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" MOTEUR THERMO-ELECTRIQUE- "
La présente invention concerne les systèmes moteurs utilisés dans les véhicules auto-mobiles dans lesquels le moteur primaire entraîne une généra- trice qui, à son tour, alimente électriquement'les moteurs du véhicule.
Dans les systèmes de ce genre, il est de technique courante d'u- tiliser comme moteur primaire un moteur à combustion interne, et, dans ce cas, la puissance maxima du moteur principal est obtenue lorsqu'il tourna à sa vites- se mormale àpleine admission. La charge du moteur mécanique est déterminée par les caractéristiques externes de la génératrice qui lui est accouplée. Comme
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le moteur principal fournit pratiquement une puissance mécanique constante pour tout réglage particulier de l'admission, il convient que dans ses limitas de variations de tension et de courant, la génératrice absorbe une.puissance mécanique pratiquement constante.
Une telle génératrice utilisera la pleine puissance que peut fournir le moteur principal dans les limites de fonctionnement du système.
L'invention a pour objet une générateur de puissance pour vehi- cules auto-moteurs dans lequel un moteur primaire entraine une génératrice dont les caractéristiques électriques sont telles que le moteur fonctionne pratiquement à puissance constante pour tout réglage particulier de l'admis- sion.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif, et; dans lesquels:
La Fig.l est une vue schématique d'un dispositif générateur pour véhicules auto-moteurs utilisant la présente invention.
La Fig.2 est une vue schématique d'une modification du disposi- tif représenté à la Fig.l.
La Fig.3 est une courbe montrant la caractéristique externe des
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générahteurs des Fig 1 et 2.
Le dispositif de la Fig.l comprend un moteur primaire 10, tel qu'un moteur à combustion interna, accouplé mécaniquement à un générateur élec- trique 11 et à une excitatrice 12. Le moteur primaire 10 est d'un. type fonc- tionnant à vitesse constante et la puissance constante développée par le moteur primaire pour une charge particulière peut titre représentée par une courbe don- nant la tension de la génératrice en fonction du courant) cette courbe, repré- sentée à la Fig.3 est une hyperbole équilatère A-B.
Pour que la génératrice puisse utiliser la puissance maxima que peut fournir le moteur primaire, il est nécessaire que la caractéristique externe de la génératrice corresponde à l'hy- perbole équilatère A-B qui représente la caractéristique du fonctionnement du moteur primaire pour la pleine admission et vitesse constante*
Dans le système conforme à l'invention, la caractéristique du générateur correspond très exactement , dans les limites de fonctionnement du
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du générateur dans toutes les conditions de chargera la caractéristique de fonctionnement à puissance constante du moteur primaire.
On obtient cette ca- ractéristique en utilisant une disposition des excitations soit du générateur, soit de l'excitatrice, dans lequel les noyaux polaires sont divisés en portions magnétiquement séparées suivant un plan perpendiculaire à l'axe de l'induit, et en prévoyant sur l'une des portions de chaque pôle des enroulements d'excita- tion série différentiels connectés en série avec le circuit du générateur. Cet- te construction dans laquelle les pâles sont divisés transversalement à l'axe de l'armature, permet une distribution uniforme et symétrique du flux autour de l'axe de 1'armature, ce qui facilite la commutation, at en même temps permet de faire varier le flux de la manière désirée en fonction des variations du cou- rant de charge du système.
La caractéristique du générateur utilisé par l'in- vention est représentée à la Fig.3 comme l'indique la courbe C-D, Les courbes A-B et C-D montrent que le générateur utilise le maximum de puissance du moteur primaire dans les limites de fonctionnement du systèmes.
Dans la disposition représentée à la Fig.l, le générateur 11 est pourvu d'une armature lla et d'un système inducteur comprenant l'enroulement d'excitation principal 13 connecté directement aux bornes de l'induit de l'ex- citatrice 12. L'excitatrice 12 est pourvue de pôles divisés, transversalement à l'axe de rotation, en portions 14 et 15. Cette séparation peut être obtenue au moyen d'un entrefer, d'une feuille de matière non magnétique ou par tout autre moyen permettant de séparer magnétiquement les deux parties de chaque pôls.- Sur ces pôles sont disposés des enroulements d'excitation indépendante 16 entourant les deux parties 14 et 15 et excités par une'batterie 17 connectée en série ave l'enroulement 16 par L'intermédiaire d'une résistance variable 18.
Cet enroule- ment fournit une excitation suffisante pour saturer l'expansion polaire 15 et laisser non saturée l'expansion polaire 14. En plus des enroulements d'excita- tion 16, l'excitatrice est pourvue d'enroulements 19 et 20 connectés en série avec le circuit de la génératrice. Les enroulements 19 agissent sur les por- tons de pôles 15 en sens inverse des enroulements d'excitation principaux et sont calculxs pour compenser exactement leur effet au point de fonctionnement Y de la Fig.3 A partir de ce point, si le courant de charge du générateur aug- mente encore, l'enroulement 19 sature les portions 15 des pôles en sens inverse Les enroulements série 20 entourent seulement les portions 14 et agissent dans
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le marna sens que les enroulements d'excitation principaux,
les effets combines de ces deux excitations étant suffisants pour saturer les 'portions polaires 14 pour des courants supérieurs au courant correspondant au point Y de la Fig.3.
L'importance de ces enroulements série varie avec le courant absorba par la charge représentée par le moteur de traction 21.
Le noyau magnétique de l'induit est divisé en deux portions dis- tinctes au moyen d'un intercalaire non magnétique 23 séparant magnétiquement les deux portions de l'armature* Cet intercalaire sert à réduire l'importance des flux de fuite lorsque les portions 14 et 15 des expansions polaires sont de polarités différentes. Il tend à confiner le flux suivant des trajets bien dé- terminés à travers l'armature, pour toutes les conditions d'excitation.
La charge de la batterie 17 est obtenue en plaçant celle-ci aux bornes de l'induit 22 de l'excitatrice 12, en série avec un enroulement auxi- litire 24 prévu sur la générateur 11. Cet enroulement 24 fournit aussi une par- tie de l'excitation du générateur. On prévoit un relais différentiel 25 de ma- nière à ne fermer le circuit de charge de la batterie 17 que lorsque la tension de l'excitatrice est supérieure à la tension de la batterie.
En fonctionnement du dispositif montré à la Fig.l, lorsque la charge du générateur 11 constituée par le moteur de traction 21 est mise en circuit en vue de démarrer le véhicule, le courant fourni par le générateur est élevé et la tension est basse. Cette condition correspond à un point marqué X de la Fig.3. Dans cette condition, les portions 15 de l'inducteur 12 sont satu- rées par les enroulements série 19 en sens opposé du flux que tendent à produi-' re les enroulements 16. Lorsque le véhicule démarre, le courant de chargede la génératrice diminue, son effet sur 1'enroulement série 20 diminue et les por- tions 14 des pôles se désaturant.
Les autres portions 15 des pbles se désatu- rent également et les flux décroissent légèrement. Lorsque le courant continue à décroîtra, l'effet des enroulements d'excitation différentiels 19 décroît graduellement jusqu'à atteindre un point de fonctionnement Y de la Fig.3 où les enroulements d'excitation différentiels série compensent l'effet des en- roulements d'excitation séparés 16 dans la partie 15 des pilles de l'excitatrice la- En ce moment, le flux inverse dans la portion 15 des pales est réduit à zé- ro. Pour une nouvelle diminution du courant, la tension de l'excitatrie aug- mentera beaucoup moins.rapidement que pendant la partie principale de la courbe
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de fonctionnement.
Les enroulements séries d'excitation protagonistes 20 sont prévus pour obtenir une tension plus faible d'excitatrice) lorsque la charge est nulle. Comme le flux des portions compound cumulatives 14 des paies de l'excitatrice est produit, en partie seulement par un enroulement série, il est évident que cet enroulement devra comporter un petit nombre de spires.
Par conséquent, à charge nulle, lorsqu'il n'y a pas d'ampère tours série, le flux total est inférieur au flux d'une machine qui n'aurait pas d'enroule- ments protagonistes-, et par conséquent la tension à charge nulle sera moin- dre. Pour une charge nulle du générateur, les portions 15 sont saturées par l'enroulement 16 et sont traversées par des flux de même direction que les flux traversant les portions 14 des pôles- L'excitatrice est proportionnée,' de manière à fournir aux enroulements 13 et 24 du générateur 11 les tensions appropriées pour que, dans les limites de fonctionnement normal de la géné- ratrice,
les points de fonctionnement se placent antre X 'et Y sur une carac- téristique externe C-D se confondant avec la courbe de fonctionnement à puis- -sance constante A-Bdu moteur primaire.
Dans la fig.2 il est représenté une autre disposition du système moteur donnant les caractéristiques Tension-Courant désirées pour la généra- trice. Sous cette forme de l'invention, la génératrice ,et non l'excitatrice, est prévue avec des enroulements série différentiels et cumulatifs polaires d'excitation semblables à ceux représentés sur l'excitatrice de la Fig.l.
Sous cette forme modifiée, 10 représente le moteur primaire, 26 la génératrice et 27 l'excitatrice' L;'excitratrice 27 est munie d'une armatrue 27a et d'un anroulement d'excitation séparé 26. La génératrice 26 est réali- sée d'une manière semblable à l'excitatrice 12 de la Fig.l. les champs polai- res de la génératrice sont divisés transversalement par rapport à l'axe de la génératrice,an portions 29 et 30. L'enroulement excitateur principal 31, ainsi que l'enroulement auxiliaire 24 de charge de la batterie sont disposés pour exciter les deux portions de chaque pôle et sont connectés à l'emmature de l'excitatrice 27. Les enroulements d'excitation série différentiels 32 et les enroulements d'excitation série cumulatif 33 sont disposés sur les por- tions polàires 29 et 30 respectivement.
La section de la portion polaire 29 est suffisamment' faible pour permettre la saturation par les enroulements principaux d'excitation 31 et 24, et aussi par les enroulanents d'excitation différentiels 32 après qu'ils ont équilibrés le flux principal, et la section
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desa portions polaires 30 est telle que la portion 30 sera saturée par les champs combinés principal et cumulatif pour les condittions de lourde charge.
L'armature 34 de la génératrice 26 est munie d'un enroulement de n'importe quel type série ou multiple, suivant l'effet désiré, et le noy'u magnétique est divisé par un espace transversal non magnétique 35 qui sert à confiner le flux dans l'armature et à réduire un flux circulant antre les portions des p les. Le circuit de charge de la génératrice comprend les enrou- -lements d'excitation 32 et 33 et le moteur de traction 21. Le circuit de charge de la batterie est le même que celui de la Fig.1 et les mêmes parties ont été désignée avec les marnes références.
Les caractéristiques du système moteur représenté Fig.2 peuvent être représentées par une courte caractéristique semblable à celle se rappor- tant à la Fig.3 et représentée Fig.3.
Dans cet arrangement l'excitation du champ principal 31 de la gé- nératrice 26 reste pratiquement constante, étant donné qu'elle est fournie par l'excitatrice 27 entraînée à vitesse constante pour n'importe quel couple développé par le moteur primaire et excitée séparément par une source à ten- sion constante. Lorsque une charge maximum est fournie par la génératrice au circuit de charge, commeau démarrage du véhicule, le courant des enroule- ments séries est maximum et les portions polaires 29 de la génératrice sont saturées par les enroulements d'excitation série 32 en opposition des enrou- lements polaires excités séparément 31 et 24. Ces conditions correspondent à l'extrémité inférieure de la courbe C-D représentée en X.
Lorsque le véhicule démarre et que la charge diminue, les cou- rants Série diminuent et l'effet des enroulements 32 d'excitation différen- tiels est réduit , ce qui a pour résultat de réduire la saturation des por- tions 29.
Lorsque le courant série décroît la caractéristique suit la por- tion X-Y de la courbe C-D. Au point Y, l'effet des enroulements d'excitation différentiels 32 est aépassé par les enroulements 31 et 24 d'excitation sé- parée, et à toute diminution consécutive du courant de charge correspondra une augmentation de tension proportionnellement plus faible.
Dans ce cas, comme dans la modification de la Fig.l, le champ séria cumulatif est prévu de manière à réduire la tension produite à vide
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quand seul l'enroulement principal d'excitation est excité.
Il apparaîtra donc que chaque modification représentée Fig.1 et 2 prévoit une caractéristique tension-courant de la génératrice oorrespondant étrcitement avec les caractéristiques de puissance maximum du moteur primaire et utilise effectivement la puissance du moteur primaire pour tous les cou- rants et tensions de la génératrice.
De ce qui précède, il aparaît que l'invention couvre un système moteur pour véhicules auto-moteurs dans lesquels un moteur primaire entraîne .une génératrice de manière à alimenter les moteurs de traction connectés aux axes des véhicules de telle manière que la génératrice charge pratiquement le moteur primaire à la puissance maximum par tous les courants et tensions ré- sultant du fonctionnement du système.
Bien que l'invention ait été décrite spécialement pour un Néhi- cule auto-moteur, elle n'est pas limitée à cette application spéciale et peut couvrir toute modification réalisable par l'homme de l'art s'en inspirant.