BOBINAGE EN ANNEAU

BOBINAGE EN TAUBOL'R

Phase 1.

Phase î.

Phase 3.

Pluwe 1.

Phase î.

+ Vô

+ lo

etc.

Il y a deux extrémités libres pour chaque circuit, soit 6 en tout mettent de donner divers groupements aux enroulements, comme ( plus loin.

Le même moteur avec le même nombre d'encoches peut être trar moteur diphasé à trois encoches par phase sous chaque pôle ; le se fait alors de la manière suivante, en anneau par exemple :

l»^» phase ; + 1 + 2 4- 3 — 7 — 8 — 9 4- 13 + 14 + iîi

2' phase : 4- 4 + 5 4- 6 — 10 — il — 12 4- 10 + 17 + 1?

— 22 — 23 — 24, etc. ;

de même pour les enroulements en tambour. Il reste 4 extrémités libres au lieu de 6.

Cylindre inférieur, — Les mêmes modes de bobinage peuvent être

sans changement au cylindre intérieur, avec cette seule différence que les encoches sont disposées sur la surface extérieure du cylindre. Pour Tenroulement en tambour^ les bobines Eickemeyer sont préférables.

Les connexions doivent être établies suivant les mêmes règles que pour le cylindre extérieur; on peut aussi conserver le bobinage étoile des moteurs à coarant continu, en se contentant de supprimer le collecteur et de faire trois prises de courant à i2(K ; mais il y a forcément un pôle qui a une encoche en pins on en moins des autres, ce qui entraine une certaine dissymétrie.

Poar le même motif, ce genre d*enroulement étoile n*est pas recommandable non plus pour le cylindre extérieur. Il a, du reste, Tinconvénient de ne pas permettre les changements de couplage des circuits.

Les bobinages des deux cylindres doivent avoir même nombre de pôles ; mais pour éviter la production de points morts, on doit choisir des nombres d'encoches différant entre eux le plus possible; si Tinducteur est diphasé, on trouvera avantage à faire Tinduit triphasé et inversement. Par exemple, dans le moteur à 12 pôles considéré ci-dessus, on prendrait 4 ou 8 encoches par pôle, soit en tout 48 ou 96 encoches, puisque le nombre de pôles de Tinduit doit être forcément égal à celui de Tinducteur. Il faudra en outre avoir soin, si Ton emploie pour Tun d*eux des encoches ouvertes, de donner à l'autre des encoches fermées ou semi-fermées pour éviter d'étrangler le flux magnétique.

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Connexions des enroulements. — Les quatre ou les six extrémités libres des inducteurs di- ou triphasés doivent être reliées au réseau d'alimenbtion qui, dans les deux cas, comprend trois câbles. Pour les moteurs diphasés, on donnera aux deux enrou- 'emenls A,, A, (fig. 225) un retour <^ommuD les reliant aux rails; pour les moteurs triphasés, qui ont trois circuits K A„ A, (fîg. 226), on a le choix entre 'e montage en étoile (fig. 226), dans lequel les extrémités de sortie

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Fig. 225 — Connexions avec le réseau d'alimentation pour un moteur diphasé.

ase3

•^. — Connexions avec le réseau pour ^ nioleur triphasé, montage en étoile.

Fig. 227. — Connexions du même moteur, montage en triangle.

''* ^t» flj sont réunies en un point neutre où le courant de retour

mais à des riiéostats extérieurs ' servant à la régulation de la vitesse ; de même pour les trois extrémités a,&p 6, d'un induit diphasé.

Od voit que, quels que soient les rôles respectifs des deux cylindres, c'est-à-dire qu'ils servent d'inducteur ou d*induit, le cylindre mobile a besoin de trois contacts frottants ; ces contacts sont formés de trois bagues en cuivre isolées de Tarbre et sur lesquelles passent autant de balais fixes en cuivre ou en charbon. La nécessité de ces frotteurs est sans inconvénient pratique, car ils ne donnent lieu à aucune étincelle et les bagues n'exigent aucun entretien ; il n'y a aucune analogie entre ces frotteurs et les collecteurs des moteurs à courants continus, et le moteur polyphasé a de ce chef une réelle supériorité.

Quant au cylindre extérieur, comme il n'y a aucun inconvénient à augmenter le nombre de ses prises de courant, qui sont fixes, on peut lui donner, s'il y a lieu, autant de bornes qu'il y a d'extrémités pour les enroulements, c'est-à-dire quatre ou six, suivant le système.

Choix du cylindre inducteur et du cylindre induit. — Les considérations précédentes montrent qu'il n'est pas indifférent, au point de vue de la pratique de la traction, de prendre pour inducteur ou pour induit l'un ou l'autre des cylindres des moteurs, oaaigré la symétrie de ceux-ci.

Si Ton prend comme inducteur le cylindre extérieur, suivant

1 Usage suivi pour les moteurs industriels de puissance moyenne,

OQ a pour les courants triphasés l'avantage de pouvoir modifier les

^^ûnexions des bobines et passer en particulier du montage étoile

*^ montage en triangle, et inversement ; mais si l'on veut conserver

^^ contacts frottants des dimensions restreintes, et aux moteurs

* possibilité d'être couplés en tandem, sur les voitures à deux

'Voleurs, il faut renoncer à faire le bobinage du cylindre intérieur

^û barres. L'induit en fil présente alors une construction aussi

^^ïupliquée que l'inducteur.

-^U contraire, si l'on prend comme inducteur le cylindre inté-

Ijj .*^^ur les moteurs fixes, à vitesse constante, on emploie bien des résistances fixes

^o «s jjjmg [»induit mobile, mais cette disposition est inapplicable aux moteurs de tram-

^* enfermes dans une enveloppe étanche et qui nécessitent des résistances variables.

rieur, on doit renoncer à la ré^lation en tandem ou par changement de couplage des bobines primaires, mais on peut alors bobiner rinduit extérieur en barres de cuivre massif', offrant sous un faible encombrement une grande section de cuivre fovorable au rendement et parcourues par des courants d^assez faible tension pour rendre Tisolement très facile. Ce type de construction est rinverse de celui de la flgure 215.

Pour les moteurs de chemin de fer, à grande puissance et à grande vitesse, il devient possible d^exécuter en barres les deux enroulements ; on se trouvera alors dans les conditions les plus favorables.

L'emploi d'induits à barres rend la construction des moteu polyphasés à peu près aussi simple et aussi robuste que celle d moteurs à courants continus ; lorsque le cylindre extérieur ainsi constitué, il n'a besoin d'aucun entretien ; quant à l'indu teur, il est plus simple que celui d'un moteur à courant contin aussi facile à isoler et à réparer, et il demande moins d'entreti grâce à la suppression du collecteur.

Le noyau du cylindre induit, formé de tôles assemblées avec Y veloppe, ne présente pas, il est vrai, la même solidité que la casse massive du moteur à courant continu ; mais rien n'empè de la faire en fer plein, si Ton peut forer dans cette masse trop de dépense les encoches nécessaires pour loger les barre& de cuivre et si le couple est suffisant'. Un moteur ainsi construit se raai/ plus simple et demanderait moins d'entretien qu'aucun moteui* à courant continu. Il peut s'ouvrir tout aussi aisément si on cou^:^ les développantes dans le plan d'ouverture, en munissant les demMX moitiés d'équerres qui viennent au contact lorsqu'on ferme Ye^Mveloppe.

Lorsqu'on emploie un enroulement d'induit en barres, il hm^^

' Le couple moteur ne dépend que de la section du cuivre et non du nombre <^ spires dan.H chaque encoche ; on peut donc choisir ce nombre arbitrmirement et réduire à un si Ton reut.

' M. Ton DoHto DobroTolsky a montré que pour les moteurs industriels on même faire Tinduit en fer plein sans barres de cuivre ; mais un moteur aiaii ooi truit ne démarre gruëre qu'à ride ; l'emploi de circuits séparés et de rlicostats nécessaire pour démarrer sous charge, et les noyaux en tôle feuilletée donnent marnes un couple plus énergique que les noyaux en fer plein.

remirqDer qoe les courants secomlaires de liasse tension, intengei, ext^nt pour des cibles de très forte Kction ; il tfsl donc railaas ce cas, ik placer les rhéostats à proiimité imméiliatc "Cs moteurs et (le les !6intDander îles deux wles-formosàraidede ™ueâ ou de cordes , ^tntne on le faisait sur K anciennes voilures lOroioa- Houston ti tirant continu ; cela présente aucune difllté. A ce point de S, pour réduire l'iii- Isilè du courant, il L bon d'adopter pour l enroulements le >ntag^o en étoile plut qu'en Irîaoglc.

Exemples de mows polyphasés de ■cUon. — Il nexistr 'lueliement que peu Memples de ces nio- "rs; les premiers oui ceux de Lugaiio, Instruits par la maisuisse ttruwQ-Bo- ^, de Baden. La ligure 228 représente un de ces moteurs,

d'en haut, et la figure 229 l'cnseralilc du truck h un moteur. «*ii-ci est de 20 chevaux nominaux & 12 pôles; la fréquence est

42 périodes et la vitesse nurmale de tUO tours par minulc^

•2a LA TRACTION ELECTRIQUE

correspondant à un parcours de 15 km. à l'heure. Le motear p- 690 kg. sans engrenages et 820 kg. complet; il traîne sur voie

j;»arless p'ilyphaïc de Droun, puur locomoiïve Kfitmiiiii,

1 m. des voitures de 21 places et leur fait francliir des rani|ie de 6 p. iOO.

A côté de ces moteurs à engrenages, on doit menlionaer u moteur polyphasé ù comnmiide directe, établi également sur I' plans dcM. Brown, par la Société « l'Éciairage électrique », àtïL

dressai, pour la première locomotive Heilmann *. Ce moteur, doat Il figure 230 donne une coupe longitudinale et une élévation tnnsrersale* était à induit mobile et a inducteur Gxe calé directement sur Tessieu immobilisé par ses extrémités; les courants étaient amenés par trois conducteurs passant par un trou central; nndnit, solidarisé avec les roues par un tambour en tôle, était muni de trms balais mobiles, frottant sur des bagues que trois conduction passant dans Tessieu reliaient aux rhéostats de démarrage. I^ deux cylindres avaient des enroulements en barres de cuivre, à SpAles, Textérieur formé de 90 barres, Tintérieur de 3i, con- A^tées par des développantes en cuivre. Les essais de ce moteur, ^^qnels Tun de nous a eu Toccasion d*assister en 1893, ont été ^^écotés en faisant tourner le cvlindre extérieur autour du ^jUndre intérieur et en mesurant le travail au frein : la puis- *^ce mécanique développée a été de 63 chev. en pleine charge ^^ aurait pu être poussée plus loin ; mais on dut reconnaître que ^^ moteur était incapable de démarrer sous charge sans rhéostat, ^^ que, même avec Temploi de celui-ci, il ne donnait qu'un effort ^aaimam à la jante insuffisant (350 kg. . On renonça donc aux 'Voleurs polyphasés pourTéquipement des bogies à quatre essieux 'Moteurs qui avaient été prévus. Cet insuccès relatif était dû à ^^ présence d'un entrefer calculé un peu largement*.

Le maison Ganz et C", de Budapest, a installé plus récemment dans ses usines un petit chemin de fer électrique à courants Mphasésqui fonctionne d'une manière très satisfaisante. Le moteur construit pour ce service pèse 350 kg. sans engrenages, tourne à ^a vitesse de 430 tours et démarre franchement sur une rampe de ^»5 p. 100 avec une voilure de 6 300 kg. en développant un effort V^ correspond à un couple de 40 kgm. sur Tarbre moteur. Le facteur de puissance (rapport de la puissance électrique consommée 'tellement au produit de Tintensité par la différence de potentiel j *^ bornes, atteint 0,88 à la puissance de 16 chev. efTectifs,

Voirie très intéressant mémoire présente par M. J.-J. Heilmann û la Société "^«^iheUe de Mulhouse, 30 norembre 189*2.

1^^ ^J^ttrdTiui on réaliserait des conditions plus favorables, grâce aux projjrtrs réa- ^ ^Puis cette époque ; mais les moteurs à courant continu ont fourni à M. Heilmann ^o{«^ de régulation spécial de locomotire si avantageux qu'il a renoncé aux ^^ poh'phasés malgré leurs autres avantages.

0,845 à 10 cher., et 0,80 à 7 chev., chiffres fort élevés pour mj m moteur de ce genre et qui indiquent une excellente constracUoi Plusieurs autres constructeurs européens étudient des mater» polyphasés. En Amérique, dans le cours des dernières années des essais de traction par moteurs alternatifs ont été égalemei exécutés par les grandes compagnies, notamment à Pittsbur^ pa^ la Westinghouse Electric Co.

N'ayant pu obtenir des constructeurs aucun renseignement sur les des enroulements, nous avons fait nous-mêmes, pour en donner ici les résol^K^' tats, une étude d*un moteur triphasé de traction capable de remplacer Ic&j^^^ appareils à courant continu du type normal de 20-30 chevaux. Ce moteur, don .«c^nit rinducteur est formé par le cylindre intérieur, est constitué de la manièr^^"^ tt suivante .

Fréquence 40 en. Nombre de pôles 8. Vitesse à vide 600 tours. Engrenage: simples à réduction l/o,5; vitesse correspondante de la voiture 15 km. : avec roues de 0,75 m. Voltage d'alimentation 220 volts entre bornes * (f. e. polygonale). Inducteur mobile; montage des circuits en étoile.

Inducteur, — Noyau en tôles de 5/ 10 porté par un tube en bronze; dii mètre intérieur iOO mm., diamètre extérieur 360 mm.; épaisseur S50 mm *; 48 encoches ouvertes rectangulaires, terminées en queue d*hironde sur Te^ntrefer, garnies de 1 mm. de micanite, fermées par des coins en bois ; profoMSdeur 40 mm., largeur 13 mm.; ouverture sur Tentrefer 6 mm.

Bobinage en tambour à 2 encoches par phase sous chaque pôle; 96 sections, genre Eickcmeycr, ayant chacune 6 spires en fil de 45/10 (16 mm.*). Résistance de chacun des circuits 0,36 ohms. Entrefer 1 mm. Induction 3000 c. g. s.

Induit. — Noyau en tôles de 5/10 porté par une enveloppe en fonte; diamètre extérieur 570 mm., diamètre intérieur 400 mm.

64 encoches semi-fermées rectangulaires; profondeur 32 mm., largeur 12 mm. Enroulement diphasé formé de 128 barres plates de 4 x 30 = 120 mm.*, à raison de 2 barres par encoche ^ et de 8 par phase dans chaque champ. Résistance de chacun des circuits 0,014 ohm.

Régime permanent, charge normale, 20 chev. Vitesse 570 tours ; glissement 0,05. Courants primaires, 00 ampères efficaces dans chaque phase ; densité de courant correspondante 3,75 ampères par mm*. Courants secondaires, 240 ampères par phase ; densité de courant correspondante, 2 ampères par mm^ Rendement 83 p. 100 ou avec les engrenages 78 p. 100. Facteur de puis-

' Nous avons ctioisi ce chitTre de 220 volts comme un maximum de la différence de potentiel entre fils qu'on admettrait en France pour les courants alternatifs sur la voie publi(|ue. Le cliiÛre de 400 volts accepte à Lugano présente des dangers sérieux pour les personnes. Nous reviendrons sur ce sujet dans Tctude de la Distribution.

* L'emploi de deux barres par coche, au lieu d'une seule de section double, est motivé ici par le désir de réduire au minimum les courants à conduire au rhéostat. sans perdre la simplicité de construction résultant de l'emploi de barres au lieu de fils. Chaque barre est enveloppée d un ruban de micanite.

*4iice, 84 p. 100. Courant déwatté, 32 ampères; courant magnétisant à vide, iO ampères. Couple normal 25 kilogrammètres.

Coaple maiimnm possible an même Toltage, sans changer les connexions, iS kilogrammètres ; courants correspondants par phase : primaires, 102 ampères; secondaires, 700 ampères ; vitesse, 500 tours sans rhéostat).

Ce moteur donne une idée de ce qu*on peut obtenir dans cette voie ; il préieiite une très bonne stabilité de marche mesurée par le rapport entre le couple lormal et le couple maximum. Celui-ci peut, du reste, être sensiblement triplé, tu faisant passer le montage des inducteurs de Tétoile au triangle, ainsi qu*on « ferra an chapitre \i.

IHliciltéa qve présente encore la construction de cet moteurs. — Sans aborder encore la discussion des avantages respectifs des moteurs à courants continus ou poi3fphasés, qui trouvera mieux sa place au chapitre ix, après rétnde de leur fonctionnement, il est bon de mettre ici les lecteurs en garde cm\it une idée trop optimiste de l'emploi des appareils à champ tournant pour la traction. Sans doute, il est facile aujourd'hui de construire de bons moteurs fins ayant un bon rendement, une puissance spécifique au moins égale à celle àts moteurs à courants continus et ne donnant lieu qu'à un faible décalage des courants alternatifs ; mais la condition essentielle pour obtenir ce résultat, c'est de n'employer qu'un petit nombre de pôles, i à 6 pour un moteur de 10 à ^cbefaux, et de très petits entrefers, inférieurs à 2 mm. Un moteur de tramai de même puissance, mais à 10 ou 12 pôles, et avec un entrefer suflisant Plante forcément des fuites magnétiques importantes, qui réduisent la stabilité et le couple de démarrage, et un courant déwatté relativement élevé, très ?éQtnt pour la production et la distribution du courant. La nécessité de faire ^vaiUer le fer à de basses inductions pour réduire les pertes magnétiques -^ les pertes d'énergie rend diflicile de loger des moteurs puissants dans le ^nicL d'une automobile de tramway où l'on ne dispose que d'un emplace- ■û^nt limité. L'emploi de petits entrefers est en outre une sujétion très gênante ^nr l'exploitation, car il suflit d'une faible usure des coussinets pour amener »^ grippements.

Oq trouverait avantage, pour les moteurs considérés seuls, à réduire leur Nombre de pôles, soit par l'emploi de la double réduction, soit par l'abaissesient de la fréquence (20 ou 2H périodes par exemple) ; mais on connaît les 'ncoQTéDients de la première solution; quanta la seconde, elle augmente sensiblement le poids des moteurs et des transformateurs du réseau. Les données ^ne nous avons choisies dans l'exemple ci-dessus, 40 c/^ et 8 pôles, paraissent actuellement les plus pratiques, en dehors des quartiers populeux où elles doDiieraient des vitesses un peu élevées. Mais toutes les fois qu'on le pourra ^^Qomiquement, on fera bien de chercher à abaisser la fréquence ; c'est le ^ ^ol moyen qui permette d'augmenter l'entrefer, et d'obtenir de bons ^^Qples de démarrage et un facteur de puissance élevé.

^r les chemins de fer, les vitesses plus grandes présentent à ce point de vue .^ Conditions plus favorables ; c*est heureusement dans ce cas surtout que ^ploi des moteurs polyphasés est désirable.