MACHINES EN CIRCUIT OUVERT
120. — Lorsque Tinduit d'une machine est en circuit ouvert et que l'excitation des inducteurs est faite par une source extérieure, on peut mesurer à ses balais la force électro-motrice correspondant à la vitesse et à l'excitation choisies.
En général on est fixé d'avance, au moins par à peu près, sur ]a vitesse que la machine devra supporter. Dans le cas le plus général, elle est réglée de manière à ne pas dépasser 15 à 20 mètres par seconde, à la circonférence de l'induit, la vitesse de 20 mètres par seconde étant considérée comme étant à peu près la limite supérieure compatible avec la sécurité.
Mais souvent, on sera amené à choisir des vitesses moindres que celles-ci; s'il s'agit, par exemple, de machines devant être accouplées directement à un moteur à vapeur, ou bien de machines de petite puissance, pour lesquelles on se laisse parfois effrayer à tort par la grandeur du chiffre qui représente la vitesse angulaire.
Dans les chapitres précédents, on a vu que d'après MM. Hopkinson et Forbes, on peut obtenir a priori^ la courbe représentative du flux utile / en fonction de la force magnéto-motrice 4unt.
ao=
fl. M^i =4«ni
Pour UDe vitesse donnée de la machine, on peut en déduire la force électro-motrice de la machine à circuit ouvert. En effet, dans
qui exprime cette force e. m. le rapport ^ est égal k-r ^ en appelant t le temps écoulé entre les instants où le flux est maximum dans le plan d'une spire, ou, en d'autres termes, le temps d'un renversement du flux, soit une demi-période. Ce sera la durée de demi-tour pour une machine à 2 pôles et de -^ de tour pour une machine à n pôles.
La force e. m. est donc proportionnelle au flux maximum utile /.
On en tire ces conséquences immédiates :
1*" La courbe d'Hopkinson représentant le flux utile en fonction de l'excitation peut donc représenter aussi, par un simple changement d'échelle, la force e. m. induite à une vitesse donnée.
2** La force e. m. induite est proportionnelle à la vitesse, et pourra être représentée pour toutes les vitesses par des simples changements de l'échelle des ordonnées de la courbe d'Hopkinson.
Il en résulte que sur une machine donnée on pourra toujours par des mesures électriques retrouver cette courbe, soit pour vérifier la concordance de l'expérience et du calcul, soit pour obtenir un des éléments les plus importants de la connaissance de la valeur de la machine considérée.
121. Force e. m. en fonction du flux utile. — Il est facile, en effet, d'exprimer le flux utile en fonction de la force e. m. et de la vitesse, pour le fonctionnement en circuit ouvert et l'excitation séparée.
Soitjo le nombre de spires en série, qui concourent à la production de la force e. m. On a
Supposons qu'il s'agisse d'une machine bipolaire, faisant N tours
par minute,
On en tire, e étant exprimé en volL<; E :
ioE.40«
Np
Le flux utile est ainsi déterminé exactement. On peut en déduire rinduction moyenne B
û étant la section, en centimètres carrés de fer induit. Le flux ainsi déterminé est le flux total qui traverse un induit du type h tambour ; mais ce n est que la moitié du flux qui traverse un anneau, puisque celui-ci se bifurque, et que chacune de ses moitiés est entourée d'un système de fil. û sera donc la surface d'une seule section droite du tore.
Quant à la force magnétisante H qui produit cette induction B, elle sera déterminée par la mesure de i courant inducteur, et la connaissance du nombre de spires du fil inducteur.
Le produit m, exprime en ampère-tours ce qu'on appelle couramment V excitation : la force magnéto-motrice est 4irwi, et la force magnétisante H est -^ l longueur en centimètres du circuit magnétique. Dans ces deux dernières formules i doit être exprimé en unités c. g. s., c'est-à-dire en déca-ampères.
122. Force e. m. en fonction du champ magnétique. — Il est souvent utile de mettre en évidence un autre chifl*re qui a une grande importance, la valeur moyenne du champ magnétique M dans l'entrefer.
On a vu, dans un des précédents chapitres, que l'entrefer utile s'étend bien au delà des surfaces parallèles de l'inducteur et de l'induit. Mais pour exprimer une valeur moyenne de M, on doit supposer que le flux est uniformément réparti et normal sur toute la surface de l'induit. C'est la seule manière de donner des valeurs comparables aux M mesurés sur diverses machines.
Ainsi, pour un anneau ou un tambour, on comptera seulement, comme surface recevant le flux, la moitié de la surface extérieure du cylindre constitué par le noyau de fer.
Si Ton écrit alors que le flux de force dans le fer est passé tout entier par l'entrefer, on en déduit
F = Bn dans le fer
F =: M dans l'entrefer
D et L, diamètre et longueur du noyau de fer. De là, on tire
2F 2 Bû TcBL""!! DL
OU encore, en remplaçant F par sa valeur en fonction de E.
E.lO»
icDN. ,
Gomme ^^ n'est autre chose que la vitesse V à la circonférence et 2;?L la longueur des fils placés sur la génératrice du tambour, on retombe ainsi sur une formule connue :
