Moyen de supprimer le décalage des balais. — La

nécessité de faire varier l'angle de calage des balais suivant le débit d'une machine, afin d'éviter les étincelles nuisibles au collecteur, constitue un assujettissement. En outre, le décalage est une cause de réduction de l'effet utile des machines; aussi serait-il désirable d'arriver à le supprimer. Dans ce but, il est nécessaire de développer à la ligne neutre des champs complémentaires, susceptibles de produire l'inversion du courant dans les sections de l'induit passant sous les balais dans cette région. Ce résultat peut être obtenu par des pôles inducteurs auxiliaires de faibles dimensions, excités par un courant croissant avec le débit de la machine et placés à dis-

CONSTRUCTION DES MACHINES A COURANT CONTINU. SOQ

tances égales des pôles inducteurs principaux; tnalheureusement cette disposition complique sérieusement la construction de la machine et entraîne une dépense d'énergie pour l'excitation de ces inducteurs auxiliaires. On a également proposé d'enrouler autour de l'armature des spires passant dans des orifices longitudinaux creusés dans les masses polaires et traversées par le courant de l'induit de telle manière qu'elles produisent un flux égal et opposé au flux transversal.

394. — Induit Pacinotti. Induit Brown. Induit Sayers. — Dans certaines dynamos (voir les types Brush et Rechnewski décrits ci-après), les disques en fer du noyau portent des dents saillantes entre lesquelles s'enroulent les sections induites. Cette disposition imaginée par M. Pacinotti , qui le premier a eu l'idée de la machine à anneau, présente l'avantage de réduire considérablement l'épaisseur de l'entrefer, attendu que les dents peuvent passer aussi près des pièces polaires que le permet le jeu de l'armature. Le fil induit étant abrité dans les intervalles entre les dents ne court pas le risque de frôler les pôles et de se dénuder. Il est clair que la somme des sections des dents traversées par le flux sous les pièces polaires doit être au moins égale à la section du noyau, afin de ne pas étrangler le flux qui sort de ce dernier.

La réduction de l'entrefer permet de diminuer la dépense d'excitation pour l'obtention d'un flux donné, en sorte que les machines à induit denté se distinguent par des inducteurs faibles et possèdent un poids total minime relativement à leur puissance. Ce système s'applique avantageusement aux petites machines qui , avec des induits unis, ont des entrefers très-résistants. Il conduit à des induits faciles à enrouler et à réparer.

Mais la diminution de l'entrefer des machines à induit denté n'est pas obtenue sans entraîner quelques inconvénients. Le flux de force utile passe, en majeure partie, des pôles dans le noyau par les dents, à cause de la résistance magnétique élevée des cavités interdentaires. Le flux se divise donc en faisceaux de lignes de force entraînés avec les dents dans le déplacement de celles-ci. Par suite, les couches voisines des masses polaires deviennent le siège de courants de Foucault, qui atteignent leur maximum d'intensité vers la région où les dents quittent le voisinage des épanouissements

polaires et où les faisceaux de lignes de force sautent d'une dent à la suivante, en traversant brusquement les fils situés dans Tîntervalle. En môme temps que ces courants de Foucault, il se produit dans les masses polaires des variations magnétiques donnant lieu à une perte par hystérésis. Ces variations périodiques du champ s'accusent par un son musical prononcé.

On remédie à ces défauts par divers procédés. On peut multiplier les dents de manière à réduire l'importance des variations mentionnées.

On combat les courants de Foucault par une division des masses polaires analogue à celle du noyau induit. Dans ce but, les pôles sont constitués par des feuillets en fer, isolés les uns des autres et orientés normalement à la direction des fils induits.

Une dernière solution consiste à recouvrir les dents et le fil induit d'une enveloppe mince en fer qui tient lieu des frettes employées ordinairement. Cette enveloppe occasionne, il est vrai, une dérivation superficielle des lignes de force, mais la perte est faible lorsque l'épaisseur du fer n'est pas trop considérable.

Dans le même ordre d'idées, M, Brown fait passer le fil de ses induits à tambour, non à la surface du noyau, mais dans des trous longitudinaux creusés dans celui-ci près de la surface. C'est là un procédé excellent pour supprimer les courants de Foucault dans les barres de cuivre et pour réaliser des induits d'une solidité exceptionnelle et débarrassés de frettes ou cerclages en fil qui constituent un point faible dans les induits ordinaires. L'induit Brown a l'aspect d'une poulie à surface lisse.

Malheureusement, cette solution offre des inconvénients. Il est difficile de caler fortement les conducteurs dans les orifices de l'induit et de les soustraire aux battements qui fatiguent l'isolant. En outre, ce qui est plus grave, la gaîne magnétique fermée qui entoure chaque conducteur induit augmente notablement la selfinduction des spires. Il s'en suit que, pour supprimer les étincelles au collecteur, on est obligé de renforcer considérablement le champ inducteur

Un moyen simple de remédier au défaut ci-dessus et de faciliter l'enroulement du fil à l'intérieur d'un induit du genre Brown consiste à creuser une fente longitudinale dans la mince couche de fer qui sépare chaque trou de l'armature de la périphérie de celle-ci.

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Le fil peut être bobiné à travers les canaux ainsi formés qui ouvrent la gaine magnétique et diminuent notablement la self-induction. Il faui prendre des précautions pour empêcher que les tôles de Tinduit ne cisaillent l'isolant des conducteurs. Dans ce but, on sépare les conducteurs des tôles par un tube fendu formé de couches de papier alternant avec des couches de mica en feuilles minces et flexibles. En outre, on serre fortement les conducteurs par des cales longitudinales.

On remarquera que la réduction des inducteurs dans les machines à induit denté exagère, l'importance des réactions magnétiques du noyau mobile, dont les flux transversaux sont notablement accrus par suite de ta diminution de résistance magnétique de l'entrefer. De là, un décalage considérable des balais et la nécessité dans les grandes machines d'adopter un entrefer très supérieur à celui que nécessite le feu de l'induit.

M. Sayers a très heureusement tiré parti de la forte réaction d'induit de ce type de machines, pour réduire notablement le rôle des inducteurs. II cale les balais en arrière de manière que les ampères-tours de l'induit donnent un flux de force favorable dans le circuit magnétique des inducteurs. Grâce à la faible résistance de

Fig. lojbis.

ce circuit dans les machines à induit denté, cette réaction de l'armature suffit pour obtenir des dynamos sans aucun enroulement sur les inducteurs et jouissant des propriétés des machines en série. Avec un enroulement dérivé sur les inducteurs, on obtient les efl'ets d'une dynamo compound, M. Sayers a pu arriver à ces résultats nouveaux grâce à une dis-

5 12 MACHINES DYNAMO-ÉLF.CTRIQUES.

position qui supprime les étincelles au collecteur et le réglage variable des balais.

Il relie les sections A, A', A" de Tinduit au collecteur par Tintermédiaire de bobines supplémentaires C, C, C dessinées en pointillé et enroulées en sens inverse des bobines principales. Ces spires auxilaires passent au moment de la commutation, sous les pièces polaires; il s'y développe par suite une force électromotrice qui neutralise la force électromotrice d'extra-courant de la bobine principale et détermine dans celle-ci le courant voulu pour obtenir la commutation sans étincelles. Les flèches indiquées à côté des conducteurs montrent le sens des forces électromotrices antagonistes.

395' — Conducteurs induits. — Les conducteurs en cuivre entourant le noyau de fer mobile se composent, soit de fils ronds ou méplats, soit de barres de cuivre. L'isolant employé est le coton en deux ou trois couches revêtues d'une matière mauvaise conductrice, telle que le vernis à la gomme laque. On substitue parfois aux guipages des tresses de coton qui présentent plus de solidité.

Les barres, utilisées dans les induits à grand débit, ont l'avantage de réduire au minimum l'espace perdu sur le noyau et, par suite, la résistance de l'entrefer. Par contre, elles sont le siège de courants de Foucault, qui absorbent souvent 2 à 3 pour loo de la puissance de la machine et échauffent notablement l'induit de cette dernière, § 325. On les évite en adoptant des lames ou des fils disposés en faisceaux tordus une fois sur la longueur de l'induit, de manière que tous les éléments soient le siège de forces électromotrices moyennes égales (Crompton). La disposition de M. Brown, signalée ci-dessus, supprime les courants parasites et permet d'employer des conducteurs massifs pour l'induit.

M. Sprague obtient un induit imperméable, pour les machines exposées à l'humidité , en recouvrant le noyau d'un vernis à l'épreuve de l'eau.

Lorsque les conducteurs induits ont à supporter des températures élevées, on les isole à l'aide d'amiante ou de mica. Cette dernière substance est préférable. Pour en recouvrir le fil, on se sert de lanières découpées dans des feuilles préparées en superposant des feuilles de mica mince et des feuilles de papier rendues adhérentes par un empois.

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C'est sur le fil de Tinduit que s'exerce le couple résistant dû à la réaction du champ de l'entrefer sur le courant. Le couple normal peut ôtre décuplé , si un court-circuit vient à se produire accidentellement dans l'induit. Dans l'armature à anneau, les sections successives de l'induit sont soutenues latéralement par des rayons qui portent le noyau. Dans l'induit à tambour, on ménage aux extrémités du noyau et, au besoin, dans sa région médiane, des plateaux dentés qui servent d'appui au fil.

Les conducteurs induits des machines sont protégés contre les effets de la force centrifuge par des frettes en fil de laiton de bronze phosphoreux enroulées avec interposition de mica et dont les spires sont noyées dans la soudure. Les induits annulaires aplatis résistent mieux aux efforts centrifuges que les induits allongés, en sorte qu'ils évitent l'emploi des frettes, lesquelles donnent inévitablement lieu à des courants de Foucault.

La densité de courant admissible dans les conducteurs dépend de la surface de refroidissement et de la ventilation de l'induit.

Généralement, dans les machines à anneau et à tambour, la densité tolérée est de 3,5 à 5 ampères par mm^ de section. On compte que la chaleur produite par les courants de Foucault et les phénomènes d'hystérésis est du môme ordre que celle due au courant de l'armature.

Les deux premières sources de chaleur n'existent pas dans les induits à disques, où l'on peut admettre sans échautfement excessif des densités de 6 et 8 ampères par mm^. Mais on remarquera que, par suite du mode d'enroulement de ces induits, une grande partie du fil est inactive, de sorte que la chute de tension due à la résistance de l'armature est relativement forte. Il convient, pour obtenir un bon rendement, de diminuer cette résistance en forçant la section des conducteurs et en adoptant les mômes densités que dans les autres systèmes.

La température de régime des induits doit être plutôt inférieure à celle des inducteurs, puisqu'elle peut se relever considérablement à l'arrêt de la machine, lorsque le rayonnement de la chaleur intérieure n'est plus favorisé par la ventilation de Tinduit. M. Esson estime que, dans des armatures annulaires, lorsque la longueur çt le diamètre extérieur de l'àme valent environ une fois et demie

le diamètre intérieur, et que la vitesse périphérique est voisine de

i5 m. par seconde, on peut exprimer réchauffement en degrés

centigrades par

où S est en cm^ la surface totale de rayonnement exposée à l'air ; ft^ est la puissance perdue dans Tinduit, en watts. Dans ce nombre est comprise la perte par hystérésis. Lorsque la vitesse est moindre que celle indiquée ou que le vide intérieur est plus petit, le coefficient numérique doit être accru, à moins qu'on ne recoure à des moyens de ventilation spéciaux.

La règle précédente correspond à une surface de refroidissement totale de 5 à lo cm* par watt transformé en chaleur dans Finduit.

La température de 75<>C à ne pas dépasser dans un induit se rapporte aux surfaces intérieures les plus difficiles à ventiler. Dans un essai thermométrique, c'est sur celles-ci que la boule du thermomètre devra être appliquée.

396. — Coefficient de perte de flux. — Le rapport v entre le flux dans les inducteurs et le flux utile à travers l'induit dépend du type de machine employé. 11 se calcule approximativement en traçant avec discernement la forme des flux dérivés entre les inducteurs et en s'aidant des lemnes indiqués par M. Forbes, § 355. Dans des machines d'un même type et de proportions croissantes, les flux perdus diminuent légèrement, attendu que les épaisseurs relatives d'isolants décroissent à mesure que les dimensions augmentent. Une petite erreur commise sur la valeur de v n'a d'ailleurs pas grande influence sur le calcul des ampères-tours inducteurs, comme on Fa vu au paragraphe précité. Voici quelques valeurs de v pour divers modèles de dynamos :