CHAMPS MAGNÉTIQUES TOURNANTS
rotation est due aux courants de Foucault qui prennent naissance dans la masse métallique.
L'appareil (fig. 3) permet de vérifier le principe précédent ; il se compose de deux bobines rectangulaires, dont TuneB' porte deux circuits: le fil primaire, gros et court, reçoit eu AA' le courant alternatif d'une petite magnéto; le courant secondaire, qui prend naissance dans le fil long et fin, passe ensuite dans la deuxième
Fig, 3. — Production d'un champ tournant par les courants diphasés.
bobine B, qui est également garnie d'un fil long et fin. Par suite de la self-induction des bobines, si les conditions sont convenablement choisies, ce courant présente avec le premier une dififérence de phase d'un quart de période, et il se produit un champ tournant à l'intersection des axes des deux bobines. Un petit cylindre métallique M, placé en ce point, prend un mouvement de rotation rapide.
De même trois champs magnétiques faisant entre eux des angles égaux et produits par des courants décalés d'un tiers de période {courants triphasés) produiront encore un champ tournant. Ce système peut être réalisé au moyen de trois bobines ABC formant un
COURANTS POLYPHASÉS.
triangle équilatéral, ou recouvrant chacune un tiers d'un anneau plat (fîg. 4), et dans lesquelles on lance des courants triphasés. Le pivot central p reçoit une chape en agate A, sur laquelle on place les mobiles M et M'. Le premier, qui est en fer, tourne rapidement; le second, qui est en cuivre, tourne moins vite, mais son mouvement s'accélère beaucoup si Ton ajoute la rondelle de fer F. La chape A, seule, tourne elle-même avec rapidité.
On pourrait obtenir les mêmes effets avec des cou-
Fig. 4. — Production d'un champ tournant par les courants triphasés.
rants polyphasés d'ordre plus élevé. C'est là le principe des moteurs à courants alternatifs polyphasés.
Les champs magnétiques tournants, qui n'avaient reçu d'abord aucune application, sont très employés depuis qu'on les produit au moyen des courants polyphasés. Nous allons donc indiquer les propriétés de ces courants.
Courants polyphasés. — Lorsque deux ou plusieurs courants alternatifs passent aux mêmes moments par leurs maxima et par leurs valeurs nulles, on dit qu'ils ont même période et même phase. Si,
COURANTS POLYPHASÉS.
tout en gardant la même période, ils passent par ces valeurs à des instants différents, ils sont décalés ou déphasés. Le nombre des phases différentes à considérer est égal à celui des courants : on a donc des courants diphasés, triphasés, etc. Généralement on
Fig. 5, — Dynamo Gramme donnant des courants continus et triphasés.
règle la différence de phase d'une manière symétrique : les courants diphasés présentent donc une différence de 1/4 de période et les courants triphasés de 1/3. Ces courants se prêtant fort bien à la construction de moteurs avantageux (Voy. Champ magnétique tournant), il est intéressant d'étudier leurs propriétés.
Production des courants polyphasés. — On peut
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produire des courants diphasés au moyen d'une pile ou d'une machine à courant continu et d'un commutateur spécial, formé de deux commutateurs de Clarke calés sur un même arbre, à90<» Tun de Tautre. Si Ton fait tourner l'appareil, chacun dès commutateurs, recevant le courant continu par des ressorts frotteurs, le change en courant alternatif, et la différence de phase est donnée par la distance angulaire de ces commutateurs ; avec trois commutateurs formant des angles égaux, on aurait des courants triphasés.
On peut encore avoir des courants triphasés avec une dynamo à anneau Gramme; il suffit d'installer sur cet anneau trois prises équidistantes ABC, comme on le voit sur Tanneau D (fîg. 9) ; on réalise ainsi le montage en étoile, dont nous parlons plus loin. Ces prises sont reliées à trois bagues continues et isolées, fixées sur l'arbre de l'induit; trois frotteurs abc (1) recueillent les courants triphasés (fig. 5).
Le collecteur habituel CO peut être maintenu, sans changement, sur l'autre extrémité de l'arbre, avec ses frotteurs de; la même machine donne alors, à volonté, des courants continus ou des courants triphasés.
Le plus souvent, on se sert d'alternateurs, dont la partie inductrice est disposée comme pour donner des courants alternatifs ordinaires ; mais l'induit, au lieu de porter une seule série de bobines, en nombre égal h celui des pôles inducteurs, en possède trois si l'on veut avoir des courants triphasés; les bobines de ces trois séries alternent d'ailleurs régulièrement sur toute l'armature. Lorsque les bobines de la première
(1) Nous démontrons un peu plus loin que trois fils de ligne suffisent pour transmettre les courants triphasés.
COURANTS POLYPHASÉS. 23
«érie se trouvent exactement en face des pôles inducteurs, celles de la seconde en sont distantes d'un tiers et celles de la troisième de deux tiers d'intervalle de pôle. On conçoit que ces trois séries de bobines soient à chaque instant le siège de forces électromotrices décalées Tune par rapport à Tautre d'un tiers de période.
. Dans cette disposition, on a en quelque sorte trois
Fig. 6. — Montage en étoile.
alternateurs ayant l'inducteur commun et trois induits distincts calés sur le même axe, à des distances angulaires égales.
On pourrait employer aussi trois alternateurs complètement distincts; ce système, un peu compliqué, n'a pas été utilisé jusqu'à présent, à notre connaissance, pour les courants triphasés, mais il est appliqué dans l'industrie pour la production des courants diphasés (Voy. p. 69).
Transmission des courants polyphasés, — Il semble au premier abord qu'il soit nécessaire, pour trans-
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mettre des courants triphasés de leur génératrice a une réceptrice éloignée, d'employer trois lignes distinctes, et par conséquent six conducteurs. Ce nombre peut en réalité être réduit à trois.
En effet, soient A, B, C,les trois circuits générateurs des courants triphasés, ao! ^ bb\ cc\ leurs pôles (fig. 6). Les différences de potentiel qui existent entre ces trois séries de pôles sont évidemment décalées d*un
Fig. 7. — Montage en triangle.
tiers de période Tune par rapport à l'autre. Si Ton réunit ensemble les trois pôles abc^ ils sont nécessairement à un même potentiel, que nous pouvons prendre pour origine. Les autres pôles présentent des potentiels variant d'une manière périodique et décalés l'un par rapport à l'autre d'un tiers de période. Trois des pôles étant ainsi réunis, il suffit d'attacher aux trois autres trois fils de ligne. Les connexions peuvent être établies directement sur les bobines. Ce mode de montage est dit en étoile; il a été appliqué dans les expériences de Lauffen-Francfort. La figure 7 montre un autre genre de montage, qui
COURANTS POLYPHASÉS.
permet également de réduire à trois le nombre des fils de ligne, ainsi qu'il est facile de le démontrer. C'est le montage en triangle.
Les trois fils de ligne amenant aux appareils récepteurs des potentiels décalés Tun par rapport à l'autre d'un tiers de période, ceux-ci pourront être montés, comme les générateurs, soit en étoile, soit en triangle. Ces courants peuvent alimenter directement des foyers lumineux, pourvu qu'ils soient installés suivant
Fig. 8. — Montage des lampes alimentées par des courants triphasés.
Tune de ces deux dispositions (fig. 8); les trois fils de lignes s'attachent en A, B, C. On a essayé aussi, à Francfort, une lampe à trois filaments, reliés avec les trois fils de ligne et réunis par leur sommet.
Cette symétrie et cette égalité de section des conducteurs constituent un avantage des courants triphasés sur les courants diphasés. Pour ces derniers^ il faut employer quatre fils, ou trois seulement, dont un plus gros servant de retour commun aux deux autres.
Principe des moteurs à courants polyphasés, — Dans un moteur à courants polyphasés, l'inducteur doit J. Lefèvre. — Nouv. élect. 2
COURANTS POLYPHASÉS.
être disposé pour produire un champ magnétique tournant. Ainsi, pour les courants triphasés, cet inducteur se composera essentiellement de bobines, au nombre de trois ou d'un multiple de trois, placées à
Fig. 9. — Anneau de Gramme disposé en récepteur pour courants triphasés.
angles égaux. Ces bobines peuvent être enroulées sur trois noyaux disposés suivant les trois rayons équidistants d'un anneau en fonte; elles peuvent aussi être disposées en triangle. Enfin l'anneau de Gramme peut
Fig. 10. — Schéma d'un induit pour courants polyphasés.
servir facilement d'inducteur pour ces courants : il suffît de le diviser en trois bobines égales A, B, C, qu'on relie aux trois fils de ligne (fig. 9). Il se produit à l'intérieur un champ tournant.
L'induit T, placé dans ce champ, peut être un
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conducteur quelconque. Il est formé le plus souvent, comme le montre la figure 10, de deux anneaux plats de cuivre, réunis par des barres de même métal, disposées suivant les génératrices d'un cylindre. L'ensemble représente assez bien une cage d'écureuil. Afin d'augmenter la perméabilité, toutes ces tiges sont noyées dans dès disques de fer superposés, dont elles sont isolées électriquement.
Dans les moteurs d'une grande puissance, l'induit est généralement fixe et l'inducteur mobile.
Lorsque l'induit est mobile, il faut remarquer qu'il constitue un «ircuit fermé et n'a besoin ni de balais, ni de frotteurs d'aucune espèce ; tout l'entretien se réduit donc au graissage des paliers.
Au moment du démarrage, l'induit, étant immobile, est traversé par des courants de Foucault très intenses, ce qui pourrait être dangereux pour les moteurs de grande puissance .-Dans ce cas, on intercale dans le circuit induit une résistance, qu'on diminue graduellement jusqu'à ce que l'armature se trouve en court circuit. - '
Transformation des courants continus en courants polyphasés ; transformation inverse, — Considérons une machine de Gramme disposée pour donner à volonté des courants continus ou des courants triphasés (fîg. 5). Si, par l'intermédiaire des balais cfe, on lance dans l'anneau un courant continu, on pourra recueillir sur les frotteurs abc des courants triphasés. La réciproque est évidemment vraie. M. Schuckert avait exposé à Francfort une machine réalisant la même transformation pour les courants diphasés et continus.
Avantages des courants polyphasés, — Ces courants
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sont les seuls actuellement qui permettent de réaliser à la fois la transmission électrique de Ténergieà grande distance, sa transformation, sa distribution et son application à l'éclairage et à la force motrice, enfin sa transformation en courants continus.
