 51. Influence du genre d'enroulement de l'armature, de Tintensité du courant et de la différence de potentiel aux bornes sur le choix du nombre de pôles. — 52. Etablissement des formules pour le calcul des principales dimensions d'une machine. — 53. Valeur de la charge ou f. m. m. linéaire d'armature * {(h) ; son influence sur la masse et réchauflemcnt de la machine et sur la production d'étincelles au collecteur.
45. Généralités sur le calcul d'avant-projet d'une machine à courant continu. — Le calcul préalable d'une machine électrique repose sur bien des considérations. L'ingénieur qui en est chargé se trouve en présence d'une quantité de grandeurs inconnues et les solutions possibles sont très nombreuses. Il n'a d'autre ressource que de faire des hypothèses sur certaines grandeurs et de commencer par un bout le calcul de la série des inconnues, en tendant vers la solution finale par un contrôle incessant et des corrections éventuelles successives. L'objectif du constructeur n'est pas seulement de produire une bonne machine, mais aussi d'y arriver en remplissant toutes les conditions voulues avec la moindre masse de matériaux et au moindre prix de revient possibles. — Dans la plupart des cas il n'est pas difficile d'établir une machine fonctionnant bien quand on n'est limité par aucune question d'économie. Le soin qui incombe au constructeur de produire une machine aussi peu coûteuse que possible et néanmoins satisfaisante le conduit aux limites admissibles d'utilisation des matériaux et oblige à des calculs exacts et à une minutieuse attention.
* Voir la note page 302.
E. Artiold. — La machine dynamo à courant continu, t. II. 19
Le technicien familiarisé avec le calcul et la construction des machines dynamos et hahitué au choix et à la détermination des différentes grandeurs en jeu arrivera mieux et plus rapidement au résultat voulu que le débutant.
Dans les paragraphes suivants le calcul est développé à fond et conduit avec la plus grande exactitude possible, ce qui prend naturellement plus de temps qu'il n'est en général nécessaire. L'ingénieur expérimenté pourra aisément recourir à des méthodes abrégées, suivant le degré de précision désiré ; mais le calcul exact donnera seul au débutant consciencieux la sécurité qu'il doit viser.
46. Choix du mode de construction de Tannature. — L'armature-volant de W. Fritsche et celle en disque de Desroziers (Maison Breguet, Paris) appartiennent aux armatures en disque qui ont réellement fait l'objet d'exploitations. Elles ne s'établissent que pour machines multipolaires et sans noyaux de fer et doivent être considérées comme des constructions spéciales dont l'emploi ne s'est pas généralisé en raison de leurs applications limitées.
L'armature en anneau plat était autrefois appliquée, notamment par la maison Schuckert et C, à toutes les machines courantes jusqu'à 400 kw; mais cette construction est aujourd'hui complètement abandonnée.
Le choix se trouve ainsi réduit dans tous les cas à l'armature ordinaire en anneau ou à celle en tambour, qui donnent lieu aux considérations suivantes.
1. Avec l'enroulement en tambour la différence de potentiel maximum entre bobines d'armature voisines est égale à la différence de potentiel totale entre les bornes, tandis que, avec l'enroulement Gramme (Voir p. 100 du tome I), cette différence de potentiel n'est égale qu'à la f. é. m. induite dans l'une des bobines. L'enroulement en anneau permet en outre le remplacement facile d'une bobine ou section quelconque sans dérangement des autres; il s'adapte mieux, en conséquence, aux tensions élevées et aux faibles intensités que l'enroulement en tambour.
2. Par contre, les enroulements en anneau ne permettent que de mal utiliser, dans les petites machines, notamment bipolaires, la section d l de l'armature. Ils ont en outre l'inconvénient que
Ja self-induction des sections élémentaires et leur longueur de fil sont plus grandes que dans les armatures en tambour, et enfin que le croisillon d'armature doit y être totalement ou partiellement établi en bronze.
Dans les armatures en tambour à enroulement ondulé le pas de l'enroulement détermine un encombrement inférieur de moitié à celui d'un enroulement ondulé en anneau ; les connexions transversales y sont aussi plus courtes et l'enroulement entier, qui peut s'établir en manteau, est également beaucoup plus simple. De plus la préparation de l'enroulement en sections mises en forme sur gabarits constitue un procédé particulier offrant de grands avantages pour une fabrication par séries, mais qui n'est applicable qu'à l'enroulement en tambour. Il se prête notamment à une meilleure construction mécanique, ainsi qu'à un refroidissement et une ventilation plus efficaces de Tarmature. On emploiera donc l'enroulement en tambour dans tous les cas oii des conditions spéciales ne s'y opposeront pas.
47. Choix de l'enroulement d'armature. — Avec l'armature en anneau il ne peut guère être question, dans la majorité des cas, que de l'enroulement Gramme ; celui de l'Auteur (fig. 81, tome I) et un couplage en série ou en séries parallèles ne s'appliquent qu'exceptionnellement.
Pour les armatures bipolaires en tambour, on emploiera soit Tenroulement sur calibre, soit, comme celui-ci ne s'applique pas aussi facilement que Tenroulement à la main sur une armature rainée, l'enroulement symétrique des figures 174 à 177.
L'armature en tambour multipolaire peut s'établir avec un enroulement en fil sur calibre ou un enroulement en barres. On choisira autant que possible le courant par branche d'armature i^ de manière à pouvoir réaliser un enroulement en barres.
Il faut distinguer ici :
