COMPARAISON ENTRE LES ENROULEMENTS
Il convient de ne pas perdre de vue que l'économie qu'on peut réaliser dans les frais de construction d'un induit lisse est souvent compensée par l'augmentation du prix du cuivre des inducteurs, de sorte qu'en réalité l'économie réelle devient illusoire.
£n ce qui concerne les avantages et les inconvénients que présentent en pratique les enroulements en anneau et ceux en tambour, on peut faire les remarques suivantes :
Avantages spéciaux de Vanneau Gramme,
1« La tension entre deux fils adjacents de Tinduit est nulle, par suite cet anneau ofTre une grande sécurité au point de vue de Tisolation. Ainsi que l'ont montré un certain nombre d'installations, exécutées par les ateliers d'Oerlikon et Thury, on peut, en s'entourant de certaines précautions, construire des anneaux Gramme pour des tensions de 2000 à 3 000 volts ;
"l'' Chaque 01 isolé peut être remplacé en très peu de temps et sans peine, en cas de réparations ; tout Tenroulement peut s'exécuter très facilement ;
3® Les entraîneurs spéciaux, (c'est-à-dire les coins, goupilles, etc. que Ton introduit dans Tinduit pour entraîner les fils dans le cas où celui-ci est lisse) sont supprimés, puisque dans la plupart des types les rais de la lanterne de l'induit forment des entraîneurs naturels ;
4<* Le nombre de touches du commutateur peut être pris égal à celui des fils ; ce point est important dans le cas d'induits ayant un petit nombre de fils.
Inconvénients principaux de l'anneau Gramme :
i^ Tous les conducteurs à l'intérieur de l'anneau forment une résistance nuisible ; de plus lorsque les saturations sont fortes, les lignes de force pénètrent dans la partie centrale de l'anneau et donnent lieu dans ces fils à la production des tensions de eens contraire ;
2» La section disponible de l'induit (D x /) n'est utilisée qu'incomplètement ;
3** Les réactions de l'induit sont plus fortes que dans un induit en tambour, par suite de la présence des conducteurs qui se trouvent à l'intérieur de Tanneau ;
4o Pour pouvoir loger l'enroulement à l'intérieur de l'anneau on est obligé de donner à celui-ci un diamètre plus f^'rand qu'il ne serait nécessaire théoriquement. Cet inconvénient est surtout très sensible dans les petites dynamos ;
42 CHAP. II. — CALCUL DE l'iNDUIT
5^ On est obligé de faire la lanterne de l'induit en bronze. Avantages du tambour,
1^ Bonne utilisation de la section de Finduit ; par suite les induits à tambour sont en général, de 12 à 15 % plus petits que les induits à anneau ;
2° Réaction plus faible de Finduit;
3<* L'enroulement en tambour peut être très facilement exécuté aussi par les machines multipolaires à deux balais seulement ;
4° La carcasse de Tinduit peut être en fonte ; ,
î'o II est possible d'exécuter Tenroulement sur gabarit.
Principaux inconvénients du tambour.
1<^ L'enroulement est plus difficile à exécuter que pour Tanneau ; . lorsqu'on veut remplacer des fils détériorés, on est obligé de démonter presque tout Tenroulement. Cet inconvénient est supprimé dans Tenroulement imaginé par l'Auteur et exécuté par les ateliers J. Farcot à Saint-Ouen, chaque conducteur pouvant être démonté séparément (Voir Chap. IX) ;
2° Au cas où Ton ne fait pas usage d'induits dentés ou d'induits à trous, on est obligé d'avoir des entraîneurs surtout dans les grandes dynamos puisque dans ce cas le frottement seul ne suffit pas pour entraîner les fils ;
3<> La facilité d'isolation est moindre surtout lorsqu'on a affaire à des enroulements en chignon ;
4<^ Le nombre de touches du commutateur peut être au maximum égal à la moitié de celui des fils.
Le principal avantage que présentent les induits à anneau plat (avec pôles latéraux) consiste, indépendamment de la réduction du poids des inducteurs, due au chemin plus court que des lignes de force ont à parcourir, en ce qu'ils permettent de donner aux inducteurs une forme, grâce à laquelle Tinduit peut être démonté, en enlevant simplement les chapeaux des paliers, sans qu'on ait besoin de démonter aussi les inducteurs. Cette circonstance est d'une certaine importance dans les très grandes dynamos. La seule machine dans laquelle on mette à profit cet avantage est probablement la dynamo Short , très répandue aux Etats-Unis et dont nous donnerons une description au Chapitre X. L'avantage dont il s'agit est diminué dans une certaine mesure par le fait que la construction de
NDUIT 43
l'iadait est un peu plus coûteuse et qu'il se produit une traction suivant l'axe par suite de l'usure des coussinets due à l'attraction inégale des inducteurs.
L'emploi d'an accouplement direct pour anneau plat comme celui imagiué par l'Auteur et breveté par les ateliers J. Farcot à Saint-Ouen (Voir Chap. X) supprime cet inconvénient.
En ce qui concerne les induits à disque, ceux de M. Desroziers (Maison Brëguet) et de M. W. Fritsche semblent avoir seuls donné salisraclion jusqu'ici. La difficulté réside surtout dans les détails de construction de l'iaduit destinés à le rendre aussi solide que possible, problème qui a été très bien résolu dans le type Fritscbe (Voir Cbap. IX).
5. Déplacement des balais; causes de la formation d'étincelles
Nous devons, pour le moment, nous contenter de donner quelques indications préliminaires, puisque le calcul complet suppose la connaissance des lois du circuit magnétique. \ (On trouvera des rensei- \ /'
gnements plus complets — ^
au Cbap. VI). Pour /, \
qu'une machine donne /
aussi peu d'étincelles ',
que possible, on est
obligé de déplacer
ses balais ; et notam- -i-
ment, dans les dynamos ^^^' ■**'
génératrices, ce déplacement doit se faire dans le sens suivant
lequel tourne la machine, tandis que dans les moteurs
(dynamos réceptrices) il se fait dans le sens contraire.
CllAP. 11. — CALCUL DE L INDUIT
Ce déplacemeat des balais s'opère, d'après les idées reçues que nous ne voulons pas discuter ici, pour deux raisons : 1° ù cause de la réaction de l'induit, il se produit une déformation des champs et par suite un changement de position de la ligne neutre ; 2"" un déplacement supplémentaire des balais est nécessaire pour produire dans la bobine en court-circuit une f. e. m. de sens contraire pour opérer le renversement du courant.
Nous étudierons séparément ces deux faits. En ce qui concerne la réaction de Tinduit, on peut la rattacher aux mêmes causes que les phénomènes électro-magnétiques d'une bobine parcourue par un courant. Son mode d'action ne devient compliquée que par ce que Taxe magnétique de l'induit fait un angle avec celui des inducteurs.
Soit (fig. 34), m qldL ligne neutre. Tous les fils de Tinduit
Fig. 35.
placés au-dessus de m q sont parcourus par un courant de même sens ; de même les fils placés au-dessous de m y, mais leur sens est opposé au premier. 11 en lésulteune production de lignes de force magnétiques dans l'induit, qui suivent à peu près le chemin indiqué sur la figure 33. Mais, tandis que la densité des lignes de force due aux inducteurs est uniforme, le long de la ligne n o /?, celle qui est due à l'induit seul et partant du point o, s'accroît constamment vers les cornes
RÉACTION d'induit 45
polaires dans les sens positif et négatif, mais décroît ensuite rapidement {fig, 35) (l).
En portant les valeurs, l'induction dues aux inducteurs I s>ur l'axe des abscisses et celles de la réaction de l'induit II sur celui des ordonnées, la courbe ITI donnera la forme du champ magnétique résultant dans une génératrice. Dans une dynamo réceptrice^ le courant de l'induit circule pour le même sens de rotation en sens inverse, et le champ magnétique combiné présente la forme indiquée par la ligne lY.
Comme les balais doivent être placés dans la position où Tinduction est à peu près nulle, le déplacement s'opère par conséquent, dans une génératrice, dans le sens de sa rotation, et, dans un moteur, dans le sens contraire. Ainsi que nous l'avons dit au début, pour pouvoir commuter le courant, les balais doivent être déplacés constamment un peu en dehors de la ligne neutre (et toujours dans le sens de la rotation) ; par suite, dans une génératrice le déplacement des balais est plus grand, tandis que, au contraire, dans un moteur Tangle des balais est réduit. Il en résulte la possibilité d'employer des balais fixes dans les moteurs bien construits, ce qui est surtout important lorsque le moteur doit pouvoir tourner tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre.
La figure 36 montre également que dans certains cas la densité des lignes de force due à la réaction de l'induit peut être plus forte que celle des inducteurs. Les pôles seraient alors renver^és à l'extrémité des pièces polaires ; mais ceci n'est pas admissible et on n'observe ces phénomènes que dans des machines mal étudiées.
Pour éviter ces phénomènes on doit avoir :
NI
ou
(J) Voir Cbap.
CHAP. II. CALCUL DE L INDUIT
en désignant par B/ la densité de champ par centimètre carré,
f( I la densité totale du courant de la machine;
p et b sont des dimensions indiquées par la (Igure 33.
On trouvera au (ahapitre VI, la démonstration de cette formule, k désigne le nombre d'ampères-tours par centimètre de périphérie de Tinduit et constitue une quantité très commode pour le calcul.
En ce qui concerne les causes de la formation d'étincelles,
Ni«
Fig. 36".
Fig. 36'-.
nous allons les expliquer en nous servant de la figure 37.
Suivons l'enroulement dans le sens du mouvement ; le courant qui le parcourt a, jusqu'au court-circuit, le sens des aiguilles d'une montre, puis un sens inverse.
D'après ce que nous avons vu plus haut, chaque fil de l'induit produit des lignes magnétiques (réaction de l'induit) qui se forment autour de lui. La direction de lignes de force est indiquée sur la (igure 3t)«cn pointillé. Mais dès qu'une bobine est mise en court circuit, le courant tend à s'annuler et par suite le nombre de lignes de force diminuent. Mais nous avons déjà vu que, dans une bobine autour de laquelle circulent des lignes de force, dont le nombre total se modifie, il se produit une /. e. m. de self-induction. En déterminant le
