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312 CHAP. VllI. ORGANES DES DYNAMOS A COURANT CONTINU

Nous allons nous occuper maintenant d'un exemple numérique.

Supposons que les données d'une dynamo à 6 pôles, de 180 kilowatts, soient les suivantes:

Arc polaire = 44 cm ; Saturalion =7000; r^ = 9 cm ; Tj = 1 »

Nombre de boulons = 6.

Résistance d'un boulon, en y comprenant l'assemblage = 0,0016 co.

D'après le Tableau p. 311, on aurait :

On a, de plus»

Donc

^ = (moÔQ-x 7^-77-000^-/) 72 ^ ^* ^"^P"'"'-

La perte de watts dans les boulons est égale à

6 X 0.00016 X 74« = 5,2 watts.

Ce calcul montre qu'il ne serait d'aucune utilité d'isoler les boulons de cette machine.

4® Commutateur et enroulement

Commutateur. — Dans les dynamos très petites, on rencontre encore souvent des dispositions dans lesquelles les touches du commutateur sont montées directement sur l'arbre. Cette façon de procéder n'est pas rationnelle, puisque le remplacement du commutateur, après usure, devient presque impossible. C'est pourquoi toutes les dynamos modernes sont munies de commutateurs démontables.

Les formes typiques ont été passées en revue en partie avec les induits; deux nouvelles dispositions se trouvent indi-

COMMIJTA'I EUH ET ENROKLEMtNT Jlo

quées par les figures 198 (Siemens Halske) et 19!) (Schuckert). Ces deux formes dilTèrent entre elles en ce que la bague de compression est en plusieurs pièces qui sont

Fiîr. 108

boulonnées les unes sur les autres. Le commutateur {fig, 199) présente l'avantage que ses touches peuvent être comprimées et ajustées au tour avant d'être montées sur la boite du commutateur.

Bans les dynamos où les lames sont serrées par un écrou, celui-ci ne doit pas presser directement sur les touches ou sur l'isolement, mais il est nécessaire d'interposer une bague puisque, sans celle précaution, l'isolement serait déformé et détérioré au moment du serrage. Dans tes cas dont il s'agit, il est bon de munir l'écroud'un filetage Gn pour empêcher le dessurrage ; on ajoutera aussi un conlre-écrou ou une vis faisant ergot, lesquels doivent être disposés de façon à empêcher éventuellement le déplacement '''°' ''■^■'

latéral de la boite du commutateur {fig. 183 et 186).

Pour isoler les louches entre elles, on fait usage soit du mica indien (le mica canadien, moins coûteux, ne s'y prêle pas bien à cause de sa dureté), du carton comprimé, de la fibre ou de Vamiante ; ces deux dernières substances ne sont à employer que lorsque la dynamosetrouvedansun endroit sec. Pour iso-

314 CHAP. VIII. OItGAfiBS DES DTNAUOS A COURANT CONTI.VU

1er les surfaces coniques, on peut recommander l'emploi du carton comprimé ou de U toile micanite ; on peut d'ailleurs se procurer des pièces de ce genre toutes faîtes en micani/e^ cont^lituée de déchets de mica collés avec de la gomme laque ou (lu vernis au copal, et en cartou comprimé.

Depuis quelques annéi's, on emploie aussi de la micanite entre les touches ;louteloiH, cette façon de procéder exige quelques précautions pour que le commutateur ne s'use pas inégalement et que sa section ne se déforme pas après quelque temps de fonctionnement ; dans ce but, on le réchauffe pendant le serrage. La micanite présente, par rapport au mica pur, le grand avantage de couler moins cher, dès qu'il s'agit

Fig 200

de plaques d'une ceKaine grandeur. Dans les petites madiioes au-dessous de 10 chevaux la différence du prix n'est guère sensible et on préférera le mica pur.

L'isolement superficiel entre les touches et la boîte doit être fait avec beaucoup de soin. Pour cette raison, la couche isolante doit dépasser les lames d'une certaine longueur a =--5 k 10 mm. {/ig. 190), surtout dans les dynamos à haute tension. Un isolement excellent de ce genre, est réalisé p. ex. dans les génératrices pour tramways de I^arshall dont il a été déjà question {fig. 18!l).

Pour diminuer le nombre de balais, on réunit quelquefois les deux touches opposées à l'aide de développantes (p. 26

COUMUTATBUn 315

et 27). Mais ces développantes (angl. : cross-conneclioïis ; ail. : Kreuzverbindungen) ne doivent pas être placées à l'intérieur du commutateur ; on donnera la préférence |à la disposition montrée sur la ligure 200 (^Oerlikon).

L'angle a dont les touches sont inclinées par rapport à l'axe, varie entre 40 et oO° ; l'angle le plus rationnel et aussi le plus commode pour le dessin est celui de 43°. Par suite de cette forme oblique, la boite travaille à la traction, et on peut facilement déterminer la traction suivant l'axe (en kilogrammes) à l'aide de la formule suivante :

(»28) Z ^ i^' ^"ï ^ iOO,

tp.

dans laquelle on a désigné par G le poids des touches ; V la vitesse, en mètres ;

r le rayon du centre de gravité des touches, en centimètres.

Les commutateurs se rompent ordinairement au point c (Jig. 201) et ces ruptures sont dues, le plus souvent, au défaut de la fonte. Pour cette raison et pour plus de sécurité, la partie conique hachurée devrait ôtre pleine (non évidée) venue de fonte et ajustée ensuite au tour ; il en est de même de la lanterne de l'induit {(ig.) 202.

Nous indiquerons les règles spéciales ''^

suivantes à observer dans la construction des commutateurs :

a) Pour confectionner les touches, on fera usage, dans le cas de balais en cuivre, de bronze dur à forte teneur de cuivre avec isolation en carton comprimé (presspahn) ou mica ; dans le cas.de balais en charbon ou en laiton on emploiera du cuivre écroui avec isolement en mica. Aux Etats-Unis, les segments sont généralement forgés en losse (Eurêka). Â) Dans les dynamos excitées en série et à haute tension.

316 CHAT. VIll. — ORGANES DES DYNAMOS A COURANT CONTIXU

la différence de polealiel e, entre deux segments doit être

e^ - -^ << 30 volts.

c) L'isolement entre deux louches aura

jusqu'à 230 volts une épaisseur 3e 0,3 à 0,6 mm

d) La longueur du commutateur dépend de la surface d*appui des balais, et ne doit pas être confondue avec la section du balai. On admet généralement, pour les balais métalliques, i'^^^'par ampère ; mais on va encore beaucoup plus loin dans les petites machines.

Dans les machines bien exécutées, on a en movenne :

(129) Surface de conlact (en mm* par amp.) =

Ampères par ligne de balais'

Dans le cas de balais en charbon, on prendra aussi par li^ne de balais au minimum 13 à 13™*"* par amp.; lorsque Tespace n'est pas trop restreint, on prendra même 20 à 23 mm. e) Le commutateur doit être construit de façon que les segments puissent être usés sans qu'elles se rompent par l'action de la force centrifuge (Voir aussi les indications p. 333).

Enroulement — Les enroulements en anneau sont presque exclusivement employés sur dos induits lisses. La figure 202 donne quelques détails de la disposition adoptée par les Ate^ tiers (TOerlikon. Au lieu de disques en bois on se sert d'autres isolants, tels que la toile, la toile micanite, le papier, Fisolite, etc., qui présentent quelquefois l'avantage d'occuper moins de place tout en rendant l'isolement aussi parfait.

Pour réaliser un enroulement rationnel et pour que les extrémités ressortent à l'extérieur, l'enroulement de chaque

ENROULEMENT 317

section doit être, autant que possible, coràmencc par le milieu du fit.

Les enroulements en tambour sont de beaucoup les plus

mahèi

àolanle

Fig. 202

nombreux ; on peut les classer en trois groupes : l" Ënroulemenls en chignon {fig. i83), 2" Enroulements réguliers avec développantes sur les

bases du tambour (fig. 184, 186 h 188 et 192) ;

3" Enroulements avec développantes sur la surface

cylindrique (fig. 18U et 190).

Le premier groupe n'est emploj-é que dahs les petites dynamos avec fils et il exige un très bon isolement des conducteurs qui se croisent. Dans le cas Ac l'enroulement régulier flvc6 développantes sur les bases, qui se prêtent tout aussi bien pour des fils que pour des barres, on peut adopter plusieurs dispositions. C'est ainsi qu'on peut, suivant l'exemple de la General Electric Compauij, employer pour les développantes des barres droites qui sont recourbées à l'aide d'une pince spéciale (Jig. 187) ; ce procédé est en usage depuis assez longtemps aux Ateliers d'Oerlikon, avec cette dilTérence que ce n'est pas la développante mais la barre longitudinale qui est recourbée aux deux extrémités de façon à ce que celles-ci forment chacune un manche de la lourche de jonction (1) 'Jig. 18ti). La réunion de Jeux fourches est

(I) Voir aussi la disposilioii imn^iiice par l'Auteur (/ig. 24IJ

318 CHAr. VIII. — ORGANES DES DYNAMOS A COURANT CONTIXU

opérée au moyen d'une gouttière de cuivre dans laquelle sont soudées les deux extrémitées. Ces gouttières doivent être reliées à leur tour avec le commutateur au moyen

Y d'une barre spéciale en cuivre que l'on peut dessouder séjiarément lors de la réparation ; on réalise ainsi un perfectionnement qui n'est pas ù dédaigner.

La iigure 188 montre un induit d'une génératrice pour tramways d'AUolh, k Bàle, dans lequel les deux fourches lonneDl une seule pièce.

Les enroulements, disposés suivant la surface cylindrique de l'induit, sont très simples quant à leur fabrication ; ils lurent, à notre connaissance, exécutés pour la première lois aux EUali-UDH.

Ainsi que le montrent les figures 189 et 190, les fourches spéciales sont supprimées dans ce cas. L'inconvénient principal de ces enroolements résiJe dans leur longueur considérable suivant l'axe, surtout dans les dynamos à petit nombre de pôles.

Si l'espace rêserv,é au bobinage est anflisant, les enroulements réguliers en fils peuvent être exécutés suivant des gabarils (ail. : Schablone) introduits peur la première fois par M. Alioth, de Bàle (1885) et par M. Eickemeyer, à Yonkers (N. Y.) 1888. Une forme de ce genre pour machines bipolaires ouàipôlesavec enroulement en quantité est représenté sur la figure 203. Tl se compose de deux pièces en bois A» et A, avec guidages A, et A, qui sont maintenues au moyen de plaques en fer B, et B, et d'une traverse en bois au milieu. Sur ta plaque

en Cer on a placé des calibres démontables Ci, C,, C, et C^. Le fil est recourbé sur les plaques et engagé sous les calibres C, après quoi on le place le long des guidages Aj et A*. Les

verrous E servent à fixer le fil. Pour relirer l'enroulement achevé il suffit de démonter les calibres C.

La figure 20i représente un gabarit pour enroulement en lll . série; le fil est indiqué

' ' ' en pointillé. Dans beau-

coup de cas on renonce û constituer toute ta bobine de cette façon, et on courbe à la main les lils latéraux placés contre le commutateur ou bien, ce qui est parfois préférable, on ne forme suivant un gabarit que la partie droite du fil ainsi qu'une seule branche de :r la fourche recourbée de \-^ chaque côté ; la deu- - xième couche est a'.ors exécutée eutièrement à la main (fig. 18t). Ce travail peut être facilité par l'interposition d'un disque en bois H.

Le gabarit de la figure 205 est destiné à la confection d'enroulet menls placés suivant la

surface cylindrique de l'induit et il a été employé par l'Auteur pour une dynamo bipolaire représt'ntéc par les figures 210 a etc. La particularité de cet enroulement eonsiatiî en ce que les lils d'une bobine sont répartis entre deux encoches pour diminuer la self-induclion.

ENROULEMENT

Les figures 206 et 207 montrent le procédé de fabrication des enroulements pour moteurs de tramways de la Compagnie Westinghouse. Cet enroulement tient le milieu entre un enroulement en chignon et un enroulement régulier; chaque bobine est, en outre, isolée au moyen d'un ruban.

Les grands avantages de Tenroulement eflectué suivant un gabarit consistent dans son prix modique ainsi que dans la

Fig. 206

rapidité de fabrication ; c*est aiosi qu'on prétend qu'un moteur pour tramways de la C^® Westinghouse de 30 chevaux (95 encoches) peut être enroulé en 15 heures environ, ce qui n'est nullement invraisemblable. L'Auteur a eu occasion, il y a quelques années, de bobiner en 40 heures une dynamo de 80 chevaux destinée au transport de l'énergie (les bobines existaient déjà), ce qu'un bobineur expérimenté aurait pu faire certainement en 30 heures.

Dans le cas d'enroulements en tambour sur induits lisses, il est indispensable de placer des entraîneurs (angl. drivinghorns, ail. : Mitnehmer), c'est-à dire des coins en laiton ou en

J. FiscHBR-HiNNKN, Dynamos à courant continu 21

fibre insérés dans l'induit ; l'adhérence seule n'offre pas

ea effet, une garantie suffisante contre le glissement de»

fUs.

L'itolement des induits dentés est fait de papier, de mica,

de micanite ou de toile mi-

canite, etc. On sait que dans

les induits dentés aucun

effort de traction n'est exercé

sur l'enroulement, ce qui

permet l'emploi d'isolants

d'une résistance mécanique

plutôt faible.

Nous allons donner quelques renseignements au sujet de la résistance contre le percement par l'élincelle de certaines substances soumises au courant alternatif; ces renseignements sont tirés des publications de M. Plumb (l).

Fig. 207

i:p.i..rur i. L'iH

.Ss-f

P.pi.r l>nil«

Air

c™u. i hB,l.

llîtW —

Des essais exécutés aux Ateliers d'CErlikon ont donné les résultats suivants :

(l) Si6iey Journal, juin 189j.

ENROULEMENT

Matière iiolonte

Corde Bulle no 1 779 . . .

Papier parchemin (incom- Dustible)

Papier pour isolement 24i (blanc)

Papier de cellulose (brunâtre)

Papier doublement huilé .

Papier de micanite (2 lamelles de papier de soie comprenant une couche de mica)

Epaisseur mm.

V0lt8

Obserrations

Isolement pour tôles d'induit

Bobines des inducteurs et carcasse de l'induit

Isolement entre les croisements pour enroulements en chignon

Isolement des encoches

On compte en moyenne qu'une couche de micanite de 0,1 mm. peut supporter 7 000 volts.

La jonction de Venroulement avec le commutateur est effectuée soit par soudure, soit au moyen de boulons ; le premier mode de jonction est préférable au second. Nous renvoyons pour cela aux figures déjà citées ainsi qu'à la figure 208. Lorsque l'induit est enroulé avec des fils, le plus simple est de souder ceux-ci directement sur les touches ; dans le cas où cela serait impraticable en raison de l'épaisseur des fils, on pourrait recourir à la disposition montrée par la figure 208 a. Cette disposition est aussi à recommander dans le cas de touches en cuivre étiré, puisqu'elle correspond au moindre déchet de métal possible.

Pour protéger l'enroulement et empêcher la poussière de s'y introduire, on munit souvent l'induit d'un revêtement en toile (voir l'induit fig. 227). Dans le cas où Ton emploie des balais en charbon, ce revêtement n'est pas nécessaire; de plus, il n'est pas rationnel de le placer du côté de la poulie ; lorsque cela est indispensable, on doit pratiquer quelques trous dans la toile. En effet, on a pu constater dans quelques cas que des court-circuits se produisaient uniquement par le fait que Fhumidité qui s'était formée dans l'induit pendant le refroidissement se propageait

324 CHAP. VllI. — ORGANES DES DYNAMOS A COURANT CONTl.Nl'

vers la périphérie et eadommageait l'isolcmeat en cet endroit.

' Fbettgs et Collecteurs auxiliaires

Les frettes servent à maintenir l'enroulement de l'induit contre l'action de la lorce centrifuge. Pour déterminer celleci, nous considérerons l'enroulemeat comme formant un tube de longueur % (en centimètres), d'épaisseur a (cm) et de rayon '' = 9 * Nous découperons cette surface cylindrique en segments infiniment petits de longueur \ (cm) et nous déterminerons la force centrifui^e P agissant sur chacun

u eux.

Poids r' ,.„ ,,. , u* 1 1