2. Transmissions à distance à courant alternatif

2.1. Dispositif MAGNESYN (Marque Déposée 1929)

Schémas Magnésyn

Schémas MAGNÉSYN

Ce dispositif de transmission électrique à distance comporte deux éléments électriquement identiques. Un élément est constitué essentiellement par un tore feuilleté sur lequel on a réalisé un bobinage comportant deux prises intermédiaires C et D. Le stator est alimenté en 26 V 400 Hz en A et B. Au centre de l'anneau et mobile autour de son axe, se trouve un petit aimant circulaire dont les lignes de forces se referment à travers le noyau. Ces deux éléments sont connectés comme indiqué ci-dessous. Le rotor de l'élément transmetteur est actionné par la partie mécanique à contrôler. Le rotor récepteur porte sur son axe l'aiguille indicatrice.

Considérons un élément magnesyn transmetteur "T". En l'absence de rotor nous pouvons l'assimiler à un auto-transformateur de rapport 1/3. Plaçons. le rotor N-S, il va créer des champs magnétiques composants dans chacun des enroulements CD, DA, CE. La valeur de chacun des composants dépend de la position du rotor par rapport à l'enroulement considéré. La rotor étant placé comme indiqué ci-dessus, la composante est maximum dans l'enroulement DC.

Le circuit magnétique constituant le stator étant très perméable et saturable avec des champs magnétisants très faibles, le courant d'excitation produira une saturation magnétique de ce circuit deux fois par période. Cette saturation périodique fait donc varier la réluctance du circuit magnétique et découpe en quelque sorte le flux uni-directionnel dû au champ du rotor. Ces variations de flux donneront naissance à des forces électromotrices induites de fréquence double du courant d'excitation (800 Hz), dont l'amplitude dépendra de la composante du champ du rotor dans un enroulement considéré.


Nota :Cette saturation bi-périodique entraînant la génération de courants à 800 Hz est également mise à profit dans la Vanne de Flux (Flux Valve) qui permet la mesure directionnelle du champ magnétique terrestre.
Il est intéressant de noter que Charles Lindbergh, lors de sa traversée de l'Atlantique Nord en 1927, utilisa comme compas un système de transmission à distance du nord magnétique basé, non pas sur un système vanne de flux à courant alternatif, mais sur un système détecteur de zéro à courant continu. Des précisions ici : Compas Pioneer en 1927

Les stators des transmetteurs et récepteurs étant reliés, il est aisé de voir que lorsque les rotors des transmetteurs et récepteurs n'ont pas la même position, les tensions à 800 Hz n'ont pas la même amplitude et des courants de circulation s'établissent entre les transmetteurs et récepteurs d'où création de couples réagissant sur le rotor récepteur. Lorsque le rotor récepteur est dans la même position que le rotor du transmetteur, les courants de circulation à 800 Hz disparaissent et le dispositif est en équilibre.

2.2. Dispositif INDUCTOR

Schéma Inductor

Schéma INDUCTOR

Transmetteur. Le transmetteur est constitué par deux inductances L1, L2 variables par déplacement d'un noyau magnétique N commandé par l'organe à contrôler. Dans la figure ci-dessous, le noyau est solidaire d'une capsule manomètrique. La position du noyau dans les deux inductances détermine un certain rapport de celles-ci : L1/L2

Récepteur. Le récepteur est constitué par deux petits moteurs monophasés M1 et M2 contrôlés respectivement par L1 et L2. Les rotors constitués par deux disques d'aluminium de forme particulière sont montés sur le même axe que l'aiguille indicatrice et, par construction, ces deux rotors ont tendance à tourner en sens inverse.

Supposons que le noyau N soit placé comme indiqué sur la figure ci-dessus, on voit que L2 > L1, donc le courant i1 > i2 et le couple du moteur M1 devient plus important que le couple du moteur M2.

L'axe du rotor tourne donc dans le sens du couple le plus important (M1), mais par la forme particulière des rotors, les surfaces des rotors en regard des pôles varient en sens inverse. La surface rotor active de M2 augmente alors que celle de M1 diminue par suite le couple M1 diminue pendant que le couple de M2 augmente.

À un instant donné les deux couples vont avoir la même valeur, l'axe ne tournera plus, et l'aiguille s'immobilise sur son cadran.

Pour une position donnée du noyau, c'est-à-dire pour chaque rapport L1/L2, il n'existe qu'une seule position d'équilibre des rotors et tout déplacement du noyau sera suivi d'une rotation proportionnelle de l'aiguille du récepteur.

Nota : Le transmetteur générant un rapport variable d'inductances est un prémice du LVDT (Linear Variable Differential Transformer).

2.3. Dispositif SYNCHROTEL (Marque Déposée 1948)

Schéma Synchrotel

Vue éclatée d'un SYNCHROTEL

Il comporte un transmetteur de conception particulière et un récepteur identique à celui d'un autosyn classique (Voir Synchro).

Le transmetteur comprend un stator identique à un stator de moteur triphasé couplé en étoile, un rotor fixe bipolaire alimenté en courant monophasé à 400 Hz et un rotor mobile non bobiné relié à l'organe à contrôler. Le rotor mobile est constitué par une spire inclinée à 45 degrés dans le champ alternatif du rotor fixe. Il est en aluminium et très léger (environ 0,7 g). Le moment d'inertie est donc très faible et du fait de l'absence des bagues et balais et de l'emploi de pivots à rubis, la couple de friction sur l'axe est également très faible.


Diagramme des flux Synchrotel

Diagramme des flux SYNCHROTEL

La spire qui constitue le rotor mobile étant soumise au champ alternatif du rotor fixe, va être le siège de courants induits variant à la fréquence du champ alternatif inducteur. À leur tour, ces courants vont produire un champ "H" perpendiculaire au plan de la spire et qui peut être décomposé suivant l'axe du champ inducteur "Ha" et perpendiculairement à celui-ci "Hr".

La composante axiale "Ha" n'a aucune action sur le stator alors que la composante radiale "Hr" a une action équivalente au champ créé par le rotor d'un autosyn et de ce fait, le fonctionnement de la transmission est identique à celui d'une transmission autosyn classique (Voir Synchro). La différence par rapport à un autosyn classique est la très faible inertie et le très faible couple de friction du rotor mobile du transmetteur.


Les dispositifs ci-dessus présentent plusieurs inconvénients :
  1 - Pour le MAGNESYN, les aimants permanents génèrent des champs magnétiques qui manquent de précision et d'égalité entre transmetteur et récepteur,
  2 - Le système INDUCTOR est complexe et ne permet une rotation que sur 270 degrés au maximum,
  3 - Le système SYNCHROTEL est fragile.
Les ingénieurs ont donc cherché des moyens de s'en affranchir avec un système encore utilisé aujourd'hui : Le SYNCHRO qui mérite un développement explicatif beaucoup plus important (Voir pages suivantes).

MÀJ : 06 octobre 2017

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