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PERFECTIONNEMENTS AUX GENERATRICES ET AUX TRANSFORMATRICES A COURANT CONTINU ET à LEURS CIRCUITS d'UTILISATION.
La présente invention est relative aux génératrices à courant continu, telles que dyname, groupes moteurs générateurs, transformatrices à cou- rant continu destinée à produire un courant constant sous une tension variable et aux circuits d'utilisation de ces machinée*
Dans un circuit série à intensité constante, le voltage aux tomes d'une portion quelconque du circuit est une mesure de la puissance produite ou absorbée dans cette portion considérée et le but de la présente invention est de réaliser des systèmes de distribution ou des arrangements de circuits dans les- quels,
quand un nombre de génératrices des types ci-dessus définis sont connectés en série entre elles et avec un nombre de réceptrices constituant la chargey cha-
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que génératrice fournira une proportion du voltage total absorbé par la charge totale, correspondant à la puissance pour laquelle cette génératrice a été cal- culée*
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L'invention sera décrite avec référence à une métadyne généra- trice ou à une génératrice transformatrice,
mais il est bien entendu qu'elle est également applicable à des génératrices ou des transformatrices à courant
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continu ematant de tous autres types* Une métadyne transformatrice est une machine rotative prévue pour transformer une puissance foumie an voltage constant et intensité varia-
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ble an une puissance à intensité constante et voltage variable.
La machine demi- prend généralement un rotor avec enroulements reliés à un collecteur sur lequel appuient ordinairement quatre balais dont deux habituellement diamétralement opposés sont relatifs au circuit primaire, et les deux autres, disposés sembla-
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blemait dans un autre plan radial, sont relatifs au circuit sec.dairs::
7s ro- tor est entraîné à vitesse constante* Le courant primaire circulant dans Ils écroulements du rotor crée un flux primaire fixe en direction qui est coupé par
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les enroulements du rotor dans lesquels est induite une force éleetremotries et un courant secondaire constant est recueilli aux bornes des balais secondaires
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à un voltage variable- Un stator peut être utilisa qui permet un chemin de rs- tour de faible réluctance aux flux crées par les courants du rotor* Le stator peut porter lui aussi des enroulements qui créeront des flux magnétiques variée qui se combineront aux flux dus aux courante primaire et secondaire circulant
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dans le rotor,
régularisant ainsi le fonctionnement eleotrontêcanique de la ma- chine* Ces enroulements de stator peuvent comprendre un enroulement appelé "va- riateur" qui est disposé pour produire un flux coaxial avec le flux résultant
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des courants du roter circulant entre les balais secondaires 811 les salais poi- maires* Dans le premier cas, par ajustement du champ d4 au variateur, on peut modifier la courant secondaire s'écoulant de la métadyne transfonnatrice au circuit au aux circuits d'utilisation* La métadyne transformatrice élémentaire ci-dessus décrite peut 6tre modifiée dans de nombreux sens tout en répendJ#t à. la même théorie générale.
Dans le cas d'une génératrice, le stator porte de* enroulements variateurs dans le circuit primaire ou alimentés par une source sé-
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parée, qui créant un flux dans la mêEas direction que celui créé par le courent primaire circulant dans le rotor- Il est clair que dans une telle machine, l'é-
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nergie électrique fournie par le circuit secondaire est fournie, partie par la
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source de o anrant alimentant le circuit primaire et partie par la rotation me- canique du rotor* Dans une métadvue transformatrice l'énergie du circuit secon- daire est toujours obtenue de la source alimentant les balais primaires,
la puissance mécanique fournie à l'arbre de la métadyne étant seulement suffisante pour maintenir sa rotation à vitesse constante et vaincre les pertes dues aux frottements, à l'action de l'air et autres pertes mécaniques.
Suivant l'invention, dans un système de distribution d'énergie dans lequel plusieurs génératrices électriques fournissant un courent constant sont connectées en série entre elles et avec des réceptrices, des connexions électriques additionnelles sont prévues entre paires de points dans le circuit série, de façon à former des circuits fermée comprenant chacun partie des ma- chines réceptrices et parties des machines génératrices capables d'alimenter les premières-
Comme modification, une partie importante de l'excitation de cha- que génératrice est assurée par un courant proportionnel à la part de la charge qui doit être fournie par cette génératrice.
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Nous référant aux dessins, nous voyons, fig. l,un circuit série comprenant deux m6tadmoB 3 et 2, dont le courant primaire est fournie par les génératrices ?i, P2, les appareils récepteurs étant par exemple des moteurs Di, D2, Do, D4, D5, D6, 1à1 et D8* Les points 1 et 2 du circuit sont connectés ensemble par le conducteur 3 de telle sorte que deux circuits fermés sont cons- titués, chacun comprenant une des métadynes transformatrices et le nombre de moteurs que cette métadyne est capable d'alimenter* Les métadyn es dans cette figure sant supposées être de même capacité et chacune alimente quatre moteurs-
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Dans la Fig'2 un arrangement similaire est montré dans lequel trois métadynes transformatrices 1[1,1.12, 6 sont connectées en série avec dix moteurs désignée D:
1. à D1Cf Les moteurs sont supposés atre tous de même type et les métadynes Bil et li capables d'alimenter chacune quatre moteurs et la méta- dyne M2 capable d'alimenter seulement deux moteurs.. Les points 4, 5 et 6, 7 sont reliés ensemble respectivement, par les conducteurs 8 et 9, de sorte que des circuits fermés sont constitués dans lesquels chaque métadyne est incluse avec son nombre approprié de moteurs*
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Dans la Figure 3, trois métadynes Ml, ma, mye sont représentées
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avec trois moteurs Dl, Da et D3, chaque métadyne étant supposée* capable de sa- tisfaire aux besoins du moteur adjacent! les points 10,
11 et 12 qui sont re- liés par les conducteurs additionnels 13 et 14 sont disposés entre un moteur et la métadyne adjacente* La disposition particulière ainsi montrée réduit la pain- te de voltage le long du circuit principal secondaire, le voltage augmentant à travers une des machines et diminuant à travers la machine suivante. Dans cer- tains cas, un des points 10,11 ou 12 peut être connecté à la terre -ce qui fixe le point de plus bas voltage du système.
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Il est quelquefois possible de fixer pour chaque ensemble d' a&- pareils d'utilisation un point dont le potentiel a la valeur moyenne des potsa- tials extrêmes de cet ensemble, ou du moins une valeur approchant de cette va- leur moyenne* La Fig-4, par exemple, montre un circuit dans lequel trois métaetjr- non 1., Ma et v3 sont connectées avec des appareils d' utilisation qui sont dee moteurs jumeaux Dl et Dla, Xyz et D, D3 et D3a Les points qui peuvent être considérés comme des points neutres sont situés aux bornes sanmunes 15, 16 et 17 des moteurs jumeaux qui peuvent être reliées entre elles par les conducteurs 18 et 19- Dans l'exemple de la figure 5 les trois métad3ne. )[1' %il z tant aâjasaa' tes dans le circuit série et les quatree motourolp 37, g3 et D4 sont également adjacents.
Les métadynes lil, 1i2 sont supposées capables de foumir respective- ment l'énergie nécessai-re aux moteurs D1 et D2 et la métadyne M3 de satisfaire ..
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l'alimentation des moteurs Dg et D4' Les conducteurs additionnels 13a et 14a sont connectés aux points entre les métadynes mil, Ka et Ne, Y3 et entre les mo- teurs Dl, D2 et D2, 1>3 respectivement.
Quand un nombre impair de génératrices est disposé de façon quel- conque avec des appareils d'utilisation, l'ensemble étant connecté en série, les points neutres dans les enroulements du rotor des génératrices, d'un voltage in- termédiaire entre ceux des balais secondaires, ou les points dont le voltage dit- fère d'une quantité constante de ces points, peuvent être connectés ensemble* P@
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exemple, un des balais primaires de chaque génératrice li, 112, I, peut être c. necté aux balais primaires correspondants des autres génératrices* Ceci est min-
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tré dans la gravure 6 où les balais primaires 20, 21 et 22 des métad3n8IU1' Ne et M3 sont reliés ensanble par la conducteur 23 et où.
les autres balais prisai-
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res ?., 25 et 26 sont reliés ensemble par le conducteur 27* Dans ce cas, lee génératrices Tl, Pp. et F3 des métadynes li, Me et M3 qui fournissant les cou.. ranta primaires aux métadynes peuvent être remplacées par une seule génératrice @
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Coma montré Fig.7.
Dans les gravures et cas précédents, les métadynes considérera sont des métadynes transfcrmatrices dans lesquelles l'énergie qu'elles fournis- sent à leurs balais secondaires provient de la transformation de l'énergie four- nie à leurs balais primaires par les génératrices Pl, P2, été*. Les dispositifs peuvent être employée avec des métadynes génératrices, les stators de celles-ci ayant alors des enroulements créant des flux an ligne avec les balais primaires et les génératrices P1 P2, etc-* pouvant dans certaine cas fournir seulement une partie de l'énergie absorbée par les appareils d'utilisation ou, même, pouf vant ne fournir aucune énergie,
leur but étant alors seulement d'assurer une tension constante aux balais primaires*
Dans le schéma Fig*8, trois métadynes génératrices Mli, MG2, MG3 sont en série avec des appareils d'utilisation D1, D2, D3. Les enroulements de champ des génératrices qui créent un flux en ligne avec les balais primaires sont indiqués en F1, F2, F3. Ces enroulements de champ sont connectés en série et l'ensemble est en dérivation aux bornes du circuit secondaire ou d'utilisa- time Came le Murant dans les enroulements Fl, F2, F3 contrôle presque oom- plètement le voltage secondaire induit dans chaque métadyne, pratiquement le même voltage secondaire ou des voltages secondaires de rapport constant seront obtenus des métadynes MG1, MG2 et MG3.
Une autre disposition dans laquelle les métadynes génératrices )SI, MG2, MG3 sont disposées alternativement dans un circuit avec des appareils d'utilisation D1, D2, Da est représentée en Fige 9* L'enroulement d'excitation F1 de la métadyne MG1 est excité par la tension aux bornes de l'appareil d'uti- lisation D1 et les enroulements F2 et F3 des métadynes MG2 et MG3 sont respecti- vement connectés aux bornes des appareils d'utilisation D2 et D3.
Par ce moyen, l'énergie produite par chaque métadyne, au le voltage produit aux balais secon- daires, sera proportionnel à la charge à laquelle il est associé*
Il n'est pas utile que l'appareil d'utilisation que l'on veut faire alimenter par une métadyne donnée soit adjacent à celle-ci car une part quelconque de la charge totale peut titre associée avec n'importe quelle métady- ne, quelle que soit la succession des connexions et les bornes de l'enroulement de champ, et l'enroulement de champ de la métadyne peut être connecté aux bor- nes de la charge associée avec cette métadyne, quelle que soit la position de
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cette fraction de charge dans le circuit total.
L'invention est applicable également à des machines génératri@es à courant constant autres que des métadynes génératrices ou transformatrices.
Par exemple, comme montre à la figure 10, un circuit similaire à celui représeu- té Fig.1 est indiqué dans lequel sont insérées des dynamos électriques du type KRAeMER au. lieu de métadynes transformatrices. Le* rotors de ces dynéanc@ figu- rent en K1, K2, leurs enroulements de champ série en opposition figurent en S1, S2, leurs enroulements de champ shunt figurent en Shl, Sh2 et leurs enroulements excités séparément et de façon constante figurent en Sel et S@2. Les appareils d'utilisation sont représentés en Dl, Da, D3, etc.- et le conducteur addition- nel en 3'.
Les dispositions des Fige 11 et 12 relatives aussi à des dynames Kraemer rapellent respectivement les dispositions des Fige 3 et 8.
La Fig. 13 montre une portion d'un circuit dans lequel une dyna- mo Kraemer est employée d'une manière similaire à celle de la métadyne de la Fig.9. Dans cette disposition l'enroulement de champ en opposition S est en série avec le rotor et l'enroulement de ohamp Se est excité séparément par une source convenable- L'enroulement de champ shunt Sh est, lui, connecté aux bernes des appareils d'utilisation D1 D2 que la dynamo doit particulièrement alimenter
Les arrangements montrés gig.
6 et 7 et relatifs à des métadynes génératrices ou transformatrices peuvent être employés seulement lorsque l'en peut aisément faire une connexion à un point neutre ou à un point ayant un pe- tentiel intermédiaire entre ceux des balais des machines:
ce qui ne peut être obtenu avec des génératrices à courant constant du type Kraemer par exemple*
Dans un circuit à distribution série alimenté en courant continu constant, une dynamo ordinaire peut être insérée à condition que le voltage se- condaire maximum de la métadyne génératrice ou transformatrice ajouté au voltage de la dynamo ou retranché de ce voltage donne un voltage résultant égal à la somme des forces contre électromotrices du circuit secondaire sans excéder le voltage maximum que peut fournir la métadyne.