CHAPITRE II

LES MACHINBS DYNAMO-ELECTRIQUES A GOURANT DIRECT

Organes essentiels des dynamos. — Champ magnétique. — Fantômes magnétiques. — Lignes de force. — Électro-aimants. — Notions sur le flux d'induction. — Force magnéto-motrice. — Réluctance. — Induit. — Sens des courants induits. — Règle de Maxwell. — Manière de recueillir les courants induits. ^ Collecteurs. — - Balais. — Angle de calage des balais. — Forme des induits. — Induits à anneau. — Induits à tambour. — Induits à disque. — Inducteurs. — Machines excitées en série. — Machines excitées en dérivation ou shunt-dynamo. — Excitation Compound. — Rendement des dynamos. — Etude des dynamos au moyen de leur caractéristique.

Organes essentiels des dynamos, — Une machine magnéto ou dynamo-électrique est un ensemble mécanique comportant deux organes principaux :

1* Un système, dit. inducteur, formé, soît par des aimants (machines magnéto-électriques), soit par des électro-aimants (machines dynamo-électriques), et créant autour de lui un champ magnétique,

2" Un système, dit induit, formé d'une ou plusieurs bobines de fil de cuivre isolé, dont Tenroulement varie avec chaque type de machine et qui est placé dans le champ magnétique.

Le mouvement relatif de l'un ou l'autre de ces

CHAMP MAGNÉTIQVE 151

«ystèmes fait naitre une série de courants électriques dans le fil de t'induit.

Champ magnétique. Fantômes magnétiques. — La présence d'un corps chaud crée, dans l'espace qui l'environne, un champ thermique qu'on peut explorer,

¥\g. 74. — Attrartioa de la limeUla de fer pnr un aimant.

dans ses diverses parties, à l'aide d'un thermomètre. De même, un système inducteur crée autour de lui un champ magnétique qui peut être exploré a l'aide d'une aiguille aimantée. Un moyen simple de manifester

Pig. 75. — FnntOme mog^nélique.

l'existence de ce champ consiste dans la formation de ce qu'on appelle on fantôme magnétique.

On sait que lorsqu'on plonge les extrémités d'un barreau aimanté dans de la limaille de fer, cette limaille s'y attache en forme d'aigrettes, sauf dans la partie médiane du barreau m m, (fig. 74). Lorsque, au contraire, on place le barreau aimanté sous une légère feuille de carton qu'on saupoudre de limaille, on voit

les grains de celle-cî s'orienter d'une façon spéciale et former, l'un derrière l'autre, des lignes continues, dont la figure 75 montre la disposition.

Si on produit ce fantôme magnétique sur une feuille enduite d'une légère couche de gomme arabique, il est extrêmement facile de le fixer d'une façon invariable, en le soumettant à l'action de l'eau projetée avec un pulvérisateur ordinaire. La gomme est ramollie et emprisonne les parcelles de limaille.

On peut également former le fantôme sur un papier

Fig. 76. — Distribution des lignes de force.

au ferrocyanure qu'on expose ensuite à la lumière. Après fixation, on obtient un négatif de fantôme. Les lignesque présente la limaille ont été appelées, par Faraday y. lignes de force.

Elles montrent qu'un aimant crée autour de lui, dans un espace, dont l'étendue, varie avec son degré d'aimantation, un état particulier qui est caractérisé par une série de lignes d'orientation, et qu'on suppose aller par convention du pôle Nord au pôle Sud, par l'extérieur^ comme le montre la figure 76, et qu'on peut considérer comme se fermant par l'intérieur du barreau aimanté dur pôle Sud au pôle Nord.

Cet état spécial peut être assimilé à celui d'un flux^ magnétique se produisant suivant des lignes qui sont serrées à l'intérieur de l'aimant et s'épanouissent à

CHAMP XAGNÊTIQVE 153

l'extérieur. Cette hypothèse, qui suppose que les pôles du barreau aimanté soDt tout à fait à l'extrémité de celui-ci, matérialise, en quelque sorte, l'influence qu'il

exerce sur laportion de Fig. 77. — Aimant en r«r à cheval.

l'espace qui l'entoure.

Cette action est indépendante de la forme de l'aimant; elle existe, que celui-ci ait une forme rectiligne,

comme nous l'a

s sup-

posé, ou bien qu'il se présente, cas plus fréquent, sous l'aspect d'un fer à cheval. Dans ce cas, les lignes de force se resserrent d'autant plus que la

„. „ „ .... distance des pôles est plus

Fig. 78. — FonUme de I aimant en , .„ JL „, ^

fer à cheTJ. petite (fig. 77 et 78).

Dans le cas où l'aimant se composerait d'une pièce circulaire AMB, les lignes de force entre les extrémités A et B, sont très resserrées (fig. 79).

Si l'on suppose que l'aimant AMB soit sectionné en plusieurs parties, les lignes de force pourront être considérées comme existant d'un aimant à l'autre et, à la limite, on voit apparaître la notion d'un an- **

neau continu ayant concentré Fig.7B.— Aimant circulaire, toutes les ligues de force dans son intérieur, et formant un circuit magnétique fermé

dans lequel on peut faire naître des pôles et un flux magnétique par un sectionnement en deux ou plusieurs parties (fig. 80).

D'une façon générale, s'il nous était possible de concevoir un champ magnétique en dehors de Texistence d'un aimant, nous pourrions dire que la présence d'une pièce de fer doux dans ce champ, aurait pour effet de produire une sorte d'appel et de concentration des lignes de force dans son intérieur. La pièce de fer doux agit de la même façon qu'agirait, dans un courant d'eau, une partie filtrante plus facilement traversée par le liquide (fig. 81). Le fer est plus /?er//iéaAfe au magnétisme que l'air. Il agit donc, sur un champ, en filtrant, en quelque sorte, les lignes de force qui se res-

Fig. 80. — Aimant circulaire sectionné.

Fig. 81. — Action du fer doux sur un champ magnétique.

-serrent dans son intérieur. C'est ainsi que si un anneau <le fer doux est placé dans un champ magnétique entre les deux piles d'un aimant, il agit sur les lignes de force <lu champ comme l'indique la figure 82.

Ces considérations montrent tes idées qu'on peut se faire du champ magnélii/ue, du flii.T magnéUqne, de la perméabilité du fer. Sans entrer dans de plus grands détails, elles nous sufliront pour l'instant.

Electro - aimants . —

Unao/e/ioï(/e, c'est-à-dire une

bobine de fil conducteur

, Fig. 82. — Anneau de Ter doux

traversée par un courant Jon» on champ ma^néUque.

électrique , se comporte ,

ainsi que nous l'avons vu, 'comme un véritable aimant et crée autour de lui un cbamp magnétique. On renforce ce'champ magnétique en plaçant dans l'axe du solénoïde un barreau de fer doux qui a pour cfiFet d'y resserrer les lignes de force.

Un tel ensemble s'appelle électro-aimant et est susceptible, sous l'influence d'un courant intense, de créer un champ magnétique infiniment plus agissant que celui que peut créer un aimant naturel.

En général, on donne aux

Flg. 83-84. — ElMtro-aimi

électro-aimants une forme de fer à cheval (fig. 33 et 84) et on épanouit leurs extrémités de façon à embrasser étroitement les organes induits sur lesquels ils doivent agir. Tel est le cas des électros représentés

(fig. 85 et 86) et dont les masses polaires sont évidées de façon à enserrer une bobine cylindrique pouvant tourner autour de son axe dans le flux magnétique qui

va de Tun à l'autre pôle. Ce dernier est celui de la machine Gramme type supérieur.

Nous reviendrons bientôt sur les dispositions variées avec lesquelles on constitue le système inducteur des machines dynamo-électriques .

Retenons de ce que nous venons de dire que, soit avec un aimant soit avec un électro-aimant, il est possible de créer dans l'espace un champ magnétique, c'est-à-dire une région caractérisée par un état spécial et dans laquelle existe un flux d'aimantation s'écoulant de manière à se fermer

Fig. 85. — Électros à masses polaires épanouies.

Fig. 86. — Masses polaires épanouies de la machine Gramme

(type supérieur).

sur lui-même à la façon d'un courant électrique. On peut représenter une partie de ce champ magnétique par une série de lignes parallèles et équidistantes