BOBINAGE A 8 PÔLES

1*' circuit.

2* circuit.

3* circuit.

etc.

Hais ces changements sont trop compliqués, ils nécessitent la subdivision des enroulements en un grand nombre de circuits, et Ton ne peut pratiquement songer à faire autre chose que le dédoublement des pôles. D'ailleurs, ces modifications ne sont possibles qu*avec des moteurs en anneau; dans Tenroulement en tambour, les deux encoches de même rang dans deux pôles consécutifs faisant partie d'une même bobine ne peuvent être rendues indépendantes.

Cette commutation de circuits, par le fait qu'elle change le nombre des pôles, modifie la surface de ceux-ci et, par suite, l'induction â& dans les noyaux de fer. Quand on passe de 12 pôles à 6, par exemple, ce qui double la vitesse, on réduit l'induction sensiblement de moitié ^

3"* Méthode du changement de fréquence. — On peut arriver à un résultat équivalent, sans modifier les circuits , en changeant la fréquence, c'est-à-dire le nombre de périodes par seconde des courants polyphasés qui alimentent la ligne. Il est évident qu'on ne peut songer à modifier la fréquence aux divers instants, ni à

' La coefficient K Tarie un peu de son côté avec le nombre d'encoches par pôle.

employer à la station génératrice un grand nombre d*altemateurs différents ; mais il serait parfaitement admissible pour les réseaux semi-urbains, où il est nécessaire d'avoir deux vitesses, d'employer deux groupes d'alternateurs, avec deux fréquences dilTérentes, alimentant Tun la partie urbaine du réseau, l'autre la partie suburbaine. De même, pour réduire la consommation d'énergie sur les rampes, on pourrait alimenter les tronçons de ligne afférents à celles-ci par des courants de fréquence plus basse que sur le reste du parcours.

L'augmentation de fréquence entraîne pour le moteur une réduction inverse du flux; en doublant la fréquence, ce qui double la vitesse, on réduit l'induction de moitié. Il est bon de tenir compte de cette remarque pour le choix des inductions à adopter dans le calcul des moteurs à deux vitesses.

4^ Méthode du groupement en c cascade » ou c tandem ». —

Fig. 711. — Schéma de la disposition de deux moteurs triphasés groupés en cascade

(méthode Siemens et Halske).

Lorsque l'équipement comporte deux moteurs, on dispose d'une autre méthode ingénieuse, due à M. Goerges^ de la maison Siemens et Halske \ et qui donne des résultais équivalents à ceux de la méthode série-parallèle en courant continu : on place les deux moteurs en parallèle à la vitesse normale; pour réaliser la vitesse réduite, on alimente (fig. 7il) l'inducteur mobile du second Bi B, B, par les courants de Tinduit, également mobile, du premier Ai A, A,, qui

* Cf. Procédé Siemens et Halske pour le couplage des moteurs asynchrones, M. F. QuUbert, Lumièrt Électrique ^ 6 janvier 1S94.

reste seul alimenté par le réseau ; on fait varier la vitesse par un rhéostat W, intercalé dans l'induit du second moteur, qui est fixe. Dans ces conditions, si Ton appelle 2p le nombre des pôles des moteurs, n^ la vitesse du synchronisme du premier moteur et ffi le glissement de celui-ci, la vitesse de son induit sera

et la fréquence des courants qui s'y produisent

Qi P Wq.

Soit g^ le glissement du second moteur ; sa vitesse sera de même

Les deux essieux tournant à la même vitesse, on aura nécessairement Tégalité

d*où

et, comme g^ ne dépasse ordinairement pas 4 à 5 p. 100, g^ est sensiblement égal à *^ , c'est-à-dire que les deux moteurs marchent sensiblement à demi-vitesse.

Pour appliquer cette solution utilement, il faut partager la charge entre les deux moteurs et faire en sorte, à cet effet, que leurs flux inducteurs restent égaux : on obtiendra sensiblement ce résultat en réduisant la force électromotrice aux bornes du second proportionnellement à la fréquence, c'est-à-dire en la faisant égale à la moitié de la tension du réseau. Les enroulements induits du premier moteur devront donc être calculés en vue de donner cette force électromotrice à demi-vitesse;

Lorsque les moteurs sont ainsi couplés, la perte du premier n'est plus proportionnelle au glissement g^y comme dans le cas du moteur ordinaire (p. 284), parce que Ténergie consommée dans son induit par glissement est utilisée presque entièrement pour actionner le second moteur. On réalise donc de cette façon un régime économique, presque aussi avantageux que le régime

ordinaire. Les moteurs sont seulement un peu plus lourds à puissance égale, à cause du plus petit nombre de pôles tournants (t. I^ p. 159) ; mais cette différence est peu importante et elle est bien compensée pratiquement par la réduction des fuites magnétiques que procure laréduction de la fréquence (t. I, p. 255). On peut utiliser cette remarque pour construire des équipements à deux moteurs fonctionnant constamment en cascade et donner à ceux-ci un entrefer plus considérable, tout en conservant un bon facteur de puissance. Cette solution nous parait le meilleur moyen de concilier les exigences contradictoires de Téconomie d'établissement, qui nécessite une fréquence élevée, et du bon fonctionnement des moteurs, qui en demande une basse; on pourrait, par exemple, alimenter des moteurs à 25 ou 30 périodes par seconde pour des courants de 50 ou 60 périodes. Mais il faut alors renoncer à réaliser les variations de vitesse autrement que par rhéostat.

Si, tout en conservant le groupement des moteurs en cascade, on ajoute des résistances dans Tinduit du second, on augmente le glissement g^ et par suite g^, et Ton peut ainsi réduire la vitesse jusqu'à zéro, au prix d*une perte d'énergie.

Il va sans dire que toutes les méthodes précédentes peuvent être utilement combinées entre elles ; mais on risque de tomber alors dans une complication de commutateurs assez gênante.

La figure 712 montre, à titre d'exemple, les courbes de fonctionnement obtenues par la General Electric Co. sur un équipement à deux moteurs donnant chacun 400 kg. d'effort de traction et équivalents aux moteurs G. E. 800 à courant continu. Le voltage était de 110 volts entre lignes; un régulateur spécial donnait le moyen d'introduire des résistances dans l'induit et de réaliser trois connexions différentes des enroulements, l'étoile et le triangle avec moteurs en parallèle pour réaliser la petite et la grande puissance à la vitesse normale, et la connexion en cascade pour réaliser la demi- vitesse. Les rendements comprennent toutes les pertes, même celles des engrenages. L'effort de traction est, comme on le voit, toujours plus que suffisant, et les vitesses sont presque constantes. Dans le couplage en cascade à demi-vitesse, Teffort de traction atteint 400 kg. pour l'ensemble de l'équipement ; à pleine vitesse, il dépasse 1 400 kg. ; enfin, un commutateur qui

change les coonexioas de l'inducteur permet d'atteindre 4 000 kg. La régulation de vitesse entre les différents couplages était effectuée par rhéostat. Le résultat obtenu n'est pas tout à fait aussi satisfoisant qu'avec les moteurs à courant continu, qui donnent quatre vitesses économiques au lieu de deux ; il est notamment insuffisant sur les tramways; mais sur les chemins de fer deux vitesses sont bien suffisantes.

Démarrage. — Quelle que soit la méthode employée pour le

Effort (fe traction en kilo^r

Kg. 712. — Courbes da foociior poljphss

H pmlltlg iloilè ; 111, groupenant an pinlLel* an liiui^a.

réglage de la vitesse, il faut, pour obtenir le bon démarrage d'une voiture, c'eat-à-dire un couple élevé sans dépense exagérée de courant k la vitesse zéro, recourir à l'emploi du rhéostat d'induit. Cette remarque résulte de la simple inspection de la figure 708, qui donne en même temps la valeur R, = 0,094 ohra nécessaire dans l'exemple choisi pour réaliser le couple maximum à vitesse nulle. Si le courant correspondant à ce couple maximum C^ peut être supporté par les circuits inducteurs, au moins temporairement, il convient d'adopter comme résistance au démarrage cette valeur R, qui feit correspondre le couple C. au régime de l'arrôt {g = 1).

En appelant g^ le glissement correspondant au couple maximum sans rhéostat, relevé expérimentalement, la résistance de démarrage minima R, sera donc donnée par la relation

R» + r, . i d'où

Si le courant ainsi réalisé est trop fort pour la section du fil inducteur, on le réduira en augmentant la résistance jusqu'à ce que rintensité ainsi réduite soit acceptable ; on sera sûr d'avoir de la sorte le couple maximum réalisable au potentiel considérée

Au contraire, si Ton peut faire varier le potentiel aux bornes par un survolteur ou, ce qui revient au même, accroître le champ inducteur par commutation, on doit chercher à réaliser non seulement le courant maximum supportable, mais encore le couple maximum réalisable avec un courant donné (constant). D'après la formule de la page 296, ce couple s'obtiendra en faisant 2^ = 1, ou ici

ce qui donne une autre valeur de R^, plus grande ordinairement que celle trouvée dans la première hypothèse.

Régulateurs. — Les régulateurs ou commutateurs destinés à réaliser les diverses combinaisons de circuits et de résistances peuvent être construits d'après les mêmes principes que ceux étudiés pour les équipements à courant continu ; les combinaisons seules diffèrent et sont plus compliquées. Par contre, les ruptures de circuit sont beaucoup moins destructives, à cause de la self-induction plus faible et des tensions plus réduites adoptées pour les courants alternatifs (par raison de sécurité pour les personnes). Il est, du reste, facile d'éviter complètement la formation

* Quelques auteurs ont proposé, pour simplifier le démarrage, de laisser constamment en circuit une résistance suffisante ; mais on réduirait ainsi le rendement d'une manière déplorable, on produirait un échauifement exagéré du moteur et enfin on perdrait la possibilité de régler à volonté la Titesse.

d'arcs en employant pour les frotteurs et les bagues certains métaux, tels que le zinc, l'antimoine, leurs alliages, etc., entre lesquels, comme l'a démontré H. Wurts, un arc à courants alternatifs ne peut se maintenir. L'emploi de contacts en charbon, suivant le. procédé Siemens et Halske, donne aussi de bons résultats. La construction des régulateurs est donc facile, sans qu'il soit besoin d'employer le soufflage magnétique. Celui-ci serait du reste moins efficace avec les courants alternatifs qu'avec le courant continu'.

La figure 713 donne un exemple de la régulatiao la plus simple, celle par rhéoslat, appliquée à la locomotive de mines de la Sociélé Alsacienne citée

plus haul (t. I, p. 524). Le régulateur proprement dil est construit suivant le système de leviers à cames déjà décrit (p. 248) et intercale à la fois trois séries de résistances variables. L'inverseur séparé qu'on voit à droite est établi d'&prês les principes que nous exposons ci-dessous.

La régulation des voitures du tramway de Lugano est analogue.

Comme second exemple plus compliqué, nous citerons le régulateur " tandem-parallèle • récemment breveté par la General Electric Co. au nom de un. W. B. Potter et F. E. Case*, qui ont utilisé, sous ce nom, la combinaison en cascade de Siemens et Halske.

La figure 7li donne le développement des deux cylindres et la disposition des interrupteurs de mise hors circuit placés au-dessous. La figure 715 indique schéoiatiquemeut les différentes combinaisons réalisées dans les sept posiiions

* n faodmt avoir soin, en tout cas, d'alimenter l'cleclrO'Bimaiit pir les courants alttmatib de fasoo qne les arcs soient loujours soufBés dans une seuie et même direction.

' Brevet américain, ISH. et éclairage Électrique. 31 juillet 1S97.

du cylindre principal qui règle la yilesse. On retrouvera facilement ces combinaisons en suivant la marche des courants dans les appareils : les trois premières touches réalisent les combinaisons en tandem en introduisant d'abord des résistances mazima dans l'induit du second moteur, puis les réduisant et endn les supprimant ; la quatrième position court-circuite le moteur H„ en fermant l'induit de M, sur les demi-résistances ; on conserve ce montage de M, à la position S, loul en mettant H^ en court-circuit ; enfin, les positions 6 et 7 mettent les deux moteurs en parallèle eu fermant d'abord leurs induits sur les de mi- résistances égalemenl en parallèle, puis les mettant en court-circuit.

Ces groupements forment, comme on le voit, une série de combinaisons tout à fait .analogues à celles^des régulateurs série- parallèle k courant continu. Le

petit tableau de mise hors circuit placé sous le] cylindre rappelle aussi les tableaux analogues placés dans ces régulateurs et répond au même but. Il comprend ici deux interrupteurs bipolaires ab, ed séparés, et deux autres interrupteurs bipolaires «/*, gh accouplés ensemble, dont l'un peut se fermer par renversement sur les contacts m, n.

Les leviers ab et gf portent à mi-longueur une barre en matière isolante qui soulève l'interrupteur bipolaire central lorsqu'on ouvre l'un ou l'autre de ses deux voisins. En manœuvrant l'interrupteur bipolaire de droite, on rompt ainsi tous les circuits du moteur H, ; en manœuvrant les quatre leviers de gauche, on rompt tous les circuits du moteur H, en même temps que les circaits extérieurs fixes du moteur M, ; dans le premier cas, le moteur M, ne recevra aucun courant sur les cinq premières touches ; dans le second, H, restera de même hors circuit jusqu'à la sixième touche exclusivement.

Le cylindre de droite produit l'inversion de marche par commutation des circuits inducteurs, comme on va le voir.

Fig. 715. — Régulateur Potter et Case. — Schéma des combinaisons réalisées.

Inversion de marche. — L'inversion de marche s*obtient pour les moteurs diphasés en renversant le courant dans Tune des phases ; cette manœuvre a pour effet de changer un retard d'un

L Avant.