I. Ëxcilalion minima. — II. ExcitalioD maxiraa

système Sprague. Il suffit, pour pouvoir employer celte méthode, que Tenroulement de chaque phase comprenne plus d'une encoche par pôle.

Supposons, par exemple, que Ton ait affaire à un moteur triphasé semblable à ceux dont nous avons exposé plus haut le mode de bobinage (t. I, p. 246) et ayant deux encoches par phase dans chaque pôle ; on pourra diviser l'enroulement correspondant à cette phase en deux moitiés comportant l'une les spires placées seulement dans les premières encoches et l'autre les spires placées dans les secondes encoches. L'enroulement en tambour de la première phase sera ainsi formé des deux moitiés

et

+ 1 —7 + 13 — 19 + 25 — 31, etc.

+ 2 — 8 + 14 — 20 + 26 — 32, etc.,

que Ton groupera à volonté en série ou en dérivation ; il en sera de même pour les autres phases. On pourra donc, en groupant

les circuits d'abord en série, puis isolément, puis en parallèle, comme le montre la figure 700, faire varier l'excitation du simple au double, puis au quadruple.

En mettant 3 encoches par pôle, on aurait 9 circuits et Ton pourrait faire varier l'excitation dans des proportions plus grandes encore ; mais c*est inutile et les commutateurs deviendraient alors trop compliqués ; on ne peut guère , du reste , mettre plus de 2 encoches par phase dans les moteurs de tramways, par suite du faible diamètre d*alésage et du grand nombre de pôles nécessaire. En combinant dans un moteur triphasé ces décompositions d'enroulement avec les changements de groupement indiqués plus haut, c'est-à-dire en appliquant à chacune des combinaisons sur des parties de circuit le groupement triangulaire, puis étoile, on peut doubler le nombre des régimes; mais d'aussi grandes variations ne seront généralement pas nécessaires et, d'autre part, les courants correspondants dans l'inducteur pourraient dépasser les limites fixées par réchauffement.

Pour les moteurs diphasés alimentés par un réseau à 3 fils, qui n'ont qu'un seul mode de groupement, la variation de champ ne peut s'obtenir que par commutation des parties d'enroulement, et, comme il n'y a que deux circuits, cette commutation est moins compliquée que pour les moteurs triphasés.

3^ Groupements série-parallèle. — Dans le cas où l'équipement des voitures com- pxaseï porte deux moteurs, on pourrait appliquer utilement, croyons-nous, une méthode analogue à la méthode série -parallèle pour les moteurs à courant continu, c'est-à-dire grouper les circuits inducteurs des deux moteurs tantôt en série, tantôt en parallèle, par

rapport aux divers courants allant des conducteurs de distribution au point de retour, ainsi que l'indiquent les schémas des figures 701

ParalJêJe

:>cric

Fig.701. -^ Groupements de deux moteurs triphasés en série et en parallèle.

Par«JIèI<

Se

erie

306 LA TRACTION ÉLEGTRIOUE

et 702. Grâce à cette disposition, on pourrait faire varier du simple au double la tension appliquée à chacun des moteurs sans changer en rien leurs enroulements.

Contrairement à ce qui se fait pour les équipements à courant continu, il conviendrait d appliquer cette méthode en adoptant le groupement en série pour la marche normale et le groupement en parallèle pour les coups de collier et les démarrages. Le but poursuivi est, en effet, non plus de réduire le courant, mais d'accrottre pj^^j^^ le couple maximum dispo-

^^*»^i [ , i» , !) nible. On y gagnerait aussi

certains avantages de construction, car il est plus facile de bobiner les moteurs et de conserver leur isolement quand leur voltage est plus bas.

Les courbes de fonctionnement dans les deux cas ont entre elles les mêmes relations que si Ton modifiait le voltage aux bornes du simple au double, comme au paragraphe précédent.

On remarquera que dans les deux groupements la vitesse reste la même, ce qui différencie complètement cette méthode de la régulation série-parallèle ordinaire, où la vitesse varie du simple au double. On verra plus loin (p. 314) un mode de groupement en cascade équivalent à cette dernière.

Variation de la vitesse. — La vitesse étant, en régime normal, sensiblement synchronique de celle de la génératrice, on ne pourrait, en se bornant à Temploi des méthodes précédentes, marcher qu'à une seule allure. Pour la modifier on doit recourir à Tun des procédés suivants :

i^ Méthode du rbéoatat — L*arlifice le plus simple consiste à intercaler des résistances variables dans les circuits de Tinduit à Taide de rhéostats manœuvres simultanément. Les figures 703 et 704 représentent schématiquement la disposition de ces rhéostats

Fig. 702. — Groupements de deux moteurs diphasés en série et en parallèle.

pour des induits tournants de moteurs triphasés et diphasés. Les courants secondaires, produits dans les bobines ab aboutissant à des bagues B, sont recueillis par des frotteurs qui les envoient aux bornes de rhéostats; si l'induit est Ose, les rhéostats sont reliés directement à ces bornes. On remarquera que le rhéostat diphasé nécessite un conducteur de retour, tandis que dans le rhéostat triphasé monté en étoile ' les trois courants viennent s'annuler réciproquement sur l'axe des trois manettes venues de fonte ensemble. Lorsqu'on emploie pour les induits le bobinage en barres, les courants secondaires présentent un faible voltage et de grandes intensités ; il est alors nécessaire, pour éviter l'emploi de câbles

trop considérables, de placer les rhéostats au voisinage immédiat des moteurs et de les manœuvrer des plates-formes à l'aide d'une transmission par cordes et poulies; c'est ainsi, par exemple, que UM. Brown, Boveri et C" ont disposé l'équipement des voilures de Lugano (%. 229, t. I, p. 251], dont la ligure 705 représente le rhéostat.

On peut aisément se rendre compte de l'effet retardateur que produisent les résistances dans l'induit de la manière suivante.

Les expressions du courant primaire I, et du couple G données plus haut (p. 296) sont des fonctions d'une seule variable, qui est le rapport

ik = „ai.

= jt.

' L& mims dispQaîtion l'appliqas aussi bien au cas d'un induit monti en triangle; m n'empêche, si oa le désire, d'emplojer un rhéoataC également en triangle, mais ce rait moins simple.

Si l'on De modiiie pas l'enroulement, Ù\ est sensiblemeat constant entre certaines limiles; ces expressions sont donc fonctions seulement du rapport du glissement à la résistance secondaire

Si l'on modifie la résistance r, par addition d'une résistance extérieure Ri, on obtiendra les mêmes valeurs de courant et de

Pig. 705. — Rhéostat des Toitures de Lugano.

couple pour un glissement g', plus grand que le précédent g el Ici que

/,iii = î (. + ;;). (8ï)

On pourra donc, pour toute valeur de l'effort résistant, réduire, sans changer cet effort, la vitesse normale V dans un rapport quelconque -r- en ajoutant à chaque circuit une résistance R telle que

d'où, en substituant la valeur de y',

Fiff. 706. — Fonctionnement d'un moteur

Cette expression permet de calculer très aisément les rhéostats à employer. On prendra, par exemple, trois touches, comme dans les rhéostats pour moteurs à courant continu; on pourra les choisir de façon que les vitesses soient successivement -r-, -^ et-?- V,

et Ton admettra pour valeur de g celle qui correspond au régime moyen sans rhéostat.

Nous donnons ci-dessous plus de détails sur ce calcul.

Régimes d'un moteur avec résistances supplémentaires dans Vinduit.

— Sur les graphiques en coordonnées polaires ou rectangulaires, Feifetd'un changement de résistance secondaire se traduit tout simplement, d'après la remarque qui précède, par un changement d'échelle de Taxe des glissements. Par exemple, si Ton fait R, = r,, ce qui double la résistance secondaire, Téchelle des glissements devra être réduite de moitié de façon qu*un même couple corresponde à un glissement double.

Pour les courbes en coordonnées rectangulaires, on peut soit modifîer réchelle des abscisses, soit conserver la même échelle en amplifiant la

courbe dans le sens des abscisses suivant le rapport

représente, par exemple, les courbes de couple et de courant en fonction de la vitesse qu'on obtient pour le moteur défini par les flgures 690 et 691 avec diverses valeurs successives de la résistance supplémentaire. Le maximum se déplace, mais en conservant la même valeur dans tous les cas.

On voit que tout effort compris entre zéro et l'effort maximum peut être réalisé avec n'importe quelle vitesse comprise entre la vitesse du synchronisme et la vitesse normale ; en réalité, la série des couples et des vitesses est unique et la résistance secondaire détermine seulement la portion utilisable de cette série.

Lorsqu'on réalise un même couple à différentes vitesses par ce procédé, l'intensité du courant reste donc la même; c*est là une remarque intéressante, qui exprime pour les moteurs polyphasés une propriété semblable à celle découverte par M. Marcel Deprez pour les moteurs à courant continu. Cette loi est très sensiblement vérifiée par l'expérience, ainsi que le montrent, par exemple, les courbes delà figure 707, relevées par M. L. Bell sur un moteur triphasé de 12 chev. dont on maintenait l'effort résistant constant et dont on faisait varier

polyphasé ayec résistances supplémentaires ajoutées à Tinduit. Courbes rapportées aux vitesses.

Traits pleins : courbes d'efTori (I) et de courant (1) sans réfistaDces.

Traits poinlillés : courbes avec résistances : (II), (111), (IV), (V) et ( VI} efforts correspondant aux oonroes de courant (2), (3), (4), (5), (6) ; les résistances inscrites sur ces dernières sont les sommes des résistances igoutées aux circuits secondaires.

La flgure 706

seulemeDt la vitesse par addilion de résistasces variées dans les circuits induits. Le facteur de puissance et le courant dépensé varient extrêmement peu, tandis que la puissance mécanique et la vitesse varient proportionnellement de zéro à leurs maxima.

Si donc on rapporte sur une épure (fig. 708) les vitesses et efforts aux courants comme on Ta fait pour les moteurs à courant continu, la courbe de couple sera unique et les courbes de vitesse présenteront des ordonnées proportionnelles entre elles et inversement proportionnelles à la résistance totale secondaire. L^épure est analogue à celle qu*on obtient pour un moteur shunt à courant continu avec résistances insérées dans Tinduit.

Ce tracé ou le précédent permet de déterminer les résistances du rhéostat

0 100 MO 300 MO MO MO TOO MO MO 1000 1100 1100 IMO tkOÙ

Vitesse en tours pAr minute

Fig. 707. — Variation de la puissance mécanique, du courant et du facteur de puissance d'un moteur triphasé de 12 chevaux fournissant à vitesse variable un effort moteur constant. Au lieu de « puissance électrique •, lire « courant ».

au mieux de chaque application, d'une façon analogue à celle que nous avons indiquée pour les moteurs à courant continu (p. 130). On pourra, par exemple, choisir les échelons de manière à réaliser une série continue de vitesses pour un même effort, etc.

En général, comme on ne peut faire aucune économie de courant en ralentissant sur les rampes par ce procédé, puisque le courant est indépendant de la vitesse, on devra se borner à calculer le rhéostat en vue du démarrage et choisir les échelons de façon à produire Taccélération peu à peu sans sortir de deux limites de courant données ou tout au moins sans dépasser une certaine limite supérieure. La figure 708 représente cette série d'échelons dans le cas où le courant doit rester compris entre 63 et 90 ampères; on les obtient facilement de proche en proche d'après la courbe de vitesse sans rhéostat; du point de 63 amp. on passe au point de 90 amp. situé sur la même horizontale, et la nouvelle résistance R, est donnée en fonction de celle de Tinduit r^ par la relation

Rf + r, 9'

Les rendements sont réduits dans la proportion inverse ^ ; ils décroissent donc très rapidement avec la vitesse.

Ce procédé de régulalion est très simple et commode, parce qu'il permet de faire varier la vitesse aussi progressivement qu*on le désire sans couper le courant des circuits primaires; mais il est peu économique, à cause de l'énergie consommée en pure perte par le rhéostat. Il a, à ce point de vue, les mêmes incon-

i5Si

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inci

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Qm

ISO

0 10 10 40 COfS 80 M 100^ 120

Courants en ampères

MO

Vïff. 708. — Fonctionnement d'un moteur polyphasé ayec les mêmes résistances supplémentaires que dans la figure 70G. Courbes rapportées aux intensités de courant

vénients que l'ancienne méthode du rhéostat pour les moteurs à courant continu. Aussi doit-on le réserver pour les régimes temporaires tels que ceux qui accompagnent le démarrage et chercher pour la marche normale un mode de réglage qui n'entraîne pas ainsi de dépense d'énergie inutile.

On a proposé de modifier la méthode de variation du potentiel aux bornes indiquée plus haut (p. 300) en ajoutant à Tinduit une résistance fixe suffisante pour rendre le couple maximum au démarrage. Gomme, dans ces conditions, les ordonnées de la courbe de couple varient proportionnellement au carré du voltage aux bornes, on peut, en changeant celui-ci, déplacer le point de régime sur la courbe et par conséquent faire varier la vitesse. Mais ce système entraine, par suite de la présence constante d*une résistance importante, une perte d*énergie tout à fait inadmissible en marche normale ; la méthode de variation du potentiel doit donc être réservée au cas étudié plus haut.

2^ Méthode de la commutation des pôles. — Un second pro«* cédé, qu'on peut employer dans le cas d'un ou de plusieurs moteurs, consiste dans la modification du nombre des pôles par commutation des enroulements.

Dans les enroulements en anneau, chaque bobine n'occupant qu'une encoche, on peut modifier la distance entre les encoches parcourues par un même courant à l'aide de simples commutations de bobine. La figure 710 donne un exemple de ces commutations,

■ (/ d' eA r r

OU-Uilill

Fig. 710. — Schéma des commutations de circuit permettant de faire varier du simple au double le nombre des pôles du moteur triphasé de la figure précédente.

Fig. 709. — Schéma des connexions entre les sections dun moteur triphasé en anneau à 30 encoches pouTant à volonté fonctionner comme moteur à 3 ou à 6 pôles.

a, 6, c, dy pj /*, bornes d'entrée des G circuits.

a\ b\ c\ d\ e\ /", bornes de sertie.

Les bobines annulaires ne sont pas représentées, mais les ligues radiales indiquent la position do leurs encoches le long de l'eutrefer.

dans le cas où l'on veut simplement faire varier le nombre de pôles du simple au double, pour un moteur triphasé à 3 pôles dont le bobinage est représenté par la figure 709. On établit ce moteur pour le plus petit nombre de pôles avec 6 circuits de phases par champ, aa', bb'y cc\ dd'y ee' et ff ; en groupant autrement ces 6 circuits, que nous avons numérotés dans Tordre où ils se suivent le long de Fentrefer, de façon à réaliser un moteur à 3 phases par champ, on double le nombre des pôles.

Plus généralement, le moteur à 72 encoches choisi plus haut (t. I, p. 24G) comme exemple pourrait être transformé en moteur à 8, 6 ou 4 pôles, en admettant dans le premier cas 3 encoches au lieu

de 2 par phase, dans le second cas 4 et dans le troisième 6. On obtiendrait ainsi, pour 8 pôles par exemple, le bobinage suivant :