SENS DE ROTATIOX DES MOTEURS

Oq peut encore tirer, de ce que nous venons de dire, d'autres conclusions :

1** Les dynamos en série, employées comme génératrices et tournant dans le même sens qu'en moteurs, ne fournissent aucun courant puisque le courant qui se produirait circulerait en sens contraire et tendrait à désaimanter les pôles.

Dans une installation de transport de l'énergie au moyen de dynamos en série^ dans laquelle par exemple la réceptrice doit actionner la même transmission qu'une machine à vapeur, la génératrice peut donc, même lorsque le circuit est ferméy être arrêtée sans inconvénient, tandis que la réceptrice tourne encore avec la transmission.

2* Par contre, des dynamos excitées en dérivation fournissent, lorsqu'elles sont mises en mouvement par une transmission mécanique dans le même sens que lorsqu'elles tournent en tant que moteurs, un courant de sens contraire. Si donc on faisait usage dans Finstallation de transport précitée de machines en dérivation, au lieu de machines en série, on devrait d'abord interrompre le courant avant de débrayer la génératrice» car autrement ceHe-ci serait entraînée par le courant venant, en sens inverse, de la réceptrice (voir fig. 75 b). Pour la même raison, dans une installation d'éclairage où 2 ou plusieurs dynamos en dérivation (ou compound), actionnées séparément par des moteurs à vapeur, sont couplées en quantité, on ne doit débrayer l'un des moteurs à vapeur que lorsque la dynamo correspondante est mise hors circuit.

3* Pour changer le sens de marche d'un moteur il suffit de renverser le courant soit dans les inducteurs, soit dans l'induit. On se sert de cette faculté surtout dans les moteurs pour tramways, oii il est rationnel, à certains égards, de renverser le courant de l'induit, tandis que celui des bobines des inducteurs circule toujours dans le même sens. De celte façon la dynamo conserve toujours un magnétisme rémanent de même polarité.

Observation. — On cite un cas particulier où le fonctionnement de dynamos a été interrompu dans une installation de transport de

i38 CHAP. m. CALCUL DES INDUCTEURS

Téiiergie avec éclairage simultané. On avait placé sur un certain point une dynamo compound comme génératrice ; celle-ci devait en même temps fournir le courant nécessaire à Téclairage et mettre en mouvement un moteur en dérivation qui était couplé sur le même arbre avec un moteur à vapeur auxiliaire. Comme le régulateur du moteur à vapeur fonctionnait assez mal et seulement pour un certain nombre de tours, il arrivait plus d'une fois que le moteur à vapeur tournait à une vitesse plus grande que la normale, ce qui entraînait naturellement un^accroissement du nombre de tours de la dynamo réceptrice. Mais de cette façon, celle-ci se transformait immédiatement en génératrice et envoyait, par Tenroulement en série, un courant de sens contraire à la dynamo génératrice, ce qui produisait une chute de tension et un scintillement simultané des lampes. On put facilement obvier à cet inconvénient eu intercalant dans la dérivation de la dynamo réceptrice une résistance, ce qui eut pour conséquence de faire tourner le moteur plus rapidement.

D. — Freinage électrique.

On coùnait depuis longtemps le priacipe du freinage électrique obtenu en faisant usage de moteurs comme des génératrices qui ont à vaincre une résistance. Si son emploi ne s'est pas étendu davantage dans le service de tramways, cela est dû principalement au fait qu\il est presque impossible, étant donné l'espace restreint dont on dispose pour loger les régulateurs de vitesse et la résistance, d'obtenir des gradations suflisantes pour le frein afin de pouvoir, sur une pente quelconque et quelle que soit la charge de la voiture, réaliser la vitesse nécessaire. En effet, lorsque la résistance est trop faible, les voitures marchent trop lentement, surtout si leur charge est trop petite. Une autre particularité très préjudiciable des freins électriques consiste en ce que la tension de la dynamo dépasse souvent la tension normale dès qu'on met le frein en action à une vitesse trop grande. L'auteur a constaté souvent, dans des moteurs pour tramways de 500 volts, des intensités qui, pour la résistance existante, donnaient plus de 1100 volts. On comprend que, de la sorte, l'isolement soit détérioré. Par conséquent, si on réalise, d'une part, une écono-

FREINAGE ELECTRIQUE

mie de matière pour les sabots de frein, on risque de dépenser, d'autre part, une somme double pour le renouvellement des enroulements d'induit, etc. Néanmoins, il y a des cas où le freinage électrique^ bien employé, présente certains avantages. C'est notamment celui où la ligne comporte constamment de fortes pentes dans la même direction, comme par exemple sur le chemin de fer électrique de Griitsch à Murren (Suisse) construit par les Ateliers d'Oerlikon, sur lequel le Ireinage électrique est en usage depuis 1889.

Si nous voulons employer le moteur comme frein, on le mettra hors circuit du réseau de distribution et en court-cir« cuit avec une résistance, en déplaçant simultanément le commutateur pour le sens contraire de marche.

L'action de freinage est très bonne et souvent trop violente,

[VWWWM

(WWWWl

Gènèratnce ' ' Qénèratrice

[WVWWM

Moteur

Fig. 75 a

Moteur

Fig. 75 b

mais elle ne se manifeste que jusqu'à ce que la voiture ait atteint une vitesse minimum « critique ».

Nous allons déterminer la résistance que l'on doit intercaler pour une charge, une vitesse de la voiture et des pentes données.

Le travail que le moteur, fonctionnant comme génératrice.

140 CHAP. m, CALCUL DES INDUCTEURS

doit fournir est donné par la formule

(7t) lE = «-^^^&-=l^^.

Tandis que ^ peut être évalué approxiativement, v, l et H sont inconnus.

Toutefois, E est donné par la relation bien connue.

^ "" 'ïii 00 X Wp^ ^^ ~ ^^'

Pour pouvoir utiliser la courbe ordinaire des vitesses du moteur (fig. 64) il faut se rappeler que

En multipliant les deux équations, on obtient par consé* quent

OU, en substituant la valeur de E de Téquation 71,

Pour un calcul approximatif, il suffit de poser

puisque la résistance peut finalement être prise un peu plus forte qu'elle ne résulterait du calcul. Par conséquent, pour la tension habituelle E =z îîOO, on aura, approximativement,

Nous allons montrer, par un exemple numérique, la signification de cette équation.

Exemple. — La figure 76 représente la caractéristique d'un moteur pour tramways de 30 chevaux de la Westinghouse Company. Nous supposerons que ce moteur est placé sur une voiture de 8 tonnes de poids total.

FREINAGE ELECTRIQUE

On calculera d'abord la résistance à intercaler de façon que la voi' ture, puisse sous pleine charge, marcher ft la vitesse de 240 mètres par minute sur une pente de 49 °/m- L.** tension sera supposée '^^ale à .-.00 ïolts.

d'une façon In's approchée,

Pi.3— aj=8ll9— i0)=3ia.

Il en résulte que.

pour on 1 quelconque. **•

pur exemple = 46 am- ^

pères, on doit avoir '^

r, = 3000 ^«2 = 440 n,. 1 En traçant la courbe, ^

on obtient, à son point

d'intersection avec la

courbe des' vitesses, lintensité réelle 1 = 37 ampères.

intensité de Courait

Soit ; = 0,83 (83 V,) ; l'équation

donne :

i2?.«,„ii..

Pour vérifier le résultat du calcul on pourrait se demander si cette tension est réellement atteinte à il ampères. La valeur de r, qui correspond à 37 ampères est, d'après la courbe, de 334 mètres. Par conséquent, on doit avoir, ainsi que nous l'avons vu plus haut,

Les dimensions de la dynamo donnent e

E ^ 500 ^2 fïM^ = %

Les résultats sont donc assez concordants. Nous prendrons pour E la moyenne arithmétique des deux valeurs, soit 281. 11 ne reste plu! alors qu'il caiculer la résistance ; on a

112 CHAI», m. CALCUL DES INDUCTEURS

E. — Transformation de Tenroulement des inducteurs de

machines exécutées.

Nous supposerons d'abord que Talésage des inducteurs reste le même. Nous indiquerons plus tard les modiiications à apporter au calcul lorsque Tentrefer est agrandi ou diminué.

On a déjà montré dans un sous-chapitre du Chapitre II de quelle façon on peut calculer Tinduit d'une dynamo exécutée ou à exécuter d'une puissance électrique quelconque. Nous avons supposé une densité déterminée de Tinduction B; dans l'air.

Un nouveau problème consiste à déterminer Tenroulement des inducteurs de façon à obtenir cette induction B^ et 4".

Nous n'avons besoin à cet effet que de connaître la courbe de magnétisation d un modèle identique de dynamo exécutée pour des données électriques quelconques ; dans ce but nous donnerons les quelques renseignements suivants qui peuvent servir d'indication pour la marche à suivre dans les essais de dynamos.

Si la dynamo dont il s'agit est excitée en dérivation et que l'on ne dispose pas d'un autre courant pour exciter les inducteurs, nous intercalerons toujours dans la dérivation une résistance variable très grande ainsi qu'un ampèremètre très sensible, après quoi nous mettrons l'induit en mouvement avec un nombre de tours constant et aussi grand que possible, sans toutefois prendre du courant à l'induit. L'accroissement du nombre de tours a pour but de rendre possible la mesure de degrés plus élevés de saturation. On préférera, d'ailleurs, toutes les fois que les circonstances le permettront, une excitation séparée. En mettant successivement des résistances hors circuit et en mesurant les ampères qui traversent à chaque moment la dérivation, la courbe de magnétisation sera obtenue en portant en ordonnées les volts mesurés aux balais de la machine, ou mieux encore les valeurs de *, et les ampères-tours correspondants en abscisses.

•rr

TBANSFORMATION DE L ENROULEMENT i43

Une autre série (l*essais est efTeciuée en faisant vaincre à la machine une résistance variable, Texcitation restant constante, et en détisrminant la tension aux bornes pour chaque choisie. Dans ce but Tintensité du courant d'excitation est choisie de façon que, à pleine charge, la tension normale aux bornes se trouve réalisée. On peut aussi faire cette expérience en modiCant le courant d'excitation simultanément avec le courant principal et en maintenant une tension constante aux bornes. Mais cette deuxième méthode est un peu plus laborieuse, tout en étant très commode pour la détermination ultérieure de la résistance de réglage.

Considérons maintenant 2 points de même excitation ; on voit que la chute de tension sera toujours plus grande qu'elle ne résulterait de la simple perte de volts. Nous pouvons regarder cette perte de tension supplémentaire comme le produit de Tintensité par une résistance fictive de l'induit, laquelle n'est pas, il est vrai, une quantité constante. Il existe des dynamos dans lesquelles cette résistance diminue lorsque le degré dé saturation s'accroît ; d'autres dynamos montrent un rapport inverse, ainsi qu'on peut se rendre compte par le Tableau suivant relatif à 3 machines différentes :

Inleniité da courant dé l'iodait RéiisUnee fielire

3 kilowaUs \ ^^^ ampères 0.0021

^^ "^ MSO — 0,04

En règle générale, la résistance fictive n'est pas soumise à des variations trop considérables, de sorte que l'on peut la coasidérer comme constante dans tous les cas où l'excitation est invariable et où les intensités ne diffèrent pas beaucoup entre elles.

Nous ferons de la môme façon les essais pour le cas d'une machine eœcitée en série, et notamment d'abord avec excitation séparée des inducteurs, sans débit de l'induit^ et ensuite en chargeant la dynamo.

fliia^ le est* df^ dynamos compoundy reoroiileinent en »em doit f'tre mi^ en coart-circuit ; poor toot le reste on procédera rroiinme dans le cas d*ane dvnamo excitée en dérivatfon«

I»n$qae la forme de la dynamo on d*aatres causes ne permettent pas de Fartionner par une courroie ou par une transmission similaire, on peut l'intercaler dans une canalisation à ten«»ion constante et la faire fonctionner comme un moteur ; dans ce dernier cas, on ne portera pas sur Taxe des ordonnées la tension même, mais l'induction totale 4> déduite de la tension. Pour pouvoir faire varier le courant de Tinduit, on chargera la machine d*une façon quelconque, ce qui peut être clTeclué parfois en faisant actionner par celle-ci une autre dynamo qui doit vaincre une résistance variable.

Nous mentionnerons à cette occasion une autre méthode qui u été donné dans V FJlektrotechnische Zeitschrifl (juin 1888) et qui permet d'essayer en pleine charge des dynamos dont la puissance dc'^passe celle du moteur de 3 à 3 1/2 fois.

A rot eiTet, on a besoin de 2 dynamos. La machine à essayer est actionnée par la transmission avec sa vitesse normale. Dans le circuit de celte machine, on intercale une deuxième dynamo en série avec une résistance variable.

Cette dernière machine joue alors le rôle d*une réceptrice et restitue^ par l'intermédiaire d'une courroie, Ténergie électrique qui lui est transmise, déduction faite des pertes. Les modes d*cnrouloment des^oux dynamos sont sans importance ; par contre, il faut avoir un nombre de tours et une tension appropriés. Ho plus, les résistances de réglage doivent être munies d*une division très Une.

Toutefois, il est préférable d*uvoir deux dynamos de puissance identique ; car ce n'est qu'alors qu'il est possible de réaliser la puissance que nous venons d'indiquer.

On peut faire varier la puissance de la dynamo à essayer soit eu alTaiblissant le champ magnétique (en intercalant une rtVistance de n\:ilago dans le circuit des inducteurs dans les machines en dérivationK soit en modiGant le nombre utile de

TRANSFORMATION D L'XI^ MACHiNIi:

liô

spires de l'induit, ou eu déplaçant les balais (dans le cas de machines en série).

Lorsque le choix des rapports de transmission est bien fait, on peut de cette façon obtenir complètement l'effet désiré.

Exemples relatifs au calcul de l' enroulement des inducteurs.

Exemple I. — On demande de calculer une dynamo shunt pouvant df'biler 120 ampères à 400 volts et faisant 400 tours par minute.

Supposons que l'on possède déjà les modèles d'une dynamo de 24 ampères à 1720 volts et faisant 700 tours, on en fera usage dans le cas actuel, et nons examinerons ensuite simplement de quelle façon les enroulements de l'induit et des inducteurs devront être remaniés pour obtenir la puissance demandée.

Observation. — La puissance effective du modèle de machine employée est, il est vrai, un peu plus faible que celle de la machine à construire, mais il est bon de faire remarquer à cette occasion que des dynamos qui ont été primitivement calculées pour une haute tension, ♦'t que Ton a ensuite enroulées à nouveau, ont pu développer une puissance de 10 à 20 % P^^s grande que la puissance primitive. Ce fail est dû, d'une part« à Tisolation plus faible pour la tension plus faible, et d'antre part à ce que la section du fil de Tinduit, et avec elle aussi le ( ourant de débit, s'accroît avec la dimension linéaire.

Nous supposons que les résultats d'essais de la dynamo, munie primitivement d'un enroulement inducteur en série et d'un anneau <îramme, sont les suivants :

1" Inducteurs excités sôparêmenl ; induit sans courant.

Tour*

Volti

Ampèrer-tonm par bobine d'iaduKtour

Toori

VoIU

AinpèreH-tourN par bobine d'inducteur

1 r>oa

8 400 lOO(H) 13 000 17 00 J

2° Dynamo à nuto-cr citation.

Arapèrei-tours

AmpiMRfl-tonra

! Touri?

Volt»

Ampères

par bobine d'inducteur

rindtiit

1 7tlO

i 7fH»

KwO

i 7<MI

FisniK'',-HiN>EN, [dynamos à counint continu.

CHAP. in. CALCUL DES INDUCTEURS

Les résultats d'essais consignés dans les deux Tableaux sont représentés graphiquement sur la figure 77.

Données de la dynamo essayée : D = olO; N == 11 00 ; Longueur d'une spire == 1»,20; diamùtre du fil de Tinduit = 2 milimiHres ; par suite la. résistance de l'induit entre deux balais, est

La résistance des inducteurs est :=: 2,9 w à chaud. Nombre de spires par inducteur := 8oO.

Pour une intensité quelconque, par exemple pour 24 ampères, la

perte est de

2i(2,l + 2,9; = 120 volts.

Portons cette perte de volts sur Taxe des ordonnées et sur celui des

too« Ile*

isn

AMFCIIES - TOURS PAR ■OIINK

Courbe I : Excitation séparée.