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Disposition pour la récupération du courant dans les moteurs à charge menante.
On connait déjà un couplage de récupération de courant pour moteurs, dans lequel on intercale entre les moteurs ou groupes de moteurs, couplés en série lors de la récupération du courant, une résistance qui modifie la tension excitatrice en dépendance du courant d'induit.
Cette disposition suppose que dans la récupération de 'courant, on se sert d'enroulements excitateurs shunt, ou bien que des résistances sont couplées en série avec les enroulements excitateurs série, sans quoi le courant ex- citateur passant par ces enroulements serait trop grand et serait perdu pour la récupération. D'après l'inven- tion, on peut, tout en.se servant de moteurs shunt,
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réaliser une récupération très'avantageuse du fait que les enroulements excitateurs et la résistance de pont sont montés en parallèle entre eux, et qu'on intercale dans ce circuit une source de courant particulière, qui fournit le courant excitateur.
Les dessins ci-joints représentent un exemple d'exécution de l'invention pour un groupe de freinage à deux moteurs. m1 et m désignent les deux induits de mo- teur, hi et h2 les enroulements excitateurs de courant principal correspondants, w la résistance de pont, e désigne une machine excitatrice qui est intercalée entre les deux enroulements excitateurs. Cette machine excita- trice imprime au circuit formé par les parties h2,w et h1, un courant qui se superpose en même direction au cou- rant de freinage dans la résistance w. On obtient de cette manière la dépendance entre la chute de tension due à la résistance et le courant de freinage, de sorte que la valeur de la tension attribuée aux deux enroulements excitateurs est elle aussi modifiée.
Le couplage de l'invention comporte vis-à-vis d'autres couplages dans lesquels on se sert pour le frei- nage utile d'une machine excitatrice particulière, sur- tout l'avantage que le passage du freinage utile au frei- nage à court-circuit est au point de vue technique du couplage particulièrement simple, et que le moment de freinage et en conséquence la vitesse peuvent être réglés dans les limites requises par le seul changement de la résistance w, ce qui simplifie extrêmement l'ensemble du' processus de réglage et de commande, et en conséquence les dispositifs de commande,nécessaires à cet effet, tout en permettant en même temps de donner à la source de ten- sion excitatrice une tension aux bornes presque indépen- dante de la charge.
En raison de cette propriété de la source de tens,ion excitatrice on peut. employer à cet effet une
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batterie, et eu égard au faible besoin de surveillance et de contrôle;,de préférence une batterie alcaline, par exemple un accumulateur au nickel et au cadmium, qui com- porte en outre encore l'avantage de conserver sa charge même à de très basses températures.
La fig. 2 montre un exemple d'exécution de cet- te disposition. 1 désigne la voiture, dont les roues 2 et 3 sont actionnées par deux moteurs 4 et 5.8 dési- gne le contrôleur de marches, dont le cylindre de mise en circuit est représenté en développement dans la voiture; pour la clarté du dessin on n'a représenté que les garni- tures attribuées à deux positions de commande, à savoir pour la marche en couplage série des moteurs et pour le freinage utile. Il est évident qu'on peut encore disposer de manière connue une rangée d'autres garnitures attri- buées à d'autres degrés de marche ou de freinage.
Une batterie 9, de préférence un accumulateur au nickel et au cadmium, est couplée en commun avec une résistance 10 de manière que pendant le freinage avec récupération de courant, la batterie débite l'excitation des moteurs, ce courant excitateur passant en commun avec le courant de freinage par la résistance 10, de sorte que la chute de tension dépendant de l'intensité du courant de freinage influence dans la'résistance l'intensité du courant exci- tateur.
La disposition de l'invention permet de la ma- nière la plus simple d'employer les enroulements de champ, dont les dimensions.sont calculées comme enroulements sé- rie, directement pour l'excitation à l'état de freinage, dans laquelle la caractéristique d'une génératrice contre- compoundée est nécessaire, sans détruire dans la résistan- ce une partie excessive de force et perdre ainsi la récu- pération. Pour autant qu'un réglage du moment de freinage est nécessaire, ce réglage a lieu dans ce cas de manière. simple par conjonction et disjonction de parties de la @
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résistance. Les garnitures nécessaires à cet effet sont elles aussi omises sur les dessins afin d'en assurer la simplicité.
L'emploi de la batterie permet de se passer de parties rotatives additionnelles, telles que les compor- tent les convertisseurs employés dans des applications similaires, ce qui assure une simplification notable de la construction et une diminution de la surveillance et de l'entretien. De plus, er cas de montage ultérieur des nouveaux éléments, on s'assure l'avantage de pouvoir fa- cilement loger la batterie dans des espaces inutilisés quelconques. On peut employer dans ce but par exemple l'espace situé sous les sièges de la voiture, sans qu'il faille redouter une gène quelconque du public par un bruit, et en pareil cas les avantages de la batterie al- caline se manifestent tout particulièrement.
La batterie qui n'a besoin d'être parcourue que par le courant excitateur, peut donc être de construction très petite, légère et économique.
La source de tension excitatrice peut aussi être utilisée pour l'alimentation d'autres dispositifs au- xiliaires dans les voitures, par exemple de fermeture de- portes, de dispositifs d'aération, d'essuie-glace, de si- gnaliseurs, etc..., ce qui du fait que la tension normale de régime est beaucoup trop forte pour ces dispositifs, représente un progrès considérable. Comme la source de tension excitatrice est parcourue uniquement par le cou- rant excitateur, mais non pas par le courant de freinage, elle peut être petite, légère et économique. On peut aus- si employer par exemple un dynamoteur (convertisseur) comme machine excitatrice. Comme résistance w on peut employer la résistance de démarrage des moteurs.
Le cou- plage comporte aussi l'avantage qu'en cas de freinage à plusieurs degrés on peut choisir pour les premiers degrés une. valeur de résistance très élevée. De plus en cas de @
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manque éventuel de la machine excitatrice, il ne peut pas se produire de choc de courant dangereux, et on obtient en outre par suite de la réaction du courant d'induit sur l'excitation, un fonctionnement doux et sans chocs, même dans la permutation entre les divers degrés.
Le couplage récupérateur de l'invention peut être utilisé pour des commandes à charge menante de forme quelconque. Mais les avantages ci-dessus décrits se mani- festent de manière paticulièrement avantageuse dans les tramways et les trains rapides, ainsi qu'éventuellement dans les autobus électriques.
La batterie ci-dessus indiquée, ainsi que d'au- tres accumulateurs prévus pour d'autres fins, peuvent être chargés sans aucune consommation additionnelle d'é- nergie, du fait qu'ils sont employés comme résistance de démarrage dans certaines ou dans tous les degrés de dé- marrage. En pareil cas la batterie peut être montée en série avec des parties ou avec la totalité de la résistan- ce de démarrage, de la manière correspondant à la résis- tance totale requise dans le degré de démarrage en ques- tion. Dans une semblable disposition, le couplage en parallèle de résistances peut permettre de réaliser une approximation du courant partiel passant par l'accumula- teur, à l'intensité de courant de charge admissible.
On se sert dans ce but de manière particulièrement avantageu- se d'accumulateurs alcalins, car ces accumulateurs ne sont pas endommagés même avec de très fortes intensités de charge, ce qui permet de se passer dans la plupart des cas d'une égalisation de l'intensité de courant de charge.
Une semblable batterie comporte en outre l'avantage de nécessiter peu de surveillance, qui peut faire partie sans difficultés de la surveillance et de l'entretien né- cessaires pour les voitures, de sorte qu'on évite un con- trôle particulier de la batterie d'accumulateurs. Lors du contrôle mensuel usuel des voitures, la batterie peut
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être rechargée d'eau et lors de la révision générale qui a lieu d'ordinaire tous les deux ans, elle peut être la- vée de la manière connue. Dans ce cas on s'assure aussi l'avantage de pouvoir laisser les voitures au repos pen- dant un temps quelconque, sans qu'il soit nécessaire d'en- tretenir particulièrement la batterie.
Pour la conjonction de la batterie dans le cir- cuit des résistances de démarrage, dans le but de la char- ger, on se sert avantageusement d'un interrupteur de char- ge qui commande la conjonction en dépendance de la tension de la batterie. Comme la tension de la batterie est sous la dépendance de l'état de charge, on évite ainsi de ma- nière sûre une surcharge de la batterie, surcharge à la- quelle la batterie alcaline mentionnée est du reste très peu sensible.
La fig. 3 représente un exemple d'exécution de cette disposition. Il désigne la motrice, dont les roues 12 sont actionnées par un (ou plusieurs) moteur, 13.
14 désigne une prise de courant, 15 le contrôleur de marche, qui permet de commander le moteur à l'aide de la résistance de démarrage 15. 17 désigne un commutateur de charge qui permet d'intercaler comme résistance de dé- marrage, devant le moteur, par exemple au lieu de la partie de résistance 61, une batterie 18, qui est prévue pour des circuits auxiliaires et secondaires, par exemple l'ex- citation des moteurs de marche, notamment dans les degrés de freinage, ainsi que pour l'alimentation-d'appareils au- xiliaires, de dispositifs de frein, de signaliseurs, etc..
Dans de nombreux cas il peut suffire de prévoir, au lieu d'un semblable dispositif de charge automatique, en plus d'un potentiomètre attribué à l'accumulateur, un simple interrupteur de charge à commande manuelle. Pour pouvoir s'en tenir à une batterie aussi petite que possi- ble, le chargement peut aussi se faire de manière que dans des degrés déterminés, par exemple les premiers degrés de
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démarrage à résistance, la batterie soit constamment en circuit, tandis que le contrôle de la conjonction, contrô- le dépendant de la tension, ne se produit qu'avec des de- grés de démarrage plus élevés.
Dans les réseaux qui sont alimentés d'après le système à'trois conducteurs, et dans lesquels il peut en conséquence exister une polarité différente à l'amenée de courant, on prévoit de préférence un commutateur ou permu- tateur particulier, qui rétablit toujours automatiquement et de manière exacte, les connexions polaires de la batte- rie. De plus la batterie peut aussi être connectée comme source de courant aux moteurs de marche, de sorte qu'il est possible de faire avancer les voitures à faible vites- se sans amenée de courant particulière, ce qui peut repré- senter un avantage notamment pour des manoeuvres sur des rails ne comportant pas de ligne de marche.
L'utilisation de ce procédé de chargement comporte des avantages parti- culiers, notamment dans les voitures de tramways électri- ques et les autobus, car par suite du démarrage fréquent il faut détruire sans être utilisée une quantité relative- ment grande d'énergie, qui toutefois peut être employée grâce à la présente invention, et de plus la chaleur engen- drée dans les résistances est également diminuée.
Les couplages à freinage utile ci-dessus décrits, notamment en combinaison avec une batterie comme source.de courant excitateur, assurent des possibilités de couplage particulièrement avantageuses lorsqu'on se sert d'enroule- ments excitateurs en plusieurs parties, ou pourvus de déri- vations. En pareil cas on peut, avec des enroulements ex- citateurs en plusieurs parties, coupler en parallèle entre elles les diverses parties d'enroulement pendant le proces- sus de freinage utile, de sorte qu'il faut, pour l'excita- tion, une tension notablement plus faible.
Mais ceci est particulièrement important pour la raison que les batteries d'accumulateurs comportent, pour un même débit en watts-
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heures, moins d'encombrement et moins de poids, et sont en outre d'autant plus économiques, que la tension est plus faible et que l'intensité est plus grande. Dans certaines conditions il peut être avantageux de ne connecter à la source de tension qu'une partie des enroulements excita- teurs, Le couplage peut aussi être établi de manière à engendrer dans une partie d'enroulement un champ agissant contre le reste de l'enroulement.
Le couplage mutuel des parties d'enroulement comporte alors trois possibilités, dont chacune comporte pour des utilisations données des avantages particuliers, à savoir que la source de tension excitatrice est parcourue par le courant de freinage dans le même sens ou dans-le sens opposé, ou n'est pas du tout parcourue par ce courant. Ces trois possibilités de cou- plage sont représentées sur les fig. 4,5 et 6. Dans tou- tes ces figures, 21 désigne les induits de moteur, 22 et 23 les enroulements excitateurs partiels, 24 la sour- ce de tension excitatrice. Les formes d'exécution d'après les fig. 4 et 6 comportent l'avantage que les enroulements sont toujours couplés entre eux dans le même sens, de sorte qu'on peut employer tout enroulement pourvu d'une dériva- tion.
La forme d'exécution d'après la fig. 5 nécessite il ,est vrai une séparation des deux enroulements au point de vue de la connexion, mais permet l'emploi d'une source de courant particulièrement petite.
Le couplage de la fig. 6 se prète particulière- ment au montage ultérieur dans des moteurs qui sont établis avec une dérivation, par exemple en tenant compte de la possibilité d'un affaiblissement du champ, ce qui est rela- tivement fréquent notamment dans les moteurs de tramways.
Ce couplage peut aussi être agrandi de manière simple à des groupes de freinage à deux moteurs, et la fig. 7 montre un exemple d'exécution dans lequel on se sert d'une seule ma- chine excitatrice. Dans de semblables moteurs, la dériva- tion de champ se trouve le plus souvent au milieu de la @
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bobine, de sorte qu'en se servant des couplages indiqués ci-dessus, on obtient un enroulement contrecompoundé très robuste, qui a pour résultat une forte augmentation du moment de freinage avec une vitesse décroissante. Cette caractéristique est avantageuse notamment pour le fonc- tionnement de voitures qui roulent principalement en pa- lier, car elle permet de se tirer d'affaire avec un seul degré de freinage.
Pour des pentes variables on peut se servir de plusieurs degrés de freinage de la tension exci-. tatrice, ou de l'intercalation graduelle d'une résistance devant l'enroulement excitateur. Dans les moteurs qui travaillent en marche à freinage utile longue et forte, par exemple les moteurs de commande de funiculaires, on peut s'assurer contre un emballement de la voiture en cas d'inattention de service, du fait que l'effet de contre- compoundage est diminué par exemple en couplant des résis- tances en parallèle à la partie de bobine fonctionnant comme enroulement de contrecompoundage. Avec des enroule- ments de champ à dérivations asymétriques, ce résultat peut aussi s'obtenir du fait que la plus grande partie de la bobine est attribuée à l'excitation.
Le couplage de freinage de l'invention pourra toujours, dans les commandes de voitures, être combiné avec un affaiblissement de champ pour le service, et il sera en pareil cas avantageux d'employer comme enroulement de con- trecompoundage à la partie d'enroulement restant privée de courant dans la marche avec affaiblissement de champ, qui est l'enroulement excitateur, l'autre partie d'enroulement.
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