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" Perfectionnements apportés aux moteurs électriques à courant continu, notamment à ceux pour la traction ". l'inventio est relative aux moteurs électriques à courant continu,, et elle concerne plus spécialement (parée que c'est en leur cas que son application paraît devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces moteurs,
Ceux destinés à la traction des véhicules, sur rail ou sur rou- te.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces moteurs plus souples, c'est-à-dire susceptibles de se prêter à d es gammes de vitesses plus étendues ou plus progressives, que jusqu'à pré- Sent..
Elle consiste, principalement, à diviser les conduc- teurs de 1*induit des moteurs du genre en question, en au moins deux groupes coagissant avec des collecteurs correspondants, 1,*ensemble étant tel qu'on puisse, notamment, en vue de faire varier la vitesse desdite moteurs, agir, non seulement, comme .,on l'a fait jusqu'à présent, sur la. tension aux bornes ou sur la valeur du. champ inducteur,, mais encore sur le nombre des
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conducteurs de l'induit.
Elle consiste, mise à part cette disposition principe le, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préfé- ronce en même temps, et dont il sera plus explicitement parle ci-après.
Elle vise plus particulièrement un certain mode d'ap- plication (celui ou on l'applique aux moteurs de traction), ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de pro duits industriels nouveaux, les moteurs du genre en question comportant application de ces mêmes dispositions, les élémenta spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les installa- tions, fixes ou mobiles, notamment les véhicules, pouvant com- prendre de s-emblables moteurs..
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indicatins
Les fig. 1 à 10, de ces dessins, sont des schémas de couplage d'un moteur à courant continu, par exemple pour la traction, établi conformément à l'invention, ces schémas étant relatifs aux diverses vitesses de marche de ce moteur.
Les fig. 11 à 17 sont des schémas d'un moteur du même genre, relatifs à la marche en récupération de ce même moteur.
Selon l'invention, et plus spécialement selon ceux de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réali- sation de ses diverses parties auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'établir un moteur à courant continu avec lequel on veut pouvoir obtenir une cer- taine gamme de vitesses, ce moteur étant destiné, par exemple, à assurer la traction d'un véhicule, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue, en se basant sur les considérations qui vont être préalablement exposées.
Jusque présent, pour obtenir,avec un moteur d e c e
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genre., une régulation des vitesses, on a procédé en agissant, d'une part, sur la tension aux bornes, et, d'autre part, sur le champ d*excitation.
La variation de la tension aux bornes d'effectué, tout au moins lorsque-1.on disposa de deux moteurs, en les couplant. en série, puis en parallèle, ce qui permet d'obtenir deux tensions de marche variant du simple au double, mais, pour graduer la tension entre ces deux valeurs extrêmes, il est né- cessaire devoir recoure à des résistances, dites de démarrage et de couplage qui absorbent une portion notable de l'énergie disponible.
La variation du champ s'effectue soit en agissant @ au l'excitetin mais on sa trouve limité par les inconvé- ni enta que. présente la saturation réduite, laquelle produit des. flash aux collecteurs en cas de surintensité, et, comme conséquence limite la valeur du couple de démarrage, soit en shuntant les inducteurs, mais ce mode de réglage donne lieu à des périodes d'équiilibrage assez: longues.
Pour remédier à ces inconvénients, l'invention intro- duit dans. le réglage de la vitesse, une nouvelle variable, constituée par le nombre des conducteurs actifs de l'induit.
On sait que le fonctionnement d'un moteur à courant continu obéit aux équations suivantes:
E=U-RaI-RI
E/Nn dans laquelle les lettres désignent:
E la force électromotrice aux bornes du moteur, @ le flux inducteur,
U la tension du réseau,
Ra la résistance interne du moteur,
R les résistances extérieures mises en jeu au moment du démarrrage
I l'intensité prise au réseau,
N le nombre de tours par seconde,
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n le nombre de conducteurs de l'induit,
C la valeur du couple moteur.
Jusqu'à présent, on ne pouvait jouer que sur E et x conformément à l'invention, on prévoit des moyens pour faire varier le nombre de conducteurs n, de sorte qu'on puisse, en combinant de façon appropriée les variations de n avec celles E et d'une part, obtenir une gamme de vitesses plus étendue et plus progressive que jusqu'à présent, et, d'autre part, ré- duire les pertes d'énergie dans les résistances R.
A cet effet, on divise l'induit en au moins deux en- roulements différents que l'on fait coagir avec deux collec- teurs correspondants, ces enroulements étant susceptibles d'ê tre utilisés ensemble: ou séparément.
On fait comprendre, à ces enroulements, soit le même nombre de conducteurs, soit, de préférence, des nombres de con- ducteurs différents, l'un d'eux comprenant par exemple 3p con- ducteurs et l'autre 2p conducteurs.
On peut, de cette façon, obtenir différents couplages, par exemple, un premier couplage, au moment du démarrage, pour lequel les conducteurs 3p et 2p sont en série,, de sorte que le moteur est l'équivalent de deux moteurs M1 et M2 en série, un deuxième couplage utilisant l'enroulement 3p M2 et un troisième couplage, pour les vitesses supérieures, utilisant l'enroulement 2p M1
En associant, à un moteur de ce genre, des moyens pro- pres à permettre de faire varier de façon convenable, pour ch1 cun des susdits couplages, le champ inducteur,et en ayant re-- cours, pour assurer le début du démarrage, à des résistances rhéostatiques telles que R, on peut obtenir une régulatin ex trêmement progressive de la vitesse, sur une gamme étendue, tout en réduisant au minimum les pertes d'énergie à travers les dites résistances-,
puisque celles-ci Bourrent n'intervenir que, pendant le début du démarrage, mais ne aont plus utilisées ul-
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térteuremant. le passage des vitesses s'opérant grâce à la va- riation combinée de n et de @ en outre, on peut éviter le shuntage des inducteurs.
Pour ce qui est des moyens propres à permettre de faire varier le champ inducteur, ces moyens peuvent avantageu- sement être réalisés, en divisant une partie au moins de l'en- roulement inducteur en autant d'enroulements élémentaires qu'en comporte l'enroulement induit ; dans le cas, par exemple, où 1*on prévoit une excitation aompound, le champ inducteur peut être obtenu, d'une part, à l'aide d'un enroulement shunt Sh, susceptible d'être réglé par l'insertion de résistances de ré-
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glage.
Rsh, et, d'autre part, à l'aide de deux enroulements sé- rie S1,S@ lesquels sont calculés en fonction des enroulements M1 et M2 et sont propres à être utilisés, soit en érie l'un avec l'àutre, lorsque les enroulements M1 et M2 sont eux-mêmes
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en série, soit a.épo.rément, en combinaison, respectivement;, avec les enroulements M1 et M2
Le démarrage et la montée progressive des vitesses
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pourra donc s.ohtenir, de cette manière, par le jeu des varia- tions. des. résistances.
R, des résistanceEL Rsh et d es changements da couplage des enroulements l4Tl Sl S2; on a représenté, sur les fig. 1. a. 10 du dessin, des schémas de fonctionnement d'un moteur conforme à l'invention-, moteur destiné, par exemple, à être monté sur un essieu de véhicule, voire à commander à la fois plusieurs: essieux.
Suivant cea schémas, le courant passe, au moment du
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3émâ,rrs,get dans l'ensemble des résistances R, dans les enroule- an.en.ta induits. Ml M2 couplés en s.érie, et dans les enroulements inàuateura a4ria Si z2 couplés eux-mêmes, en s.érie; une fraction du courant passa également dans l'enroulement shunt Sh, comme
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4*orclina;Lre; l'ensemble se comporte à ce moment comme un moteur muni de n = 5p conducteurs., et la première vitesse s'établit.
Pour augmenter la vitesse, on commence d'abord par
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ni.xa3.x3ue les résistances. R et augmenter les résistances Sh,
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comme d'ordinaire; on obtient ainsi, par exemple, trois vites- ses différentes (fig. 2 à 4).
On met alors- hors circuit l'enroulement M1 à 2p conduc teurs, de façon à n'utiliser que l'enroulement M2 à 3p conduc- teurs; en même temps, on met hors circuit l'enroulement S1 et on règle l'excitation ahunt de façon que le nouveau moteur ainsi obtenu (moteur à 3p conducteurs d'induit), donne une vitesse supérieure à celle du achéma de la fig 4.
Les vitesses suivantes sont obtenues par variation de l'excitation shunt (fig. 6 et 7).
Pour obtenir des vitesses encore supérieures, on rem- place les enroulements M2 et S2 par les enroulements M1 et S , ce qui permet d'obtenir un nouveau moteur à 2p conducteurs d'in duit, l'excitation shunt étant réglée en conséquence.
Enfin, les dernières vitesses, s'obtiennent par dimi- nution du champ inducteur shunt (fig. 9), puis, avantageusement, par diminution de l'excitation série, cette diminution s'effec.. tuant par shuntage sur résistance r. De cette manière, on réa- lise, pour la dernière vitesse, une prédominance de l'enroule- ment shunt sur l'enroulement série, ce qui permet d'obtenir une stabilisation immédiate de la vitesse.
Ces schémas, qui ne sont bien entendu donnés qu'à ti- tre d'exemple, montrent que l'on peut, à l'aide d'un seul mo- teur travaillant en réalité successivement comme trois moteurs différenta obtenir une régulation très progressive avec un haut rendement, puisque les résistances R n'interviennent que pen- dant le début de cette régulation, et qu'on a prévu aucun shun tage d'inducteurs. L'invention s'étendrait évidemment au cas de plusieurs moteurs couplés en série parallèle, afin d'augmenter encore l'étendue de la gamme des vitesses; elle s'étendrati aus- si au cas où l'on prévoirait un certain shuntage des inducteurs.
Si l'on désire, maintenant, dans le cas plus spécia- lement envisagé. d'un moteur de traction prévoir une récupéra- tion, on po.urra obtenir une nouvelle gamme de vitesses, sur pen-
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ta, en renforçant l'excitation de façon à produire une force électromotrice e supérieure à celle utilisée pour la marche en moteur
Comme, en effet, la relation U=E+Ra I+R I reste toujours établie pour U = Ctequelle que soit la valeur de E, le courant I deviendra négatif, ai on augmente E, et on obtien- dra alors un courant de récupération qui freine le véhicule;
en renforçant encore l'excitation, le freinage sera plus énergique et la vitesse diminueras
Les digéra acharnas tels que ceux représentés sur les fig.1 à 10 pourront donc être utilisés en récupération, à con- dition- de prévoir, pour chacun d'eux, des moyens pour augmenter la champ inducteur, par exemple le champ shunt ces moyens peu- vent être constitués., par exemple encore, par des résistances r1 Tenant shunter les réaistances Rsh (ces dernières pourraient également être mises hors circuit).
On a représenté, sur les fig. 11 à 17 des dessins, divers, schémas correspondant à des vitesses de récupération décrossantes il est aisé de voir que, l'interrupteur 1 étant fermé',,, les diverses, vite.saea de récupération obtenues avec lea- dits. schémes correspondent, respectivement, aux vitesses de mar- aha donnéea par les schémas 9,8, 7 etc. 3, tout en étant, bien en.tendu., différentes de ces dernières vitesses-.
Pour certaines des vitesses de récupération (fig. 13 à 15) on paut pré.voir un rêglage de l'excitation série par les résistance r
Un tel moteur donne donc lieu également à une gamme progressive de vitesses de récupération et permet d'obtenir un bon rendement en récupération, du fait qu'il travaille sous des variations de champ moins réduites que celles généralement pré- vues
Dans tout ce qui précède, on a envisagé le cas du moteur de traction: mais, bien entendu, l'invention est appli- cable à. toutes aortes de moteurs, tels que ceux pour machines-
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outils à vitesse variable, pompes aspirant des liquides de den sites différentes, treuils pour engins de levage, hélices pro- pulsives dans l'eau au dans l'air, etc.
L'invention permet, en résumé, d'établir des moteurs présentant, par rapport à ceux déjà existants, de nombreux avantages, notamment, celui de permettre d'obtenir une gamme de vitesses plus étendue et plus progressive, celui de permettre d'assurer des accélérations rapides, celui d'assurer une plus grande sécurité de marche, celui de travailler à plein rendement pour la plupart des régimes, celui de permettre d'éviter des pertea d'énergie impor- tantes dans les résistances de démarrage et de couplage, celui de permettre d'éviter les inconvénients générale- ment attribués au shuntage des inducteurs, et celui d'assurer une récupération avec un rendement élevé.
Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de aes modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant été plus spécia lament envisagéa; elle en embrasse, au contraire,toutes lea variantes.