TRANSFORMATION D UN INDUIT
au bobinage tout en étant plus épais, pour le même nombre de couches. Les grandes dynamos sont munies soit de barres de cuivre, soit enroulées de câbles d'une section quelconque. Pour bien maintenir Tisolant, il est bon d*arrondir les arêtes. Lorsqu'on peut donner aux câbles une section suivant la figure itî, on en facilite grandement la fabrication tout en abaissant leur prix.
Le câble est constitué, dans ce cas, par deux conducteurs placés tangentiellement et dont Tespace intermédiaire est ^ rempli de fils. L'emploi de Ml câbles an lieu de (ils ne dépend
pas uniquement de la plus ^ (f T" ^'4 (1 grande facilité d'exécution de p''^ ^ ""^
Fi g. 4G.
Tenroulement, mais il est parfois prescrit, dans les induits lisses, à forte intensité de courant, pour combattre l'influence des courants de Foucault.
Pour le même diamètre, les cables présentent une section utile de 25 à 22 Vo inférieure à celle d'un Bl plein. Le nombre de torons est habituellement de 19 ou de 37. (Voir le tableau 111 des câbles à la fin de l'ouvrage).
L'épaisseur de l'isolement dépend du nombre des guipages et de l'épaisseur de la tresse. Cette dernière a pour but de maintenir le guipage et n'est indispensable que dans le cas où Ion n'emploie des fils pleins d'induit ou lorsqu'on fait usage de câbles. Pour les inducteurs, on emploie un guipage double ou triple. Le tableau suivant donne des indications relatives aux épaisseurs des guipages en coton.
CHAP. II. — CALCUL DE L INDUIT
Diamètre da fil nn d
du Fil de coton
Double épaisseor de Tifolemeot i
en millimètres
gaipé une lois
gaipé deax fois
goîpé troir fois
1 millimètre .
5 millimètres .
Une tresse présente l'épaisseur de 1 et demie à 2 fois celle d'un guipage. Ainsi que nous Tavons déjà dit, lorsqu'on fait usage de cables ou de fils à section rectangulaire, Tisolant est un peu plus épais. Par suite, les chiiTres ci-dessus doivent être augmentés en proportion.
Observation. — Lorsqu'on fait une commande de fil guipés, on doit toujours imposer la condition au fournisseur de fil que le guipage et le tressage doivent pouvoir se faire en une seule opération; en effet, de cette façon, le fils est moins écroui et il conserve mieux sa ductilité primitive. De plus, les mailles de la tresse doivent être fines et très étroites. Beaucoup de fabricants de fils imprègnent l'isolement d'une solution de gomme incolore ; on obtient de la sorte la possibilité de couper l'isolant à l'endroit où le fil doit t^tre mis à nu sans que celui-ci s'écaille.
Un moyen excellent pour imprégner les fils est fourni par la gomme laque et le vernis connu, surtout en Amérique, sous le nom de « Standard B Armature and Field coil varnish » (noir) de la Standard Paint Company. Les deux substances assurent à Tisolant une plus grande résistance contre la carbonisation, ainsi que Ta démontré Texpérience suivante que TAuteur a fait faire : un fil plusieurs fois guipé et tressé fut sur plusieurs points imprégné soit avec la gomme laque, soit avec le vernis dont il vient d'être question. On trouva que, pour une intensité déterminée du courant, la partie non imprégnée de l'isolant était déjà carbonisée, tandis que la partie imprégnée était restée intacte.
Exemple pour la transformation d'un induit. — Nous supposons les données suivantes d'une dynamo de 4000 ampères à 20 volts, et faisant 220 tours :
TRANSFORMATION D'uN INDUIT 73
Diamètre de l'induit D = 97.9
Longueur » î = 60,0
Nombre de fils N = 120
Nombre de couples polaires 2^ = 3
Nombre de lignes de balais ,, o
Longueur moyenne d'une spire de l'induit ... ^ = l,6i>^
L'induit est denté.
Il s'agit de transformer cette dynamo pour 700 ampères à 120 volts le nombre de tours devant être de 250. Nous ajouterons que la dynamo primitive était si faiblement saturée que nous pouvons porter, sans inconvénient, la saturation au double.
Nous avons
Admettons 4 ^Jq de perte de tension, c'est-à-dire 4,8 volts à l'état chaud, la section du fil sera alors
Cette section équivaut presque à celle d'un câble de 8,2 millimètres de diamètre à nu ou de 8,9 millimètres isolé. Si Ton exécute l'enroulement en deux couches, on obtient des encoches de 10 millimètres de largeur et de 20 à 21 millimètres de profondeur environ. Les encoches doivent être un peu plus profondes qu'il ne serait exigé par le logement des fils afin qu'on puisse les éloigner autant que possible de la périphérie. Le diamètre de l'induit terminé est alors égal au diamètre du noyau. ^
VÉRiprcATiON. — Supposons que l'arc embrassé par le pôle de la dynamo soit de 30 centimètres. L'entrefer est de 0,6 centimètres ; la f.e.m. ou, en d'autres termes, la tension aux balais, augmentée de la perte obmique et de la chute de tension due à la réaction de l'induit, peut être supposée égale à 130 volts.
On a alors
P 130 Xj'O X 10i X^ 1 ^ «nn " ~ 320 X 250 X 3 60 x 30 " ^ '*^'^-
De plus, il résulte de l'équation (26) que :
«max < 4^ 30 — **'^»
et, en tenant compte des données de la dynamo,
I* CMAP. II. — CALCUL DE L IXDLIT
Entrefer. — Dans les induits lisses, l'entrefer se compose des dîmeasîons suivantes :
1" De l'épaisseur de l'isolemenl du Doyaa en fer (papier, toile, etc.) ; environ 1 à2milliraètre8;
2° De la hauteur
des fils superposés.
Rationnellement ces
/f (ils doivent ètreposés
les uns au dessus des
autres de fa^oa que
chaque fil d'une cou-
che vienne à se placer
au dessus de 2 fits
do la couche inférieure. Pour N' couches, la hauteur totale est
rf, -f- (N' — \) d, sin 60. On ne fait pas d'habitude plus de
2 couches, de sorte que l'on a
3° De l'épaisseur des cerclages : 1,5 à 2 millimètres ; i" De l'entrefer proprement dit compris entre l'induit achevé et les pôles : 2 à 5 millimètres.
Poar les indoits dentés, on a la règle suivante : ô 5 0,5 m (voir^^r. 47).
D. Prédétennmation d'an induit à couBtruire.
Pour pouvoir calculer d'avaace et sans grande perte de temps une dynamo qu'il s'agît de construire, on est ohligé de faire deux opérations :
1° Déterminer approximativement les dimensions de l'induit (de son diamètre et sa longueur);
PRÉDÉTERMINATION d'uN INDUIT 75
2^ Vérifier ce ealcoL
Calcul permettant de déterminer d avance les dimensions extérieures de f induit.
Nous partons de l'équation général iO :
dans laquelle
et
Donc
P N<frn p
eux iu«y
^ k2p,lhz ^
Dr3ZB *2p^Dtc Dit P Z B np
1 2/> Pj 60 X 40«' d'où
Pour une détermination approchée, il suffit de faire les dispositions suivantes :
k = 100 pour induils à anneau
= 159 » tambour
L*équation 49 peut alors être écrite de la fa^^on suivante :
(50) D = i9 w — y pour un enroulement en anneau ;
(51) D = 32 y/ — j pour un enroulement en tambour; ou bien, en posant / = XD»
(52) D = 11,5 W — y- pour un enroulement en anneau ;
3/gfY
(53) D = 10 W — s- pour un enroulement en tambour.
CHAP. II. CALCUL DE L INDUIT
Ces formules sont presque identiques à celles données par M. Albion Snell(l).
Le tableau suivant montre combien les valeurs tirées de ces formules concordent avec celles qu'on trouve en pratique.
Calcalé
Ezécoté
Namëro
El
ObfterTations
centim.
centim
eenlim.
eenltm.
> Tambour à 2 pOles
Anneau à 2 »
Tambour à 6 »
Anneau à 6 »
Tambour à 4 •
» àl2 r
Les formules donnent des résultats concordants pour dynamos de 15 à 400 kilowatts ; dans les d3'namos plus petites, le diamètre doit être plus grand pour des raisons mécaniques.
Lorsqu'on connaît le diamètre approximatif et la longueur,
ou, en d'autres termes, le rapport X = p , on procède à la détermination de la section du fil ; pour une première approximation on peut faire usage de la méthode suivante.
La longueur approximative % d'une spire (dans le cas de tambours, cette longueur est égale à celle qui correspond à un fil à la périphérie avec les connexions de celui-ci sur une face de l'induit) est
(5i) t = 0,019 (0.45D -h l) = 0,0i9D (0,45 ~i- X) en mètres, D et / étant exprimés en centimètres.
D'après les équations 29 (p. oO) et 47 (p, 70) on a, de plus
— L — ^^^L *""2>it~200j9j2EE'
(1) Journal of the Inst. of Electric. Eng. Vol. XIX.
PRÉDÉTERMINATION d'uN INDUIT 77
Si l'oii introduit dans cette équation la valeur de N prise dans réquatîon 10, en remplaçant * par ^— p/B, nous aurons
Pour des machines dont le nombre de tours ne diffère pas beaucoup du nombre normal, on peut simpIîGer considérablement celte formule. En effet, x ^^ . ^^ est une quantité
presque constante et égale, en moyenne, à 17500; dans les dynamos à marche lente et où X est petit, ce chiffre peut être réduit de 20 à 30 Vo» ^^^^ ^^^ grandes dynamos qui comportent un induit long, il doit être augmenté de 20 à 30 Vo* Supposons, de plus, que
p = 0,7 et B = 5 600, on aura approximativement
I = 90e (voir équ. 48)-
^jiSOs'
Détermination plus exacte. — On dessinera une petite partie de la périphérie de l'induit, en grandeur naturelle, ou à une échelle amplifiée (^fig. 47), et on calculera le nombre de fils N'' correspondant à une longueur déterminée e/i. On a
Dans le cas d'induits dentés, on prend habituellement le nombre des encoches égal au nombre double ou simple des lames du commutateur.
Pour empêcher l'inversion des pôles, il faut que Téquation 27 (p. 45) soit satisfaite, c'est-à-dire que
On aura soin, à celte occasion, de vérifier la saturation dans les dents. Elle ne doit pas dépasser, dans les machines
16 CHAP. li, CALCCL DE l'iNDI'IT
bipolaires, lliUOO à 18000. Dans les dyaamos multipolaires, on restera autant que possible au dessous de 12000 à 15000.
En modifiant d'une façon appropriée B, S, ?, N' et u, et en changeant éventueilemeot la forme de la section du ûl, il est toujours possible de remplir ces conditions.
En subetituut les valeurs de ♦etN= ■—' N* dans l'équation 10, OD pourra calculer, avec une précision suffisante, le iliamètre de l'induit à l'aide de la formule
où Ë est la valeur de la f.e.m. induite.
Vérificalioii. — IL est toujours indispensable de Tcrifier ce calcul. Cette vérification concerne en première ligne la section du lil que l'on déti-rmioera en faisant usage de ta longueur réelle des spires mesurée sur le dessin. De plus, on doit se rendre compte, en dessinant l'enroulement, s'il peut ôtre logé sur les faces d'avant et d'arrière, etc.
Diamètre intéhieub. — Dans le cas de tambours, le diamètre intérieur de f induit dé|»end principalement de *, dans '''^' le cas d'anneaux Gramme, on doit
avant tout tenir compte de la possibilité de placer les fils. Il en résulte que de très petites dynamos à anneau comportent un diamètre relativement grand de l'induit.
Exeapu: u° 1. — On lieinande de calculer l'induit d'une dynamo à
tambour et ii 4 jjiiles pour 100 kilowatts (lïi volts à 800 ampères] devant laire 400 tours.
Ou a
p, = 2 ; >, = 0,0 ; E = 0,03 (3 % de perle) ; p = 0, 7.
D'aprùs l'équation ■"i3.
„ 3/IOO(IOÛ I
Paia>ËTEaMlNAT10N D UN INDUIT
D'après réquatioB 56
^;mk = 2 X ISO X a?}3 = ^^ "^^ (''^^'' ^^- ^^)-
De plus, réquation 27 donne.
OU
\ — ^"^"' tr d'il ^^PiP
TS it 1 6,37 B 6 2 X 2
Si l'on supposait B = 6000, o = 0,6 centimètres, on obtiendrait dans le premier membre. . . 138, et dans le second 164.
on a donc
et, d'après l'équation 57,
Le diamètre de l'induit calculé par la formule 53 était par conséquent trop petit.
Pour ce diamètre, on a -^r* = 1 ,06.
On Toit donc que l'emploi des induits dentés est limité par la puissance de la dynamo et dépend du nombre de pôles.
En effet, pour empêcher l'inversion des pôles des inducteurs par la réaction de Finduit, on est obligé de prendre l'entrefer aussi grand que possible. Mais, de cette façon, on perd Tavanlage qui résulte de l'emploi des induits dentés et qui consiste en ce que la diminution de l'entrefer entraîne une réduction du nombre d 'ampères-tours des inducteurs. t
l^ même dynamo aurait pu également être munie d*un induit lisse, en augmentant quelque pen les pièces polaires.
Par conséquent, pour ne pas perdre l'avantage résultant de l'emploi des dentures, il est préférable d*exécuter la dynamo avec 6 pôles.
ExEXPLE n* 2. — 11 s^'agit de transformer la dynamo, calculée dans l'exemple n^ i , pour 6 pôles et 6 balais.
80 CHAP. II. CALCUL DE l'iNDUIT
On conservera la même longueur de Tinduit (45 centimètres). On a pour la section du fil
de plus
