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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2517896A1
Family ID 8067312
Probable Assignee Alsthom Atlantique
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF AMELIORANT LA COMMUTATION D'UNE MACHINE A COURANT
CONTINU
EN Title AUXILIARY WINDINGS FOR BI-DIRECTIONAL DC MOTORS - USES
COMPLEMENTARY WINDING IN FACE OF AUXILIARY WINDINGS TO OPPOSE MAIN
FLUX AND INCREASE COMMUTATION PERFORMANCE
Abstract
_________________________________________________________________
DISPOSITIF PERMETTANT DE DIMINUER LES ETINCELLES DE COMMUTATION.
AU MOINS UNE SPIRE COMPLEMENTAIRE 21 ETOU 23 EST DISPOSEE SOUS LE POLE
AUXILIAIRE 2 DANS LE BUT DE COMPENSER D'UNE FACON DISSYMETRIQUE LES
CHAMPS DE POLES PRINCIPAUX 1 ADJACENTS. LES SPIRES COMPLEMENTAIRES 21
ETOU 23 PEUVENT ETRE BRANCHEES EN SERIE ENTRE ELLES ET AVEC LES
ENROULEMENTS 12 DES POLES PRINCIPAUX 1.
APPLICATION: MOTEUR DE TRACTION DE MATERIEL FERROVIAIRE.
Auxiliary poles (2) are placed between the main poles (1). The
polarity of the auxiliary poles can be inverted to correspond to the
direction of rotation of the machine. A complementary winding (21 or
23) is placed in the face of the auxiliary pole (2), with one side of
the winding in one pole and the other in the next auxiliary pole, so
that the complementary winding encloses a main pole (1). A current is
circulated in the complementary winding to create a flux in opposition
to the main flux. The complementary windings are at least two in
number, creating fields of either polarity, and may be series or
parallel connected one to the other and to the main winding. The
windings (21,23) are supplied from a common source and are connected
in series with the windings of the main poles.
Description
_________________________________________________________________
Dispositif ameliorant la commutation d'une machine a courant continu
La presente invention ooncerne un dispositif ameliorant la commutation
d'une machine a courant continu fonctionnant en moteur dans les deux
sens de rotation, que l'excitation soit serie, separee, ou shunt.
On sait que la commutation est un phenomene resultant de l'inversion
du courant dans les enroulements d'induit lorsque ces derniers sont
court-circuites par les balais appliques au collecteur. Les
conducteurs en commutation passent dans une zone en face de laquelle
est dispose un pole auxiliaire. Une bonne commutation se traduit par
l'absence d'etincelles entre les balais et le collecteur. Le but a
atteindre dans les machines classiques est une commutation lineaire,
de facon que le courant varie dans la section court-circuitee de
maniere lineaire en fonction du temps. La repartition du champ
auxiliaire le long de la zone dans laquelle des enroulements sont en
commutation conditionne dans une large mesure le caractere lineaire de
la commutation.Or la repartition du champ auxiliaire d'un pole
auxiliaire est influencee par chacun des poles principaux disposes de
part et d'autre de ce pole. Afin de rendre le champ auxiliaire adapte
a une commutation lineaire, il est connu de rendre l'epanouissement du
pole auxiliaire dissymetrique (l'epanouissement etant l'extremite du
pole en regard de l'induit).
Cette dissymetrie consiste par exemple a enlever un prisme
triangulaire de matiere magnetique sur 11 extremite du pole auxiliaire
du cote ou il est voisin du pole principal de polarite de meme nom
dans le but de rendre le champ magnetique moins important dans la zone
consideree, pour un fonctionnement en moteur. Mais cette dissymetrie
de l'epanouissement du pole auxiliaire ne peut etre adaptee que sur
des moteurs ayant un seul sens de rotation.
Le dispositif selon la presente invention remedie a cet inconvenient.
Dans celui-ci en effet il est effectue une correction de la forme du
champ magnetique sous les poles auxiliaires pour obtenir une
commutation lineaire, la correction etant fonction de la vitesse et du
courant, quel que soit le sens de rotation de la machine.
La presente invention a pour objet un dispositif ameliorant la
commutation d'une machine a courant continu comportant une pluralite
de poles principaux et une pluralite de poles auxiliaires disposes
autour d'un induit tournant, les poles auxiliaires etant soit d'une
premiere polarite soit d'une deuxieme polarite parce que munis chacun
d'un enroulement de pole auxiliaire et les poles principaux disposes
de part et d'autre d'un pole auxiliaire etant respectivement d'une
premiere polarite et d'une deuxieme polarite pouvant s'inverser par
suite d'enroulements de poles principaux parcourus par un courant soit
dans un sens soit dans le sens inverse selon le sens de rotation de la
machine, caracterise par le fait qu'au moins une spire complementaire
est disposee dans une partie de l'extremite dudit pole auxiliaire en
regard dudit induit cette partie etant proche du pole principal
adjacent, cette spire complementaire etant parcourue par un courant de
telle sorte qu'elle tend a creer dans cette extremite de pole
auxiliaire une polarite de nom contraire a celle desdites premiere ou
deuxieme polarites du pole principal adjacent a ladite partie du pole
auxiliaire.
Selon une particularite de la presente invention lesdites spires
complementaires sont au moins au nombre de deux, creant des champs
d'une premiere polarite et d'une deuxieme polarite et qu'elles sont
disposees en serie ou en parallele.
Selon une autre particularite de l'invention lesdites spires
complementaires sont alimentees par une source commune avec lesdits
enroulements de poles principaux.
En se referant aux figures schematiques 1 a 7, ci-jointes on va
decrire ci-apres un exemple de mise en oeuvre de la presente
invention, exemple donne a titre purement illustratif et nullement
limitatif. Les memes elements representes sur toutes ces figures
portent les memes references.
La figure 1 represente schematiquement une vue developpee d'une
machine a courant continu dans le cas d'un moteur a sens de rotation
des aiguilles d'une montre.
La figure 2 represente schematiquement la meme vue dans le cas d'un
moteur a sens de rotation inverse des aiguilles d'une montre.
La figure 3 represente une vue en perspective schematique des spires
complementaires disposees sous un pole auxiliaire.
Les figures 4 a 7 representent des schemas electriques de liaison des
spires complementaires aux enroulements des poles principaux.
La figure 8 represente une vue en coupe des spires complementaires
disposees sous un pole auxiliaire.
La figure 9 represente une vue en coupe de spires complementaires
disposees entre une encoche du pole auxiliaire et les parties
laterales du pole auxiliaire.
La figure 10 represente une vue en coupe d'une variante de disposition
des spires complementaires.
On voit sur la figure 1 une vue developpee en coupe d'un moteur a
courant continu dont des poles principaux 1 comportent une corne
polaire 11 et des poles auxiliaires 2 qui en sont demunis (pour la
clarte du dessin seulement, les cornes polaires pouvant etre
presenteSou absentes dans la realite). Les poles principaux 1 en
nombre pair et les pales auxiliaires 2 de meme nombre generalement que
les poles principaux 1 sont solidaires d'une carcasse fixe. L'induit 3
ou rotor est separe des poles 1 et 2 par un entrefer. La fleche 4 sous
l'induit 3 indique le sens de rotation de l'induit dans le sens des
aiguilles d'une montre.
Les poles principaux 1 sont munis d'enroulements 12 des poles
principaux dont le sens de parcours est tel que les poles principaux
ont une polarite N et S, determinee par la regle du tire-bouchon de
Maxwell.
Les poles auxiliaires 2 sont munis d'enroulements 22 de poles
auxiliaires dont le sens de parcours est tel que les piles auxiliaires
ont une polarite N et S determinee par la meme regle. Selon un procede
classique, les enroulements 22 des poles auxiliaires sont disposee en
serie avec des enroulements 31 d'induit 3 dont le sens de courant est
inverse en passant devant les poles auxiliaires 2.
Selon l'invention sous les piles auxiliaires 2 sont disposees des
spires complementaires 21 et/ou 23 parcourues par un courant en sens
inverse de facon a creer-une polarite renforcant le champ magnetique
sur un bord de l'epanouissement du pole auxiliaire 2 et le diminuant
sur le bord oppose. Le but recherche est de diminuer le champ
magnetique du pole auxiliaire 2 dans la partie adjacente au pole
principal 1 de meme nom que le pale auxiliaire 2 et de renforcer le
champ magnetique du pole auxiliaire 2 dans la partie adjacente au pole
principal 1 de nom contraire au pole auxiliaire 2 considere.
On voit sur la figure 1 que dans le fonctionnement en moteur les
spires complementaires 21 et 23 sont telles qu'elles renforcent le
champ a la peripherie du rotor a la sortie du pole auxiliaire et
l'affaiblissent a l'entree.
Sur la figure 2 la meme vue que precedemment presente un
fonctionnement en moteur dans le sens inverse des aiguilles d'une
montre selon la fleche 41. On remarquera que les pales auxiliaires 2
conservent la meme polarite que dans la figure 1 avec le meme sens de
courant dans les enroulements 22 de pole auxiliaire. Par contre les
poles principaux 1 et le courant dans les enroulements 12 de pales
principaux changent respectivement de polarite et de sens. Les spires
complementaires 21 et/ou 23 changent de sens de courant par rapport a
la figure 1, afin d'obtenir le meme effet de compensation par rapport
aux pales principaux 1 adjacents qui ont change de polarite.
Sur la figure 3 est represente un cas de deux spires complementaires
21 et 23 creant chacune une polarite inverse l'une de l'autre et
disposees en serie. Les spires 21 et 23 peuvent etre aussi branchees
en parallele.
Sur la figure 4 les spires complementaires 21 et/ou 23 sont branchees
en serie avec les enroulements 12 de poles principaux dans le cas
d'une machine a excitation serie.
On obtient ainsi un effet de correction qui s'inverse automatiquement
suivant le sens de rotation et varie en importance avec la vitesse et
le courant parcouru. Cette inversion peut etre aussi realisee avec un
contacteur ou tout autre dispositif, pour tout type de moteur ou de
generatrice.
Dans les figures 5, 6, 7, une resistance de shuntage RS est dispose en
parallele sur le circuit de facon a deriver une partie de courant
ondule et/ou a affaiblir le champ magnetique dans les inducteurs
traverses par du courant continu pur.
Dans les figures 5, 6 et 7 on regle ainsi la vitesse de rotation de la
machine par la tension.
Dans la figure 7 les spires complementaires 21 et/ou 23 ainsi que la
resistance RS sont en parallele avec les enroulements- 12 de pole
principal etant alimentees par une source d'alimentation commune. Cet
exemple de figure 7 permet de regler la vitesse par le champ; en effet
on corrige la dissymetrie de champ parce qu'a l'accroissement de la
vitesse correspond une diminution du champ de commutation necessaire.
Les spires complementaires 21 et/ou 23 peuvent etre alimentees aussi
par une source d'alimentation separee et peuvent etre groupees en
parallele ou en serie.
Sur les figures 8, 9 et 10 sont representees des exemples de
realisation mecanique des spires complementaires. Dans la figure 8 les
spires 21 et 23 sont realisees sous forme de bandes plates par
exemple, isolees du noyau magnetique du pole auxiliaire 2 et soutenues
par des supports tels que 24.
Dans la figure 9 les spires complementaires 21 et 23 sont disposees
entre les bords du pole auxiliaire 2 et une encoche centrale 25
ouverte ou semi-fermee avec une cale 26 magnetique ou une cale 26 non
magnetique.
-Dans la figure 10, le conducteur de retour des spires complementaires
21 et 23 est dispose sous le pole auxiliaire, les autres conducteurs
etant places dans une encoche telle que dans la figure 9.
Les experiences ont prouve que l'influence des spires complementaires
est importante ce qui permet d'avoir un champ faible a l'entree en
commutation.
Les applications peuvent etre du domaine des moteurs de traction de
vehicule de transport.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1/ Dispositif ameliorant la commutation d'une machine a courant
continu comportant une pluralite de poles principaux (1) et une
pluralite de poles auxiliaires (2) disposes autour d'un induit
tournant (3), les poles auxiliaires (2) etant soit d'une premiere
polarite soit d'une deuxieme polarite parce que munis chacun d'un
enroulement (22) de pole auxiliaire et les poles principaux (1)
disposes de part et d'autre d'un pole auxiliaire (2) etant
respectivement d'une premiere polarite et d'une deuxieme polarite
pouvant s'inverser par suite d'enroulements (12) de poles principaux
parcourus par un courant soit dans un sens soit dans le sens inverse
selon le sens (4, 41) de rotation de la machine, carae- terise par le
fait qu'au moins une spire complementaire (21 ou 23) est disposee dans
une partie de l'extremite dudit pole auxiliaire (2) en regard dudit
induit (3), cette partie etant proche du pole principal (1) adjacent,
cette spire complementaire (21 ou 23) etant parcourue par un courant
de telle sorte qu'elle tend a creer dans cette extremite de pole
auxiliaire (2) une polarite de nom contraire a celle desdites premiere
ou deuxieme polarites du pole principal (1) adjacent a ladite partie
du pole auxiliaire (2).
2/ Dispositif selon la revendication 1, caracterise par le fait que
lesdites spires complementaires (21, 23) sont au moins au nombre de
deux, creant des champs d'une premiere polarite et d'une deuxieme pola
rite et qu'elles sont disposees en serie.
3/ Dispositif selon la revendication 1, caracterise par le fait que
lesdites spires complementaires (21, 23) sont au moins au nombre de
deux, creant des champs d'une premiere polarite et d'une deuxieme pola
rite et qu'elles sont disposees en parallele.
4/ Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 et 3 caracterise par
le fait que lesdites spires complementaires (21, 23) sont alimentees
par une source commune avec lesdits enroulements (12) de poles
principaux (1).
5/ Dispositif selon la revendication 4, caracterise par le fait que
lesdites spires complementaires (21, 23) sont disposees en serie avec
lesdits enroulements (12) de poles principaux (1).
6/ Dispositif selon la revendication 4, caracterise par le fait que
lesdites spires complementaires (21, 23) sont disposees en parallele
avec lesdits enroulements (12) de poles principaux (1).
7/ Dispositif selon l'une des revendications 1 a 6, caracterise par le
fait que lesdites deux spires complementaires (21, 23) ainsi qu'une
resistance de shuntage (RS) sont disposes sous le pole auxilaire (2)
face a l'induit (3).
8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 a 6, caracterise par le
fait que lesdites deux spires complementaires (21, 23) sont disposees
entre une encoche centrale (25) dudit pole auxilaire (2) ouverte
pouvant etre fermee par une cale magnetique ou non, ou semi-fermee en
direction de l'induit (3) et les cotes du pole auxiliaire (2) en
regard des poles principaux adjacents (1).
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