Moteurs excités en dérivation. — On a vu que si Ton

envoie dans une machine en série un courant de môme sens que celui qu'elle produit comme génératrice, le sens de rotation de rinduit est interverti. Ce changement de marche ne se produit pas dans une dynamo en dérivation, car, dans ce cas, le sens du flux de force est différent suivant que le courant est dû à l'induit ou à une source extérieure, § 346. Pour un môme courant dans l'armature, le

sens de rotation d'une machine excitée en dérivation est invariable

lorsqu'elle fonctionne comme génératrice on comme réceptrice.

Toutefois, le calage des balais, qui est en avance dans le générateur,

yient en arrière dans le moteur.

Les deux systèmes d'excitation présentent des différences notables au point de vue des variations du couple moteur.

Pour discuter les conditions de fonctionnement du moteur en dérivatiotij il faut joindre aux relations

où I et r expriment le courant et la résistance de l'induit, l'équation

dans laquelle l'd et d représentent le courant et la résistance des inducteurs, cette dernière étant très supérieure à r.

Lorsqu'on introduit dans une distribution en série à courant constant un moteur en dérivation , le courant dérivé dans les incf ucteu rs est d'abord très faible, en sorte que le flux X est minime,

I 54 ÉLECTROMOTEURS.

ainsi que le couple moteur ; mais si on laissse tourner Tarmature sans charge , la force contre-électromotrice qu'elle engendre accroît rapidement la différence de potentiel aux bornes ; le courant dans les inducteurs et, par suite, le couple moteur augmentent et la machine devient capable de surmonter une résistance croissante. Si la charge normale doit être appliquée au moteur quand il est au repos, on introduit, à la suite de Tinduit, une résistance additionnelle destinée à accroître Fexcitation initiale des inducteurs et qui est enlevée graduellement à mesure que la marche de la^ machine s'accélère.

Lorsque Télectromoteur est alimenté par une distribution en dérivation , la différence de potentiel E aux bornes de la machine est constante ; le courant i^ reste invariable.

Par suite , le couple moteur est maximum au démarrage et décroît progressivement quand la vitesse augmente. La décroissance est toutefois moins rapide que dans le moteur en série , car dans ce dernier i et 3^ diminuent ensemble, tandis que dans le moteur en dérivation , soumis à une tension constante , le flux varie peu. On aura soin d'intercaler à la suite de l'armature un rhéostat capable d'empêcher la production d'un courant excessif dans l'induit lorsque ce dernier démarre à pleine charge.

On voit, d'après ce qui précède, que l'enroulement en dérivation, employé avec une tension constante, et très bien approprié aux cas où la charge est variable. Au démarrage, le moteur donne un couple moteur énergique, et, à mesure que la vitesse s'accélère, le couple diminue ainsi que la dépense de courant, contrairement à ce qui se produit dans les moteurs à air ou à eau, où la dépense de fluide croît avec la vitesse, à moins qu'un régulateur n'intervienne pour modérer l'admission. Si, pour une cause quelconque, l'effort appliqué au moteur change de signe, la machine devient génératrice et son courant contribue à accroître l'énergie fournie à la distribution, le sens du courant restant constant dans les inducteurs.

La régularisation automatique de la consommation d'énergie, due à la force contre-électromotrice, fait que la machine électrique en dérivation est admirablemement appropriée aux besoins de l'industrie et aux usages domestiques. Aucun autre moteur existant ne présente la même simplicité de mécanisme et de conduite.

La vitesse d'un moteur excité en dérivation et dont les bornes

MODES d'excitation DES MOTEURS A COURANT CONTINU. ï55

sont maintenues à une différence de poieniiel constante n'est pas notablement affectée par les fluctuations de la charge. En effet, la force contre-électromotrice ayant pour expression

e = « N X = E — ir,

le nombre de tours de Tinduit est, par seconde,

E — ir

On remarque que les deux termes du rapport ci-dessus décroissent lorsque l'intensité du courant dans l'induit augmente, car le flux de force diminue à cause du flux antagoniste dû à l'induit. Le nombre de tours varie donc peu avec le courant, lequel est sensi-

Wement proportionnel au couple moteur.

'' est intéressant de rapprocher cette propriété du moteur en dériVatîon de celle que présente la même machine lorsqu'elle est ^^ploy ée comme génératrice : mue à une vitesse invariable elle développe une différence de potentiel à peu près constante aux bornes.

^ti résumé, dans le moteur en dérivation soumis à une différence

'«e potentiel constante, le couple est maximum au démarrage et

^nii nue progressivement à mesure que la vitesse augmente 'et que

^ lOrc^^ contre-électromotrice affaiblit le courant de Tinduit.

Une fois la vitesse de régime atteinte, celle-ci varie peu dans les imites de charge de la machine.

^^^- — Electromoteurs à excitation composée. — Si, dans un

^ ^^i" en dérivation soumis à une différence de potentiel cons-

"^ ^ > la réduction du flux provoquée par la réaction d^induit est

'^ *^îble pour conserver à la vitesse une valeur invariable, il est

" ^*fc*le d'arriver à ce résultat en enroulant sur les inducteurs,

^ ^ les bobines en dérivation, un certain nombre de spires en

^ ^ ^xec rinduit, dans lesquelles le courant est dirigé de manière

^^ ^^* blir Texcitation. On obtient de la sorte une action inductrice

^^uticUe, et l'excitation diminue à mesure que le courant

^^V^r opérer le démarrage de Télectromoteur, il y a lieu alors opprimer l'excitation en série à la mise en marche ou mieux

ELECTROMOTEURS .

encore de renverser, à ce moment, le courant dans les bobines en série et de ne rétablir le sens normal que lorsque le moteur a pris son allure régulière.

Ce système d'enroulement ne convient pas lorsque les efforts résistants sont très variables, car alors le courant dans Tinduit et dans les bobines en série peut atteindre une intensité telle que Taimaniation des inducteurs court le risque d'être intervertie.

Parfois, on maintient les liaisons de l'enroulement compound de telle sorte que les effets des inducteurs en série et des inducteurs en dérivation s'ajoutent en marche normale au lieu de se retrancher comme dans le cas précédent. Une telle combinaison participe des propriétés des moteurs en série et des moteurs en dérivation. Elle est particulièrement appropriée au cas où la source d'électricité est incapable de maintenir une différence de potentiel constante au démarrage; alors Tenroulement en dérivation seul est insuffisant; il convient de renforcer l'excitation initiale grâce à un enroulement en série auxiliaire.

573. — Caractéristiques mécaniques des moteurs. — Les propriétés des divers types d'enroulement sont nettement mises en relief au moyen de courbes dont les abscisses représentent les valeurs du couple moteur et les ordonnées les nombres de tours par minute.

Les courbes 1 , 2 , 3 , 4 de la fig. 340, tracées par ce procédé , se

Cot'ph^ moteurs

Fig. 340.

rapportent respectivement à des moteurs en série, en dérivation, à deux enroulements différentiels et à deux enroulements concourants , soumis à une différence de potentiel constante.

MODES d'excitation DES MOTEURS A COURANT CONTINU. iSj

La courbe i montre que la vitesse d'un moteur en série est essentiellement variable avec la charge. Ce système est fort bien approprié aux cas où Tcffort au démarrage est considérable. Certains moteurs en série sont capables de donner momentanément un couple initial décuple du couple normal , sans que le courant détériore les conducteurs.

Mais , lorsque la charge tombe à une valeur faible , le moteur s'emporte et atteint parfois des vitesses capables de compromettre sa solidité. Dans un cas semblable, on préfère recourir au moteur excité en dérivation qui , comme le montre la courbe 2, présente une régularité d'allure souvent suffisante pour la pratique. Lorsque la source d'électricité ne peut maintenir une tension initiale constante, on choisira le système de deux enroulements concourants (courbe 4). Si enfin la vitesse doit rester absolument constante, les deux enroulements différentiels fournissent une solution rigoureuse (courbe 3).

On voit par ce qui précède que, sans faire intervenir de régulateurs mécaniques comme dans les moteurs à vapeur ou à eau, on peut, grâce à un choix convenable du mode d'enroulement, satisfaire à l'aide des moteurs électriques aux conditions les plus diverses. Ces appareils se distinguent donc par une grande simplicité dans les organes.

574. — Systèmes employés pour modifier la puissance et le sens démarche des moteurs. — Lorsqu'on doit faire varier la puissance ou le sens de marche des moteurs, on a recours à des dispositifs spéciaux. Quand la machine est alimentée par une distribution à tension constante, le moyen le plus employé pour modifier sa puissance consiste à introduire à la suite du moteur une résistance variable permettant de graduer la différence de potentiel appliquée aux bornes de la machine.

Pour changer le sens de la rotation d'un moteur, il faut changer le sens du courant dans l'induit ou dans l'inducteur seulement. Si Ton intervertissait le courant dans les deux organes à la fois, le flux de force et le courant continueraient à réagir dans le même sens qu'auparavant. Cette remarque suggère la possibilité d'alimenter un électromoteur en série par des courants alternatifs, mais certaines difficultés s'opposent, comme on le verra, à la réalisation de cette idée.

Lorsqu'on doit iniervertir le sens de marche d'un moteur, il faut prévoir une disposition permettant de modifier convenablement la position et rinclinaison des balais. Nous diîcrirons deux dispositions qui étaient employées au début de l'industrie électrique.

Dans le moteur Reckenzaun, fig, 341, ce changement s'opère à l'aide de deux paires de balais. Les deux balais qu'on voit en

avant du collecteur et qui sont destinés à servir alternativement sont fixés ainsi que les deux autres balais, siiuCs à l'arrière du collée teur, à des balanciers qui font partie d'un parallélogramme ariiculé. En déplaçant le levier figuré à la droiic du dessin , on faïi pencher les balanciers dans le miïmc sens ci Ton amène à volonté l'une ou l'autre des paires de balais en contact avec le collecteur.

Voici , fig. 343 , une combinaison analogue employée par M. Immisch. Les balais G oscillant autour d'aniculatîons E sont appuyés sur le collecteur par des ressorts J. Les deux couples de balais GG, , G^ Gj, correspondant aux deux pôles, sont fixés sur des balanciers L. Ces balanciers peuvent êire inclinés dans un sens ou dans l'autre à l'aide d'une bielle N, mue par un levier O et doni la course est limitée par des crans d'arrêt P, P^. Selon que le levier est manœuvré à droite ou à gauche, c'est la paire de balais GGj ou la paire G, G^ qui est mise en contact avec le collecteur.

Actuellement on construit des moteurs où les réactions d'induit sont faibles , l'angle de calage est alors minime et les balais

liODES d'excitation DES MOTEURS A COURANT CONTINU. I Sg

peuvent, aux dépens d'une quantiié plus ou moins forie d'étincelles, Sire calés à la ligne de symétrie des pôles. On emploie des frotieurs massifs qui conservent une position invariable, quels que soient le sens ei la vitesse de rotation. Ce système est très usité dans les

Fig. 342.

moteurs des tramways, qu'on soumet à des régimes de courant variables et dans lesquels il est impossible de modifier continuellement l'angle de calage. Les étincelles sont alors un mal presque inévitable, à moins qu'on n'emploie une des dispositions propres à assurer la constance de l'angle de calage.

M. Elibu Tbomson a utilisé avec succès des Trotteurs constitués par des blocs de charbon aggloméré et durcî. Par suite de la résistance de contact offerte par ce corps, les courants sont affaiblis dans les sections passant sous les balais.

Pour changer te sens de la rotation , on intervertit , à l'aide d'un commutateur, le courant dans l'inducteur ou dans l'induit après avoir eu soin de réduire le courant à une valeur très minime par le moyen d'un rhéostat, aBn d'éviter ta production de fortes étincelles d'extra-courant aux balais.

M. Sprague emploie, pour renverser la marche et graduer la puissance des moteurs, le sysième suivant. Les inducteurs constituent deux circuits à M fin séparés et dérivés par rapport aux conducteurs de distribution, fig. 343. L'induit peut être relié en difTérenis points de ces circuits à la manière du galvanomètre dans un pont de Wheatstone. Lorsque les points de liaison sont au milieu, le courant est nul dans l'induit et le moteur ne développe

l6o ÉLECTROMOTEURS.

pas d'effort. Si l'on écarte l'un des points de liaison vers l'entrée du courant et l'autre vers la sortie, le moteur se meut avec une vitesse croissante. Si les contacts sont glissés en sens opposé, le moteur

Fig. 343.

prend un mouvement inverse. On peut ainsi obtenir une commande très docile sans courir le risque de provoquer des étincelles dangereuses aux balais. La disposition précédente est appropriée à une distribution en dérivation.