Bobinage des moteurs à courant triphasé

Machines à courant alternatif 1955

Le rebobinage d'un stator à courant triphasé comprend le relevé des données, le débobinage et le nettoyage du stator, la confection des bobines et des isolants, le rebobinage proprement dit, la connexion de l'enroulement, le vernissage et la cuisson, l'inspection et l'essai final.

A. Relevé des données d'un enroulement à courant triphasé

Le relevé des données doit comprendre

1. les données de la plaque,

2. le traçage du diagramme des connexions,

3. la méthode de bobinage,

4. le pas d'une bobine ou d'une section,

5. la grosseur et la sorte de fil,

6. le nombre de spires par bobine,

7. les informations additionnelles utiles au rebobinage telles que la sorte et les dimensions des enveloppes d'encoche et des cales, l'isolation entre les phases, la façon dont les bobines étaient enrubannées et les connexions attachées ainsi que la position des fils de sortie, etc.

Il est d'usage de conserver une ou plusieurs bobines afin d'avoir les dimensions exactes pour confectionner les nouvelles bobines.

On inscrit le relevé de chaque moteur sur des fiches tel qu'expliqué pour les moteurs à courant monophasé.

Classification des enroulements statoriques à courant triphasé

On classifie les enroulements statoriques à courant triphasé en enroulement en tambour (tous les enroulements ayant des bobines identiques placées les unes à la suite des autres) et en enroulement à chaîne à bobines concentriques.
L'enroulement en tambour peut être raccordé imbriqué ou ondulé.

On raccorde tous les enroulements en étoile, en triangle, à polarité ordinaire (whole coil) et à pôles conséquents (half coil).

Enroulement imbriqué (lap winding)

Les fils de sortie de chaque section de cet enroulement convergent l'un vers l'autre; sur le diagramme on trace le parcours du courant à travers toutes les sections d'un groupe polaire avant de le laisser pour tracer le groupe suivant (Fig. 215).

Fig. 215. — Enroulement statorique à courant triphasé

On emploie surtout l'enroulement imbriqué pour les stators à courant triphasé et l'enroulement ondulé pour les rotors bobinés et quelquefois pour les stators de grande puissance.

Pas d'une section

Le pas d'une section est égal au nombre de rainures / nombre de pôles + 1

Ainsi le pas d'une section de l'enroulement d'un stator à courant triphasé tétrapolaire de 24 rainures est

24 / 4 + 1 = 7

Alors, on place les côtés de la première section dans les rainures 1 et 7.

Plusieurs enroulements à courant triphasé sont à pas raccourci ou inférieur au pas précédent.

Diagrammes des enroulements statoriques à courant triphasé imbriqués

Les enroulements statoriques à courant triphasé imbriqués sont raccordés en étoile ou en triangle, en série, en parallèle ou mixtes. La polarité et le nombre de pôles ainsi que le nombre de bobines varient.

Il est évident que des diverses combinaisons possibles résulte un très grand nombre de diagrammes qu'il est impossible de se rappeler.

Toutefois, apprendre à tracer tous ces diagrammes méthodiquement et suivant les données s'avère très facile.

Au premier abord les connexions semblent bien compliquées mais elles sont simplifiées si on considère que l'enroulement à courant triphasé comprend trois enroulements à courant monophasé espacés de 120° et raccordés en étoile ou en triangle.

On raccorde entre elles les bobines de chacune des phases puis les trois phases en étoile ou en triangle suivant les données.

En raccordant les bobines d'une phase, on considère la possibilité de raccorder les bobines ou les groupes d'une phase en série, en parallèle ou mixtes et d'avoir l'enroulement d'une phase de polarité ordinaire ou de polarité à pôles conséquents (voir enroulements à courant monophasé).

Avant de tracer le diagramme, on détermine le nombre de pôles du stator par la formule

P= 120f / N

P = nombre de pôles, N = vitesse en r.p.m., f = fréquence

Suivant cette formule et sous une fréquence de 60 cycles on a

Les vitesses nominales des moteurs asynchrones sont légèrement inférieures aux vitesses synchrones ; mais, pour déterminer le nombre de pôles, on prend la vitesse synchrone.

La plupart des moteurs sont à deux, quatre ou six pôles ; alors, on ne se rappelle que les vitesses correspondantes à ces nombres de pôles.

On compte ensuite le nombre total de bobines du stator que l'on désigne par B et on détermine ensuite:

le nombre de bobines par phase = B/3
le nombre de bobines par pôles = B/P
le nombre de bobines par phase par pôle = B/3P

On trace alors le schéma et, en suivant les connexions du vieil enroulement, on détermine si l'enroulement est raccordé en étoile ou en triangle, en série, en parallèle ou mixte ainsi que la polarité; on trace ensuite le diagramme de l'enroulement.

Diagramme d'un stator à courant triphasé en série-étoile imbriqué

Tout en expliquant la méthode, on tracera un diagramme d'un stator dont voici les données: stator à courant triphasé, 3525 r.p.m., 60 cycles, 6 bobines reliées série-étoile.

1. Tracer une circonférence (Fig. 216a).

2. Diviser cette circonférence en parties égales suivant le nombre de pôles

P = 120f / N

120 x 60 / 3600 = 2 pôles

On a donc divisé la circonférence en deux parties égales (Fig. 216a).

3. Subdiviser chaque division précédente en trois parties égales car, dans chaque pôle, on a au moins une bobine par phase par pôle et assez souvent davantage (Fig. 2166).

4. Déterminer le nombre de bobines par phase par pôle.

B / 3P = 6 / 3x2 = 1

5. Tracer les bobines par phase par pôle dans les subdivisions; employer trois couleurs pour faciliter l'identification (Fig. 216c).

6. Tracer des flèches à chaque subdivision une dans un sens et la suivante toujours dans le sens opposé de la précédente (Fig. 216d).

Lorsqu'il y a plus d'une bobine par phase par pôle on relie d'abord ces groupes de bobines en série (groupe polaire) ; au point de vue du diagramme, on considère chaque groupe polaire comme une seule bobine d'où une simplification des diagrammes.

7. Raccorder les bobines de la phase 1 (en série, en parallèle ou mixtes) en série, dans le présent exemple, en suivant les flèches et la convention, le courant arrivant par chacun des fils de ligne Ll, L2, L3 (Fig. 216e).

8. Raccorder les bobines de la phase 2 de la même façon en suivant les flèches (Fig. 216f).

9. Raccorder les bobines de la phase 3 et établir les connexions en étoile en raccordant les fins des trois phases ensemble (Fig. 216g).

10. Tracer le schéma de l'enroulement au centre du diagramme; ce schéma prévient les erreurs et sert à plusieurs fins; ainsi, dans le présent exemple, il montre l'existance de deux bobines par phase raccordées en série-étoile.

Fig. 216. — Tracé du diagramme d'un enroulement à courant triphasé imbriqué en série-étoile

Lorsqu'il y a plus d'une bobine par phase par pôle, on raccorde ces bobines en série; elles sont de même polarité et forment un groupe polaire (Fig. 217).

Fig. 217. — Raccordement en série des sections d'un groupe polaire

On considère chaque groupe ainsi formé, au point de vue de diagramme, comme une seule bobine.

On représente les bobines ou les groupes de différentes façons par un e, une ligne droite ou un rectangle; pour éviter la confusion on identifie les trois phases en traçant des lignes différentes pour chaque phase.

Le même diagramme de base sert au raccordement de plusieurs enroulements pourvu que le nombre de bobines soit un multiple et que le nombre de pôles et le genre de connexion soient les mêmes.

Le diagramme de la figure 216 sert au raccordement d'enroulement bipolaire en série-étoile de 6, 12, 18, 24, etc., bobines. Cela réduit grandement le nombre de diagrammes requis.

Exemple (1)

racer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé, 1725 r.p.m., 60 cycles, 24 bobines, en série-étoile (Fig. 218).

Fig. 218. — Enroulement à courant triphasé tétrapolaire, 24 sections en série-étoile

P = 120f / N = 120 x 60 / 1800 = 4 pôles

P / 3P = 24 /  3x4 = 2 bobines par phase par pôle

B / 3 = 24 / 3 = 8 bobines par phase

On divise la circonférence en quatre parties égales, selon le nombre de pôles; on subdivise chaque division principale en trois ; on place les bobines par phase par pôle dans ces subdivisions.

Il y a 12 groupes de 2 bobines en série. Au point de vue connexion, on considère chaque groupe comme une seule bobine. Les groupes de chacune des phases sont raccordées en série et le courant arrive par chacun des fils de ligne.

On relie ensemble les fins des 3 phases et on trace le schéma au centre du diagramme.

Exemple (2)

Tracer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé tétrapolaire de 12 bobines raccordé en série-étoile (Fig. 219).

Fig. 219. — Enroulement à courant triphasé tétrapolaire en série-étoile

B / 3P = 12 / 3x4 = 1 bobine par phase par pôle

Cet exemple, semblable au précédent, est donné afin de montrer qu'on peut modifier les diagrammes standards, c'est-à-dire que l'on peut raccorder les fils de sortie à différents endroits de l'enroulement et tracer le diagramme d'une bobine à l'autre dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.

Quelles que soient les modifications apportées aux diagrammes, chaque phase nécessite un fil de sortie et on raccorde les bobines d'une même phase entre elles selon les données.

Les bobines doivent être de bonne polarité et, dans le cas de connexions en étoile, on relie ensemble les fins des 3 phases.

Exemple (3)

Tracer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé, 1140 r.p.m., 60 cycles, 36 bobines, en série-étoile (Fig. 220).

Fig. 220. — Enroulement à courant triphasé à six pôles, 36 sections en série-étoile

P = 120f / N = 120 x 60 / 1200 = 6 pôles

B / 3P = 36 / 3 x 6 = 2 bobines par phase par pôle

Les deux bobines par phase par pôle de même polarité et en série forment un groupe. Des rectangles représentent ici les groupes considérés chacun comme une bobine au point de vue connexion.

Exemple (4)

Tracer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé tétrapolaire de 12 bobines relié en parallèle-étoile (Fig. 221).

Fig. 221. — Enroulement tétrapolaire parallèle-étoile

B / 3P = 12 / 3 x 4 = = 1 bobine par phase par pôle

B/3 = 12/3 = 4 bobines par phase

Dans le cas des diagrammes d'enroulements en parallèle et mixtes, il est préférable, pour éviter les erreurs, de tracer d'abord le schéma de l'enroulement.

Dans cet exemple, on a 4 bobines en parallèle dans chaque phase.

Le schéma montre que les bobines ont chacune un conducteur commun ou centre de l'enroulement sur le diagramme. Ce conducteur est représenté par la circonférence intérieure.

On trouve aussi trois autres circonférences reliées aux bobines et aux fils de sortie.

En traçant le parcours du courant sur le diagramme, on voit qu'à chaque bobine, le courant arrivant d'un fil de ligne traverse la bobine et va au point commun ou centre de l'enroulement c'est-à-dire qu'il suit le même parcours que sur le schéma.

Exemple (5).

Tracer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé tétrapolaire, 12 bobines, raccordé deux parallèles-étoile (mixte) (Fig. 222).

Fig. 222. — Enroulement tétrapolaire

B/3P = 12 / 3x4 = 1 bobine par phase par pôle

B / 3 = 12 / 3 = 4 bobines par phase

L'expression deux parallèles-étoile signifie deux groupes de bobines en parallèle dans chaque phase.

 Dans le cas présent, on a 4 bobines par phase. Dans chaque groupe, on a deux bobines en série et deux groupes en parallèle dans chaque phase (voir le schéma). En traçant le parcours du courant sur le diagramme, on voit que les bobines sont raccordées d'après le schéma.

Diagramme d'un enroulement statorique à courant triphasé en triangle

Le diagramme de l'enroulement statorique à courant triphasé en triangle se trace exactement comme celui d'un enroulement en étoile sauf les fins des phases qui, au lieu d'être ensemble, sont raccordées comme suit:

la fin de la phase 1 au commencement de la phase 2, celle-ci au commencement de la phase 3 et la fin de la phase 3 au commencement de la première, F1T2, F2T3, F3T1 ; le schéma d'un tel enroulement est un triangle.

Exemple (6).

Tracer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé, 3525 r.p.m., 60 cycles, 6 bobines en série-triangle (Fig. 223).

Fig. 223. — Enroulement bipolaire deux parallèles-étoile en série-triangle

P = 120F / N = 120x60 / 3600 = 2 pôles

B /3P = 6 / 3x2 = 1 bobine par phase par pôle

B/3 = 6/3 = 2 bobines par phase

Après avoir tracé et divisé la circonférence, inséré les bobines et les flèches, raccordé les deux bobines de la première phase en série suivant les flèches (le courant arrive par chaque fil de ligne) et la fin de la première phase au commencement de la deuxième phase, on raccorde la fin de cette phase au commencement de la troisième.

Finalement, on raccorde les bobines de la troisième phase au commencement de la première.

Un triangle représente, en schéma, cet enroulement.

Exemple (7).

Tracer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé, 1725 r.p.m., 60 cycles, 12 bobines, en série-triangle
(Fig. 224).

Fig. 224. — Enroulement tétrapolaire en série-triangle

P = 120F / N  = 120x60 / 1800 = 4 pôles

B / 3P = 12 /  3x4 = 1 bobine par phase par pôle

B / 3 = 12 / 3 = 4 bobines par phase

Exemple (8).

Tracer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé bipolaire, 6 bobines, en parallèle-triangle (Fig. 225).

Fig. 225. — Enroulement à courant triphasé bipolaire en parallèle-triangle

B / 3P = 6 / 3x2 = = 1 bobine par phase par pôle

Le schéma montre trois conducteurs communs à plusieurs bobines sur le diagramme. Ces trois conducteurs reliés à chacun des fils de ligne sont représentés par trois circonférences.

En traçant le parcours du courant de chaque phase sur le diagramme on voit que le courant, partant d'un fil de ligne, traverse les bobines d'une phase et se rend au fil de ligne suivant.

Exemple (9). Tracer le diagramme d'un enroulement à courant triphasé tétrapolaire, 12 bobines, raccordé deux parallèles-triangle (Fig. 226).

Fig. 226. — Enroulement à courant triphasé tétrapolaire deux parallèles-triangle

B /3P = 12 /3x4 = 1 bobine par phase par pôle

B / 3 = 12 / 3 = 4 bobines par phase

L'expression deux parallèles-triangle signifie deux groupes de bobines en parallèle dans chaque phase.

On trace d'abord le schéma, puis, on établit ensuite le diagramme suivant le schéma.

B. Débobinage et nettoyage du stator

Lorsque l'enroulement n'est pas suffisamment carbonisé et recouvert d'une épaisse couche de vernis, on ramollit ce dernier en branchant l'enroulement à une tension appropriée pendant quelques minutes ou encore en y appliquant la flamme d'une torche ; toutefois, il ne faut pas surchauffer les lamelles du stator.

On enlève les cales, et, suivant le bobinage, on enlève les bobines en glissant leurs côtés hors des encoches ou en sectionnant les têtes des bobines et en tirant les côtés hors des encoches avec des pinces.

Après avoir enlevé les bobines, on nettoie les rainures, on les débarrasse complètement des vieux isolants, on lime soigneusement les bavures et on enligne ou place les lamelles.

On se sert d'une lampe à souder ou d'une torche au gaz pour ramollir les vieux isolants: on prend soin de ne pas les surchauffer pour ne pas affecter les propriétés des lamelles.

Un procédé simple, efficace et rapide pour enlever l'isolant et le vernis est l'emploi d'un chalumeau oxyacétylénique.

Lorsque l'isolant est amorcé, on dirige un jet d'oxygène pur et tout l'isolant brûle, se carbonise et s'enlève ensuite facilement avec un jet d'air comprimé. On a alors une surface propre.

C. Confection des bobines et des isolants

Lors du débobinage, on conserve une ou plusieurs bobines car les nouvelles bobines doivent être une reproduction exacte des vieilles.

Si les nouvelles bobines sont trop petites, il sera très difficile de les introduire dans les rainures et si elles sont trop grandes l'enroulement sera volumineux et on ne pourra pas poser les flasques du moteur.

On peut enrouler les bobines sur des formes de bois mais, dans les ateliers bien outillés, en emploie des machines spéciales pour enrouler, former ou plier les têtes des bobines.

On enroule souvent les bobines par groupes de deux, trois ou quatre.

Les bobines terminées, on recouvre les fils de sortie avec des bouts de tube isolant ou de tresse tubulaire; puis, on enrubanne partiellement ou totalement la bobine suivant la sorte de rainure et de bobinage.

Dans le cas de rainures ouvertes, on enrubanne souvent les bobines en entier, on les vernit et on les cuit avant de les placer dans le stator.

 L'enrubannage de la bobine doit recouvrir un bout de la tresse tubulaire ou du tube isolant ; lorsqu'il n'y a pas d'enrubannage, un bout de la tresse tubulaire ou du tube isolant doit reposer au moins 1/4" à l'intérieur de la rainure afin de bien protéger chaque fil de sortie.

Lorsque les rainures du stator sont à demi fermées, il est impossible de glisser, à la fois, un côté de bobine entier. On glisse seulement quelques fils à la fois; c'est la raison pour laquelle parfois on n'enrubanne pas complètement les têtes de bobines.

Isolation des rainures

L'enveloppe de rainure (slot insulator) est une bande rectangulaire comprenant plusieurs isolants superposés, collés ou cousus ensemble (Fig. 227).

On moule ensuite cette bande de manière à épouser parfaitement la forme de la rainure.

Fig. 227. — Enveloppe de rainure

Les nouvelles enveloppes doivent être identiques aux vieilles c'est-à-dire être de mêmes dimensions et l'isolant le même ou son équivalent.

Pour isoler le côté inférieur d'une bobine du côté supérieur d'une autre bobine dans la même rainure, on emploie une enveloppe additionnelle plus petite que la première ou une bande étroite de fibre ou un autre isolant (Fig. 228).

Fig. 228. — Isolation des côtés de sections dans les rainures

On taille aussi un certain nombre de triangles de toile isolante qu'on place entre les points de contact des têtes de sections adjacentes, de différente phase (Fig. 229).

Fig. 229. — Triangle isolant placé entre les points de contact des têtes des sections de phases différentes

Fig. 229A. — Isolation aux points de contact des têtes des sections de phases différentes

D. Différentes méthodes de bobinage des stators à courant triphasé

Les enroulements à tambour comprennent:

1 enroulement à panier,

1 enroulement à un faisceau par rainure,

1 enroulement à deux couches à deux faisceaux par rainure, à section en losange, à section en losange à têtes pliées, à section en losange à pointe arrondie et à tête rondes,

1 enroulement à chaîne à bobines concentriques.

1. Enroulement à panier (basket winding)

L'enroulement à panier a seulement un côté de section par rainure et les sections sont de forme irrégulière (Fig. 230) parce que le côté supérieur de la section est un peu plus long que le côté inférieur.

Fig. 230. — Enroulement à panier

On laisse une encoche libre après la pose de chaque côté de section. On emploie quelquefois cette méthode pour certains petits moteurs.

2. Enroulement à un faisceau par rainure

L'enroulement à un faisceau par rainure a seulement un côté de section par encoche. Les sections sont en losange et les têtes sont pliées (formed). Après la pose des côtés d'un groupe de sections, on laisse autant d'encoches libres qu'il y a de sections par groupe polaire (Fig. 231).

Fig. 231. — Enroulement à un faisceau par rainure

3. Enroulement à deux couches à deux faisceaux par rainure
(two-layer winding two-coil-slides per slot)

L'enroulement à deux couches à deux faisceaux par rainure, constitué de plusieurs sections identiques préfabriquées et placées les unes à la suite des autres dans les rainures du stator, est le plus employé en Amérique.

Selon la forme des sections, on les divise en quatre classes: à bobines en losange, à bobines en losange avec têtes pliées, à bobines en losange pointes arrondies et à bobines à têtes rondes (Fig. 232).

Fig. 232. — Sections a) en losange, b) en losange à têtes pliées, c) en losange à pointes arrondies, d) à têtes rondes

Quelle que soit la forme des sections employées, le processus de bobinage s'avère toujours le même: on trouve toujours deux côtés de section par rainure et autant de sections que de rainures.

L'enroulement terminé, les têtes des sections présentent un fini uniforme et symétrique.

Il est impossible de voir où l'on a commencé l'enroulement car toutes les bobines sont placées symétriquement et chacune d'elle a un côté dans la partie supérieure d'une encoche et l'autre côté dans la partie inférieure d'une autre encoche.

Pour obtenir ce résultat, on ne place que les côtés inférieurs des premières bobines dans les encoches et on laisse les côtés supérieurs à l'extérieur ; le nombre de ces côtés est égal au pas moins

1. Dans l'exemple de la figure 233, le pas étant 7, on laisse 6 côtés à l'extérieur pour permettre, à la fin, d'insérer les côtés inférieurs des dernières bobines.

Fig. 233. — Introduction des premières sections pour obtenir un fini uniforme

Quand à la bobine 7, vu que le côté inférieur de la première bobine se trouve déjà dans le fond de l'encoche 7, on pose les deux côtés de cette bobine dans les encoches 7 et 13. Il en va de même pour les bobines suivantes.

La dernière bobine, 36, étant en place, on rabat les côtés supérieurs des 6 premières bobines par-dessus les côtés inférieurs des 6 dernières bobines, 31 à 36 \ la pose est maintenant complétée.

a) Enroulement à deux couches avec bobines en losange

L'enroulement à deux couches avec bobines en losange et ses variantes sont très employées pour le bobinage des petits stators à courant triphasé; on donne plus loin les informations complètes qui permettent d'effectuer le relevé des données, le débobinage et le rebobinage d'un stator de 1/6 H.P.

Rebobinage d'un stator à courant triphasé de 1/6 H.P., HOv, 1725 r.p.m.

Matériaux nécessaires

36 enveloppes d'encoches en papier « Duro » 0.015" x \1½" x 25/8" (Fig. 234a) ;

1½ lb de fil à bobiner no 21B & S, H.F. ;

36 rectangles 3/16" x 2 5/16" (Fig. 234c) ;

36 cales en carton isolant 0.025" x 3/8" x 2 5/16" (Fig. 2346) ;

6' de tresse tubulaire de coton no 1 ou 6' de tube de toil huilée de 1 mm ;

24 pièces triangulaires de toile vernie (Fig. 234d), un ruban d'attache en coton de 1/4" ;

un ruban de coton de 0.007" x 3/4" ;

un ruban de coton imprégné ;

2½ de fil extra-flexible no 18 B. & S. ;

de la ficelle ; de la soudure.

Outils et accessoires

Un moteur à courant triphasé « Gênera, Electric)) complet 1/6 H.P., HOv, 60 cycles, 1725 r.p.m., type Kl cadre 45 ;

un support pour stator,

un gabarit pour enrouler les bobines,

une cisaille,

un conformateur des enveloppes isolantes,

une machine à bobiner,

un outil pour tasser les fils « coil tamper »,

un marteau, un couteau, des pinces,

divers petits outils servant à bobiner.

Des instruments pour essai: un ronfleur, une lampe-témoin, une boussole, un ampèremètre, un voltmètre, un wattmètre, un ohmmètre, un mégohmmètre, un tachymètre et un frein de Prony.

Relevé des données

Moteurs à courant triphasé «General Electric » 1/6 H.P., HOv, 1725 r.p.m., 60 cycles, type K, cadre 45, 36 bobines, en série-étoile, pas 1 à 7, 28 spires de fil no 21 B & S, H.F. par bobine.

Diagramme de l'enroulement

P = 120f / N = 120 x 60 / 1800 = 4 pôles

B / 3P = 36 / 3x4 = 3 bobines par phase par pôle

Débobinage

On enlève les cales et on glisse les côtés des bobines hors des encoches en ne sortant que quelques fils à la fois.

D'abord, on ne sort qu'un côté de chacune des six premières bobines: on plie ces côtés et les attache à l'arrière.

On enlève les bobines suivantes parce que leurs deux côtés sont découverts.

Un autre moyen tel qu'expliqué précédemment consiste à sectionner les bobines et à les enlever avec des pinces. On retire les vieux isolants, on nettoie les encoches et on lime les bavures.

Rebobinage

On confectionne les enveloppes d'encoches, les cales et autres isolants suivant les données. On place les enveloppes isolantes dans le stator.

L'enroulement ayant trois bobines par phase par pôles, on emploie un gabarit à trois sections permettant d'enrouler trois bobines.

On ne coupe pas le fil entre les bobines mais on laisse une petite boucle ; les trois bobines se trouvent alors automatiquement reliées en série et on évite ainsi des joints.

Chaque bobine comprend 28 spires de fil à bobiner no 21 B. & S. H.F. (Fig. 235). Ces bobines ne sont pas enrubannées.

Fig. 235. — Confection des sections: a) gabarit, b) sections formant un groupe, c) fils de sortie recouverts de tubes isolants

Le gabarit est pourvu de rainures dans lesquelles on place des bouts de ficelle permettant d'attacher les bobines à différents endroits avant de les enlever afin d'en conserver la forme.

On peut aussi attacher les bobines avec des bouts de ruban collant. On recouvre chaque fil de sortie d'une longueur de 4" d'un tube de toile huilée de 3" de longueur.

Pose des bobines

Les encoches étant demi fermées, on insère les côtés des bobines en glissant seulement quelques fils à la fois jusqu'à ce que tout le côté soit en place dans l'encoche.

Le pas de l'enroulement étant de 1 à 7, on insère seulement le côté inférieur de chacune des 6 premières bobines; on laisse les côtés supérieurs de ces premières bobines hors des encoches (Fig. 233 et 235a).

On place les deux côtés de la septième bobine dans les encoches; il en est ainsi pour les bobines suivantes, et lorsque la dernière bobine, 36, est en place, on rabat les côtés supérieurs des six premières bobines: ceci complète la pose des bobines (Fig. 233 et 236).

Fig. 235. — Moitié de l'enroulement, a) côtés des premières sections laissées hors des rainures, b) triangles isolants

Fig. 236. — Distribution des sections dans les rainures

Pendant la pose, on place dans chaque encoche une bande de papier entre le côté inférieur d'une bobine et le côté supérieur d'une autre. Lorsqu'il y a deux côtés de bobines dans une encoche, on pose la cale d'encoche.

On insère des triangles de toile vernie entre les têtes des bobines de phase différente (Fig. 234d). On place les fils de sortie de façon symétrique afin de faciliter les connexions.

Les tubes isolants recouvrant les fils de sortie pénètrent 1/2" dans les encoches.
Raccordement de l'enroulement. Afin de faciliter l'identification des groupes, on marque à la craie de couleur (Fig. 237).

Fig. 237. — Diagramme de l'enroulement

On raccorde les groupes de chaque phase en série d'après le diagramme. On raccorde ensemble les fins des trois phases et les fils de sortie en fil extra-flexible aux commencements des trois phases.

Les joints doivent être propres, solides et parfaitement soudés. Un tube de toile huilée, qu'on a soin de glisser sur un des fils avant de faire le joint, les isole.

Les joints terminés et après une dernière vérification des connexions, on enrubanne solidement les têtes des bobines du côté du stator où se trouvent les joints avec ruban de coton de 3/4".

On a attaché les têtes des bobines de l'autre côté du stator avec un ruban d'attache de 1/4". On vérifie ensuite si l'enroulement est exempt de défauts. Le stator est alors prêt pour le vernissage.

b) Enroulement à deux couches à deux faisceaux par rainure, sections à têtes pliées

L'exécution de l'enroulement à deux couches à deux faisceaux par rainure à sections à têtes pliées est exactement comme celle de l'enroulement précédent (Fig. 238).

Fig. 238. — Fini: a) uniforme, b) non uniforme, c) enroulement à deux couches à deux faisceaux par rainure en sections en losange à têtes pliées

La seule différence réside dans la forme des sections alors que les têtes des sections sont pliées au lieu d'être plates.

c) Sections en losange à pointes arondies et à sections à têtes rondes
(round nose coil ends and half round end coils)

On emploie beaucoup les sections en losange à pointes arondies et à sections à têtes rondes pour le bobinage des petits stators depuis quelques années à cause de l'économie de matériel et de temps, de l'enroulement plus étroit, du danger moindre d'endommager les têtes des sections lors du bobinage surtout lors de l'emploi de fil isolé au verre.

Fini uniforme et non uniforme

Tel qu'expliqué précédemment, si on laisse les côtés supérieurs des premières sections hors des rainures et à la fin, après l'introduction des dernières bobines, on rabat les côtés des premières sections, les têtes présentant un fini uniforme (Fig. 238a).

Par économie, lorsque l'espace s'avère suffisant, on introduit immédiatement les deux côtés des premières sections dans les rainures.

À la fin, les côtés de chacune des dernières sections sont au-dessus des premières et à la partie supérieure des rainures. À cet endroit de l'enroulement, les têtes chevauchent et le fini n'est pas uniforme.

On applique ce mode de bobinage aux sections en losange, en losange à pointes arrondies et à sections à têtes rondes.

4. Enroulement à chaîne à bobines concentriques

L'enroulement à chaîne à bobines concentriques nécessite plusieurs groupes de bobines concentriques (Fig. 239).

Fig. 239. — Enroulement à chaîne à bobines concentriques

Dans le présent exemple (Fig. 240a), on pose d'abord trois groupes de bobines concentriques dans le fond des rainures puis les trois derniers groupes sur les premiers. On pose toujours la bobine du centre d'un groupe en premier lieu.

On raccorde l'enroulement à polarité ordinaire (Fig. 240a), à deux pôles ou à pôles conséquents, à quatre pôles (Fig. 240b).

Fig. 240. — Enroulement à chaîne à bobines concentriques: a) bipolaire b) tétrapolaire, c) diagramme de l'enroulement tétrapolaire

La figure 240c montre la distribution de l'enroulement précédent, la surface intérieure du stator étant déployée dans un plan horizontal. Les connexions se font comme celles des enroulements précédents.

Cette méthode employée par certains fabricants permet une meilleure isolation des têtes de bobines mais elle nécessite plusieurs gabarits de différentes dimensions, plus de cuivre et une plus longue exécution ; c'est pourquoi on emploie beaucoup plus les enroulements en tambour précédents, en Amérique.

E. Connexions de l'enroulement

Les connexions de l'enroulement se font suivant le diagramme tracé lors du relevé des données. Un enroulement à courant triphasé se raccorde en étoile et en triangle.

On raccorde d'abord les sections de chaque groupe polaire, sections qui sont toujours en série. Pour les connexions, on considère chacun de ces groupes comme étant une seule section.

On raccorde alors les groupes de chaque phase (en série, en parallèle ou mixtes).

Finalement, les connexions en étoile s'obtiennent en raccordant les commencements des phases aux fils de ligne et les fins des phases ensemble.

On a des connexions en triangle en raccordant la fin de la phase 1 au commencement de la phase 2, la fin de la phase 2 au commencement de la phase 3 et la fin de celle-ci au commencement de la première.

On raccorde les groupes polaires de chaque phase de différentes façons pourvu qu'ils soient de bonne polarité.

 Toutefois, dans les ateliers, on adopte les méthodes standardisées (Fig. 241).

Fig. 241. —Connexions (BB-TT) (FF-CC) et (BT-TB) (FC-CF)

a) Commencement à commencement, fin à fin (CC-FF) (Fig. 241a).
Top to top, bottom to bottom (TT-BB) (short jumpers).

b) Fin à commencement, commencement à fin (FC-CF) (Fig. 241b).
Bottom to top, top to bottom (BT-TB) (long jumpers).

Un groupe polaire a toujours un fil de sortie sous l'enroulement (commencement) et l'autre sur l'enroulement (fin).

 D'où les mots (( top leads )) et « bottom leads ».

Enroulement ondulé

Lorsqu'on trace le parcours du courant sur le diagramme de l'enroulement ondulé (wave winding), on obtient l'effet ou l'idée d'ondes. On peut tracer le parcours du courant à travers une seule bobine d'un groupe polaire.

On va ensuite à un autre groupe. On écarte l'un de l'autre les fils de sortie de chaque section. Afin de simplifier les diagrammes, on omet la tête de la section là où se trouvent les fils de sortie.

À la figure 242, on voit une phase d'un enroulement ondulé à 4 pôles, 24 sections, 2 sections par groupe polaire, 8 sections par phase.

Fig. 242. — Phase d'un enroulement ondulé tétrapolaire

Comme il y a autant de groupes polaires que de pôles, on a donc un enroulement à polarité ordinaire. Les sections sont toutes identiques et de forme en losange pour les rotors à courant triphasé de faible et de moyenne puissance.

On raccorde la fin de la première section du premier groupe polaire au commencement de la première section du troisième groupe polaire et ainsi de suite. La fin de la dernière section du troisième groupe est raccordée à la fin de la dernière section du dernier groupe par la connexion A.

On raccorde les sections des deux autres phases de la même façon et les groupes polaires ont la même polarité que celle d'un enroulement à courant triphasé imbriqué.

Les connexions en étoile d'un enroulement s'obtiennent en raccordant les fins des phases ensemble et les commencements aux fils de ligne.

On obtient les connexions en triangle en raccordant la fin de la phase 1 au commencement de la phase 2, la fin de la phase 2 au commencement de la phase 3 et la fin de celle-ci au commencement de la première.

La plupart des explications concernant les enroulements imbriqués s'appliquent à l'enroulement ondulé qu'on emploie pour les rotors à courant triphasé et certains stators de grande puissance.

F. Vernissage et cuisson

On sèche l'enroulement terminé et vérifié, on le trempe dans le vernis, on l'égoutte et on le cuit ensuite au four.

G. Inspection et essai final

Vérification de l'enroulement terminé

Après une dernière vérification des connexions, on exécute un essai de masse à la lampe-témoin suivi d'un essai diélectrique. On applique entre les fils de sortie du moteur et le bâti, deux fois la tension nominale, plus 1000V.

On vérifie finalement l'équilibre des phases en raccordant l'enroulement à une source de courant triphasé à tension réduite. On a alors trois courants de même intensité, si l'enroulement est parfait.

Si ces essais rapides n'indiquent aucun défaut, on sèche, vernit et cuit le stator.

Essai de marche à vide

L'essai de marche à vide se fait sur tous les moteurs après le vernissage et la cuisson du stator avant la livraison du moteur. Toutefois, dans le cas d'enroulements compliqués, on pratique parfois cet essai avant le vernissage.

Il est beaucoup plus facile alors d'effectuer une réparation que lorsqu'on a verni le stator.

On monte le moteur et on s'assure que le rotor tourne librement et qu'aucune partie ne frotte.

On lubrifie les coussinets, on branche le moteur au réseau et on surveille le démarrage.

On vérifie ensuite les intensités, la vitesse, les vibrations, le bruit et la température de l'enroulement.

a) Les intensités doivent être égales car, autrement, l'enroulement renferme un défaut électrique.

b) La vitesse mesurée au tachymètre doit être légèrement inférieure à la vitesse synchrone.

c) On vérifie les vibrations en appuyant la main sur le moteur ou à l'aide d'un indicateur de vibrations.

Les causes de vibration anormale sont mécaniques ou électriques

Les principales causes mécaniques sont un coussinet usé ou défectueux, un arbre plié, un rotor déséquilibré, une poulie ou un manchon d'accouplement déséquilibré ou excentrique, un défaut de l'éventail.

Les causes électriques sont un défaut de l'enroulement statorique comme un court-circuit, une rupture, une mauvaise connexion, des groupes ou des phases inversées, des barres du rotor dessoudées ou brisées, un défaut d'un rotor à bagues ou de son circuit de commande.

d) Le bruit excessif résulte des causes précédentes. Ainsi un ronflement excessif indique un défaut électrique.

Pendant la marche on vérifie aussi les roulements à billes pour voir s'il n'y a pas de cognage.

Si le moteur possède des coussinets à manchon, on vérifie le roulement de la bague de huilage et si le rotor est bien centré magnétiquement (floating). L'usure des coussinets est vérifiée à l'arrêt du moteur.

La différence entre les vibrations de cause mécanique et celles de causes électriques s'établit simplement en ouvrant le circuit d'alimentation du moteur. Si le bruit est le même les causes sont mécaniques.

e) On surveille l'enroulement car une bobine court-circuitée chauffe rapidement.

Après quelques minutes de marche, en touchant les têtes des bobines, on s'assure qu'elles ont toutes une température égale, le surchauffage d'une section d'un groupe ou d'une phase indique un défaut électrique.

Des essais plus élaborés sont parfois exigés tel que l'essai complet du moteur au frein de Prony accompagné des mesures des tensions, des intensités, de la puissance et de la vitesse voire même une marche d'échauffement.

Vérification de l'équilibre des phases (balance test)

Pour la vérification de l'équilibre des phases, on branche le stator sur une ligne à courant triphasé à tension réduite d'environ 20% de la tension nominale; on mesure les intensités des trois courants.

Si les trois phases sont identiques, il ne s'y trouve pas de défauts et les trois intensités demeurent égales; par contre, si elles diffèrent, il y a défaut.

On fait cette vérification lorsque le bobinage est terminé et avant le vernissage.

On peut aussi vérifier pendant la marche du moteur à vide car l'intensité du courant à vide d'un moteur est environ le tiers de la valeur nominale.

Note. On n'applique jamais la pleine tension à un stator seul car il prendrait un courant excessif.

Défauts d'un stator à courant triphasé rebobiné

Les défauts d'un stator à courant triphasé rebobiné sont le court-circuit, la rupture, la masse et la mauvaise connexion.

Lors de la vérification d'un enroulement statorique à courant triphasé on se rappelle qu'il comprend trois enroulements à courant monophasé identiques raccordés en étoile ou en triangle.

Si les trois enroulements sont identiques, leurs résistances ou leurs impédances sont égales.

Afin de situer un défaut comme un court-circuit, une masse ou une rupture, on trouve d'abord la phase défectueuse puis la section défectueuse de cette phase.

Tout ce qui a trait à la vérification des stators à courant monophasé s'applique à la vérification des stators à courant triphasé. Les causes de la plupart des défauts sont les mêmes.

a) Court-circuit

Le court-circuit se produit entre les spires, entre les fils de sortie d'une section ou d'un groupe ou entre les phases.
L'enroulement terminé, l'essai de court-circuit se fait avec un ronfleur et une lame de fer.

On place le ronfleur à l'intérieur, sur le stator, et on passe la lame parallèlement au-dessus des encoches.

À une certaine distance de chaque côté du ronfleur, la lame vibre et est attirée de chaque côté de la section défectueuse (Fig. 243).

Fig. 243. — Essai d'un stator avec soufleur « grovuler » surchauffent.

On déplace le ronfleur d'environ le huitième de la circonférence du stator après chaque essai avec la lame afin de vérifier l'enroulement en entier.

Le court-circuit est indiqué lors de la vérification de l'équilibre des intensités, l'intensité du courant d'une des phases est plus élevée que les autres.

Lors de l'essai de marche à vide du moteur, en plus de la surintensité du courant d'une des phases, une ou plusieurs sections de la phase défectueuse. 

Si le défaut est à l'extérieur de l'enroulement, il se répare facilement en isolant les joints défectueux; s'il est à l'intérieur d'une section, on la remplace.

b) Rupture

Une rupture dans un enroulement série-étoile ou en triangle empêche le démarrage du moteur.

Dans le cas de connexions en parallèle ou mixtes, le moteur démarre parfois à vide mais les intensités des courants sont inégales et ordinairement des vibrations et un ronflement anormal se produisent.

L'essai de rupture se fait avec une lampe-témoin

On relie un fil de la lampe au centre de l'enroulement série-étoile; avec l'autre fi) de ligne, on touche aux trois fils de sortie du moteur. Le fil qui n'allume pas la lampe est relié à la phase défectueuse.

Par un essai de continuité et en sectionnant, on situe le défaut de cette phase (Fig. 244).

Fig. 244. — Repérage d'une rupture dans un: a) enroulement en étoile, b) enroulement en triangle

L'essai de rupture d'un enroulement série-triangle se fait de la même façon sauf qu'on ouvre les fins des phases (Fig. 244b).

Les connexions parallèles et mixtes présentent plus de difficultés car pour l'essai avec la lampe, on ouvre l'enroulement à différents endroits et on fait un essai de continuité suivant le diagramme (Fig. 245a et b).

Fig. 245. — Repérage d'une rupture dans un enroulement: a) deux parallèles-étoile, b) deux parallèles-triangle

une phase inversée, un mauvais groupement, un mauvais nombre de pôles et une erreur entre en série, en parallèle ou mixte où encore entre en étoile et en triangle.

Polarité (polarity)

Pour vérifier la polarité de l'enroulement, ou alimente les phases individuellement avec un courant continu à basse tension.

On règle l'intensité du courant suivant la valeur nominale.

On vérifie la polarité des sections et des groupes avec une boussole. La polarité doit être telle qu'indiquée sur le diagramme.

Chaque phase d'un enroulement en étoile est alimentée par un fil de ligne au centre de l'enroulement (Fig. 248a).

Fig. 248. — Alimentation de chaque phase lors de la vérification de la polarité de: a) 1 enroulement en étoile, b) l'enroulement en triangle

La boussole indique la section ou le groupe inversé. On vérifie la polarité d'un enroulement en triangle de la même manière sauf qu'on ouvre les phases (Fig. 248b).

L'essai de la polarité avec la boussole indique une section, un groupe ou une phase inversée. L'intensité du courant est plus élevée dans la phase où se trouve une section ou un groupe inversé, lors de la vérification de l'équilibre des phases ou de la mesure des intensités en marche.

Le ronfleur et le voltmètre permettent aussi de repérer une section inversée dans un groupe; la tension induite dans le groupe défectueux est inférieure aux tensions des autres groupes.

La vitesse indique, s'il y a ou non erreur dans le nombre de pôles.

Les erreurs de connexions entre en série, en parallèle ou mixte et entre en triangle ou en étoile produisent un surchauffage de l'enroulement ou une réduction du couple moteur selon que la tension résultante des connexions employées appliquée à chaque section est trop élevée, ou trop basse.