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COMPAGNIE GENERALE FRANÇAISE DE TRAMWAYS
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La présente invention '. pour objet Em équipement: pour tramways oa antres véh10ulee électriques, remarquable notamment en ce qu'il comporte plusieurs moteurs oompouàà permettant un démarrage économique et une récupération im- portante par suite des possibilités de réonpération, à de basses vitesses.
L'invention vise également les dispositifs spéciaux permettant la manoeuvre de ces moteurs, et notamment an
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dispositif de commande du rupteur asael de ligne et an dis- positif permettant la mise en oonrt-01ran1t d'une résis- tanoe de transition pour le passage de l'alimentation en série à l'alimentation en parallèle.
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Aux dessins annexée donnés uniquement à titre d'exem- ple: la figure 1 est an schéma deannemble de l'installa- tion;
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la figure 2 est une vue en plan deun dispositif méos- nique de mise en court-circuit dlune résistance de transi- tion à la position correspondant au fonctionnement des moteurs en série; la figure 3 représente le même dispositif à la pool-
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tion correspondant au fonctionnement des moteurs en parallèle; la figure 4 est la vue en élévation d'un dispositif de verrouillage, situé sur le oontrôleur, d'un rupteur de ligne; la figure 5 est la vue en plan et montre le fonctionnement du dispositif précité;
la figure 6 est un schéma d'installation de moteurs en strie pouvant fonctionner en série, et connectés (voir figures,7 et 8) suivant la méthode du pont; la figure 7 représente la même installation après la première manoeuvre pour le fonctionnement en parallèle; la figure 8 représente l'installation aveo les deux moteurs série connectés en parallèle; la figure 9 est un sohéma de démonstration, montrant les différents courante circulant dans une installation comportant deux moteurs oompound connectés solvant la méthode du pont; la figure 10 est le schéma montrant le branchement grâce à certains artifices, de deux moteure compound alimentés en série; la figure 11 est an sohéma représentant la période de transition entre le fonctionnement en série et le fonotionnement en parallèle;
la figare 12 est le schéma montrant les deux moteurs ompound connectés en parallèle.
Selon l'exemple d'exécution représenté à la figure 1, l'équipement comporte deux moteurs compound M et M' dont on a représenté les induits I et I', les inducteurs série S et S' et les inducteurs shunt H et H'. Ces moteurs sont reliés aux différents organes de l'installation par des conducteurs dé courant électrique F dont les extrémités sont reliées aux touches de de contrôleurs C et C' situés séparément à chaque extrémite du véhicule pour per-
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mettre à la manière habituelle la manoeuvre à l'une quel- conque de ces extrémités.
Le apurant est fourni par un
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oâble ou rail sons tension d2oii il est amené par un trolley T ou par un dispositif frotteur pour oonduotear souterrain au circuit prinoipal P et par un des aonduo- tears F aux oontrôleurs C et a'.
L'installation est complétée du côté des moteurs par un groupe de résistances de réglage R de 1''excitation des Inducteurs shunt, des résistances de démarrage D et une résistance de transition 0 pour le passage de la mar- ohe en série à la marche en parallèle ou réciproquement.
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La mise en oîrouit de la résistance 0 peut être réalisée de toute manière convenable.
Aux figures 2 et 3 on a représenté à titre d'exemple
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an dispositif de contact placé sur un arbre 1 de aontrô- leur, qui porte d'autre part à la manière habituelle des
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séries de secteurs déoalés en hélice venant à la manière obnnue selon différentes positions de l'arbre 1 se mettre en contact aveo les touches des oontrôleurs réalisant ainsi la liaison entre les divers circuits. Larbre préci-
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té est engagé dans un moyen métallique a dont il est iso- lé par une galne 3. Sur le moyen 2 est fixé un doigt dten- traînement 4. un secteur 5 est emmanché libre, sur ce moyeu, et comporte un logement limité par les arêtes 5a et 5b, dans lequel vient se loger le doigt d'entraînement 4.
Le secteur précité peut être mis en oontaot avec une tou-
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ohe fixe 6 aa moyen du doigt 40 Le secteur 5 est relié à la une des extrémités de la résistance O, et la touche 6 à l'antre extrémité de cette résistance, de telle sorte que par le contact du secteur 5 et de la touche 6 on met
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en oourt-oirouît la résistance 0.
L'installation oomporte, en outre, sur le oirouit principal d'alimentation P un rupteur de ligne B, en prin- oipe semblable à ceux employas dans certains cas avec des
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moteurs série. Ce rupteur B est commandé par les oontrô- leurs et est combiné avec un relais à maximum de tension U branche sur un circuit secondaire S, en parallèle avec le circuit d'alimentation et grâce auquel le courant du circuit prinoipal P est entièrement coupé par l'ouverture du rupteur B. Celui-ci en s'ouvrant enclanche par l'inter- médiaire du contact K un relais L fermant le circuit des moteurs sur une résistance d'absorption A évitant, ainsi qu'on le verra plus loin, une surtension dangereuse pour les moteurs.
Des interrupteurs et fusibles de plateforme N, N' et 0, O' sont disposés sur le circuit principal P et secondaire S, permettant de couper le courant d'arrivée au rupteur de ligne B.
L'ensemble du rupteur de ligne B et de ses relais U et L doit être complété sur les contrôleurs par un disposi- tif de verrouillage de ce rupteur. Mais alors que le rup- teur de ligne employé habituellement avec des moteurs série doit se fermer à la première position de marche du contrô- leur et rester dans cette position pendant tout le déplace- ment de l'arbre du contrôleur dans le sens correspondant à l'accélération da véhicule, tout mouvement en sens inverse de l'arbre précité devant provoquer l'ouverture du rup- teur de ligne qui ne peut être fermé à. nouveau qu'après retour au zéro de l'arbre du contrôleur pour éviter l'em- ballement des moteurs, dans le rupteur de ligne B, pour moteurs compound, le dispositif d'ouverture et de fermeture ne doit, par contre,
intervenir qu'entre la position de re- pos et la position correspondant à la marche en série ain- si qu'il résultera de l'exposé du fonctionnement. Pour toutes les autres positions, la fermeture doit être mainte- nue, quel que soit le sans de rotation de l'arbre du contrô- leur qui, sauf poux les positions précitées, fait varier lors de chaque déplacement la valeur du champ inducteur des moteurs..
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Aux figures 3 et 4 on a représenté à titre d'exemple un mode d'execution d'un verrouillage dans lequel sur l'arbre 1 du contrôleur est clavetée un poulie à gorge 7 sur laquelle est fixé on collier à friction 8 muni d'une batée en saillie 9 et d'une pièce 10 pouvant se mettre en contact avec un plot 11 relié au. rupteur de ligne, ce- lai-oi étant agencé de telle sorte que lorsque le contact
10, 11 est établi, la liaison 10',11' du rupteur (figu- re 1) est réalisée, c'est-à-dire que l'ensemble est ali- menté. Sur l'arbre 1 est olavetée un came 12 à deux diamètres reliés par une rampe 13. Contre cette came est appuyé, sous l'action d'un ressort 14, un levier 15 à deux branches 16 et 17.
Ce levier peat osciller autour d'un axe 18 fixé sur une saillie 19 du contrôleur, la branohe 17 du levier porte contre la batée 9 du oollier 8.
Dans la position de repos, les différentes pièces sont disposées suivant le tracé en trait mixtes de la fi- gare 4. L'extrémité 16 du levier 15 est alors appayée sur la partie de faible diamètre de la oame 12. En tournant l'arbre 1 dans le sens indiqué par la flèche f, on éta- blit le contact entre la pièce 10 et le plot 11, la bu- tée 9 prend la position Indiquée en traits pleins à la figure 4. Dans la position correspondant à la marche en série, 1'extrémité 16 du levier 15 suit le grand dia- mètre de la oams 12, l'extrémité 17 vient se placer de- vant la batée 9 empêchant ainsi tout retour en arrière.
On peut donc déplacer l'arbre du contrôleur dans les deux sens pour toutes les positions autres que celles oorres- pondantà l'arrêt ou à la marche en série sans rompre le contact entre les pièces 10 et 11, et par conséquent sans arrêter l'alimentation des moteurs M et M' (figure 1)/.
Le déverrouillage du collier se produit par le re- tour de l'arbre du contrôleur entre;les positions arrêt et marche en série.
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Avant de décrire le fonotionnement de l'équipement objet de l'invention, on va indiquer au préalable en se référant aux schémas 6 à 12 le procède utilisé couramment sur les moteurs série pour le passage de la marche en sé- rie à la marche en parallèle. On en déduira les inoonv'- nients que présenterait ce procédé dans le cas des moteurs compound et on indiquera ensuite, à la lumière de cet ex- posé, le fonctionnement de 1'équipement objet de l'inven- tion.
Les schémas 6, 7 et 8 représentent les circuits réa- lisés avec un contrôleur ordinaire par la méthode du pont dans le cas de moteurs série, sur ces trois schémas les inducteurs I1, I2 et les induits Ml, M2 des moteurs sont seule représentés. Dans le schéma 6 le courant est amené par une ligne T, la mise à la terre est effectuée au point Et la liaison en série des deux moteurs M1 et M2 est as- surée par le pont a, b, lea contacts a et d smnt libres pour recevoir un contact.
Le schéma7 correspond au pre- mier temps de la transition en établissant les contacts c, b et d, g, le oourant est alors en partie dérivé sur les moteurs et en partie suivant la flèche f, Le courant passant dans le circuit T c b a d g est limité par des résistances r1 et r2 disposées entre les pointe o b et d g. Au schéma 8 la transition est réalisée en supprimant le pont a b et en mettant les résistances r1 et r2 en court circuit; pour la clarté de la figure on a simplement sup- primé ces résistances.
Au contraire, dans le cas de moteurs compond, les courante qui circulent dans les divers circuits, (schémas 9 à 12) sont: 1'- le courant Il produit par le moteur M fonction- nant en génératrice sur le circuit T c b a M T;
2 - le courant 12 produit par le moteur M' fonction- nant en génératrice sur le circuit M' b a d g ;
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30- le courent JL 3 da à la tension da la ligne dans le o1rolt ! ! ! ;
4 - le courant I traversant les deux moteurs compound placés en série;
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5 - les oourants J4 et 15 qui sont les courante des moteurs en parallèle.
Le oourant I est inverse des aourants il, 12, 13 dans le circuit ab.
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Les Courants il et i prodaîsent un effort de freina- ge important, donnant lieu au ralentissement du véhicule, qui sera saivi d'one brusque ava6ldration si on coupe le pont Sb; cette ooapara donnera lieu. à un arc important en raison de la forte intensité du courant.
Lorsqu'on passe du couplage en parallèle au couplage en série, les courante de circulation restent les mêmes, mais I change de sens puisque les moteurs fonctionnent en génératrice; il se produit alors un nouvel effort de frei- nage important.
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Pour remédier à cea înoonvdnîonts, la disposition aaîvantes a été réalisée; la r6sitanoe 0 Bs-ind1q'e est placée dans le pont ab, cette résistance est mise en court- circuit pendant la marche série (schéma 10) par une oon-
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nex1pn a*b*.
Le couplage de série à parallèle se fait en deux pla- ses: on met d'abord en aîrouît ga9reiatanvs 0 et on éta- blit la liaison des pointe o b et a d g (schéma 11), on coupe enouîte les olro1t8 !!v et b bt (schéma 12).
Les courante parasites virouà.ant dans le pont se trouvent ainsi réduits; par contro, les courants moteurs i4 eti5 ont la valeur normale.
Dans le couplage Inverse, parallèle à série, la ré- sistance 0 joue le même rôle mais son action est prolongée
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de telle sorte qu'il a un oortaîn décalage entre le mo- ment où la résistance placée hors circuit est intercalée @
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dans le Circuit, pais mise en court-circuit poar la marche en série.
Le dispositif mécanique placé sur l'arbre da contrô- leur réalisant ces différentes manoeuvres et décrit plus haut, fonctionne de la manière savante:
Le secteur 5 supposé en contact aveo la touche 6 est à la position de fonctionnement des moteurs en série, c'est-à-dire que le secteur 5 est en contact avec la tou- ohe 6 ce qui court-circuite la résistance 0. (figure 2), schéma 10).
Lorsqu'on agit sur l'arbre 1 du contrôleur pour mettre les moteurs en parallèle, le doigt 4 parcourt l'espace compris entre les arêtes 5b et 5a jusqu'au moment où.par l'intermédiaire des secteurs et des touches da con- trôlear, tons les appareils sont connectés pour la marche en parallèle, c'est-à-dire jusqu'à la réalisation du. sché- ma 11. A partir de ce moment, le doigt 4 entraîne alors le secteur 5 qui en se détachant de la touche met à son toue la résistance 0 hors circuit pour le fonctionnement en parallèle (schéma 12). Inversement, pour revenir à la marche en série le secteur 5 nI est sollicité vers la ton- ohe de mise en court-circuit qu'à l'instant où tons les appareils sont connectés pour la marche en série.
Grâce à ce dispositif, la résistance de transition 0 n'est donc mise en court-circuit qu'au seul moment où l'ensemble est en série.
L'installation décrite est disposée pour des varia- tions de Vitesses allant de dix à trente kilomètres à l'heure poar une tension moyenne de cinq cent cinquante volts en marche normale. Ces variations sont obtenues en modifiant le champ inducteur produit par les enroulements schunt des moteurs. de résultat est obtenu en intercalant. pour diverses positions correspondantes da contrôleur, dans les circuits des enroulements précites des valeurs convenables des résistances R indic es précédemment.
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L'équipement selon l'invention a de gros avantages; il permet un démarrage économique et une récupération importante.
Dans le cas d'un seul moteur compound alimenté sons cinq cent cinquante volte, le démarrage de ce moteur des-
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tiné à réaliser la gamme de vitesses sas-indiqaées zéro à trente kilomètres, S'effectue à l'aide des procédés ordinaires sur les résistances D jusqu'à dix kilomètres à l'heure correspondant à la marche avec schunt maximum. Ce passage de la vitesse de dix à trente kilomètres à l'hea- re ayant lien par réduction du champ shunt.
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Mais si, comme représenté, au lieu dîntîlîaer an seul moteur compound, on monte en série les Induite et inducteurs série de deux moteurs, les induits et les in- ducteurs série de ses moteurs se trouvent alors alimentés sono deax cent soixante quinze volte, les Inducteurs shant restant sous oinq cent cinquante Toits. La vitesse mini-
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mam correspondant au champ d'exoitation maximum se trouve- ra alors dîmînade de moitié, alest-à-dîre qae le démarrage sur résistances s'otura jusqu1à une vitesse de cinq kilomètres à l'heure seulement.
(Dans l'exemple représen- j ad, le démarrage s'effeotue sur résistance jusqu'à une vitesse de deux kilomètres et demi à l'heure, cette ré-
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sistance mise en aoort-eiycnit permet d'atteindre la vitesse de cinq kilomètres). Le réduction du champ permet ensuite d'accélérer jusqu'à la vitesse maximwn de dlix kilomètres à l'heure. Pour passer de dix à trente kilo- mètres à l'heure, on effectue la mise en parallèle des deux moteurs sous cinq cent cinquante volts à. plein ohamp.
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Si à un mment quelconque, la vitesse du tramway augmente par suite d'une pente de manière à dépasser cel- le qui correspondrait aux valeurs de la résistance de démarrage ou du champ à cet instant, les moteurs fonction-
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nent en génératrice en vertu de la propriété connue des moteurs compound.
Pour des vitesses comprises entre doux kilomètres cinq cents et cinq kilomètres à l'heure, des à une pente, le courant ainsi fourni possède une tension insuffisante pour être récupéré. On l'absorbe donc au moyen de la ré- sistance d'absorption A, et la vitesse retombe par suite du freinage ainsi réalisé à deux kilomètres et demi.
Au dessus de cinq kilomètres et jusqu'à dlix kilomè- tres en jouant sur le champ, on récupère le courant pro- duit. Ce courant cet renvoyé dans la ligne. Le démarrage entre cinq et dix kilomètres est donc économique.
Au dessus de dix kilomètres les moteurs étant en pa- rallèle sous cinq cent cinquante volte, la récupération se fait normalement chaque fois que la vitesse du véhicu- le dépasse celle correspondant à la valeur du régime des moteurs.
On voit donc que l'équipement selon l'invention per- met que ce soit au démarrage lors de ralentissements ou en marche normale.la récupération sur une gamme de vites- ses très étendue allant de cinq kilomètres à la vitesse maximum, alors que dans les équipements usuels cette récu- pération n'est possible que pendant la marche normale,
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o$est-à-dire au-dessus de dix kilomètres à l'heure.
On peut appliquer également l'effort résistant des moteurs au freinage,'la marche récupération-freinage étant rendue stable par Inaction différentielle des enroulements shunt et série des moteurs.
Lorsque la tension atteint une limite dangereuse pour les moteurs. et ce fait peat se produire soit en cas d'interruption entre la voiture et la ligne, soit en cas
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de rupture da circuit géniral,dali entation on d'impossi bilité d'utiliser le .courant récupéré, lors de la marche
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en récupération ou encore pour certaines positions du oon- trôleur lorsqu'il agit sur le rupteur de ligne, le relais
U est mis en action réagissant sur le rupteur de ligne et par le contact K sur le relais L et la résistance A évitant, comme il a été dit plus haut, une surtension dan- gereuse pour les moteurs. Diantre part, le rupteur de ligne B ne peut être actionné si le relais L est resté accidentellement enclenché.
Il est bien entendu que l'invention n'est nullement limitée aux modes d'exécution représentés et décrits qui n'ont été ohoisis qu'à titre d'exemple. C'est ainsi qu'on ne sortira pas de l'invention en appliquant le dis- positif aux équipements à quatre moteurs oompound pour lesquels on dispose de trois tensions, cent cinquante, trois cents et six cents volta correspondant respective- ment aux couplages: quatre moteurs en série, deux groupes de deux moteurs en série mis en parallèle, quatre moteurs en parrallèle.
REVENDICATIONS 1 -. Procédé de contrôle de moteurs électriques à excitation compound montés say dee voitures motrices, ca- ractérisé en ce qu'on fait varier l'excitation des moteurs soit pour modifier la vitesse lors du fonctionnement en moteur, soit pour produire une tension supérieure à celle de la source d'alimentation lors du fonctionnement en gé- nératrice.