<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
ccSYS' DE TRANSMISSION ELI'RI(LIE PARTICDLIEBEMEMT APPLICABLE LA. TRACTION i3mo-#Ixù*Igoa .
Dans certaines applications, il est désirable que la puissance absorbée par une génératrice électrique entraînée par un moteur soit. maintenue aussi constante que possible. C'est souvent le cas lorsque le moteur est un moteur thermique et tout particulièrement dans la traction thermo-électrique par courant continu. Malgré les variations du courant absorbé par les moteurs de traction, soit pendant la mise en vitesse du train, soit suivant les accidents du profil,, la puissance demandée par la génératrice au moteur thermique ne peut, en effet,ni constituer pour celui-ci une surcharge qu'il est incapable de fournir, ni rester sensiblement en-deçà de la puissance qu'il peut donner.
La tension V et le courant I de la génératrice accouplée au moteur thermique doivent donc être liés par la relation VI = K
<Desc/Clms Page number 2>
En d'autres termes, la caractéristique extérieure de la génératrice doit se présenter sous forme d'une hyperbole équilatère. Il est évident que cette courbe se trouve limitée, d'une part par la saturation de la génératrice qui ne permet pas à sa tension de dépasser une certaine valeur sous peine d'échauffement exagéré des inducteurs, tandis que d'autre part, son courant ne peut excéder une certaine intensité.
Il stensuit que le fonctionnement idéal pour l'équipement d'une automotrice ou dtun tracteur thermo-électrique est donné par le diagramme représenté fig. i du dessin ci-annexé : démarrage sous courant maximum (fragment de droite A B)-fonctionnement sous puissance constante suivant l'hyperbole B C D - et sous tension constante (fragment de droite D F).
Dans la plupart des systèmes connus, les génératrices (ou agrégats "génératrices excitatrices") accouplées à des moteurs thermiques possèdent une caractéristique tension-courant telle que B G D, fig. 2. Deux points seulement B et D satisfont à la condition imposée de l'égalité entre les puissanoes de la génératrice et du moteur thermique.
Il est évident qu'un progrès important serait déjà réalisé si cette caractéristique,, au lieu de présenter une forme concave vers l'origine, était rectiligne entre les points B et D, mais qu'il serait plus intéressant encore d'obtenir une caractéristique concave vers le haut ayant pratiquement l'allure de la fig. i.
Le but essentiel de l'invention est de communiquer à la génératrice une caractéristique, entre certaines limites, rectiligne, ou mieux d'une forme concave vers le haut voisine d'une hyperbole équilatère - et de plus d'obtenir aux faibles tensions un fonctionnement à courant constant et aux fortes tensions un fonctionnement sous tension à peu près constante.
On sait que l'excitatrice dite à trois enroulements désignée par Ex, fig. 3, possède, en principe, sur ses inducteurs : un enroulement shunt s, dont la droite caractéristique se confond avec la partie rectiligne de la courbe de magnétisation
EMI2.1
!# 2f¯¯¯¯1¯tG¯¯ r 1
<Desc/Clms Page number 3>
un enroulement indépendant .± alimenté par un courant constant;
EMI3.1
un enroulement -a (appelé ici ampèremétrique) parcouru par le courant débité par la génératrice H, dont les inducteurs sont alimentés directement par l'excitatrice Ex.
Pour un point de fonctionnement M de l'excitatrice Ex, fig. 4, donnant une tension u = OL, les ampères-tours shunts sont L M, les ampères-tours indépendants sont M N et, par suite, les ampères-tours du troisième enroulement dit ampèremétr ique sont égaux et opposés à M N. Le fonctionnement de l'excitatrice Ex se règle toujours de faqon que les ampères-tours ampèremétriques fassent équilibre aux ampères-tours indépendants.
Le courant débité par la génératrice H est donc constant tant que l'excitatrice Ex n'est pas saturée. Ce courant diminue cependant quand le point de fonctionnement atteint la partie infléchie de la courbe de magnétisation, le courant débité n'étant plus alors représenté que par N' M1, au lieu de N' M'.
L'invention consiste,pour atteindre le résultat défini précédemment, à ajouter sur les inducteurs d'une excitatrice telle que décrite ci-dessus un quatrième enroulement, dit voltmétrique, dérivé aux bornes de la génératrice.
Si on raisonne comme dans le cas de trois enroulements, on verra que l'excitatrice, tant qu'elle ne sera pas saturée, jouira de la propriété de maintenir constante la somme des ampèrestours des enroulements ampèremétrique et voltmétrique, c'est-à- dire que aV + bI = K1, a, b et }CI étant des constantes.
Cette équation n'est autre que celle d'une droite. Il sera facile, par un choix convenable des constantes, de la faire passer par deux points B et D choisis d'avance.
Suivant l'invention, le démarrage sous courant constant (fragment de droite A B de la fig. 1), s'obtiendra en supprimant temporairement l'action de l'enroulement voltmétrique, l'excitatrice fonctionne alors suivant le diagramme de la fig. 4. Selon les cas, on pourra obtenir telle caractéristique désirée par simple réduction temporaire de l'action de l'enroulement voltmétrique.
Si la courbe de magnétisation de l'excitatrice s'inflé-
<Desc/Clms Page number 4>
cuit à un endroit bien choisi, la somme aV + bI cessant d'être une constante, la tension V de la génératrice ne croltra plus que très peu quand le courant débité I diminuera.
On a donc ainsi réalisé la caractéristique A B D F représentée par la fig. 5.
Suivant une disposition perfectionnée du système faisant l'objet de l'invention, il est possible de rendre la caractéristique entre B et D concave vers le haut et superposable pratiquement à une hyperbole équilatère.
Si la droite de l'inducteur shunt de l'excitatrice est plus fortement inclinée que la caractéristique de celle-ci, fig.
6, l'égalité des ampères-tours exige que aV + bI = NM = OA + SM; si q et p sont les coefficients des droites OM et OS, on a aV + bl = K2 + (p-q) u.
Si la génératrice principale n'est pas saturée, son courant d'excitation et la tension u de l'excitatrice sont proportionnels à la tension V et l'équation ci-dessus se transforme en a'V + bI = K2 qui est encore l'expression d'une droite.
Hais si la courbe de magnétisation de la génératrice est incurvée, le terme (p-q) u croît plus vite que la tension V et la caractéristique tension-courant s'incurve vers le haut. Pour qu'elle se superpose pratiquement à l'hyperbole équilatère idéale, on dispose du choix de l'inclinaison de la partie droite de la courbe de l'excitatrice, des ampères-tours de l'excitation indépendante et des nombres de spires des enroulements shunt et voltmétrique
La marche sous courant constant (A B) et sous tension pratiquement constante (D F) s'obtiennent comme dans la première dispos it ion.
Toujours suivant l'invention, il est possible de réunir les enroulements indépendant et shunt de l'excitatrice en un seul, appelé enroulement de commande . A cet effet, on connectera en série avec l'excitatrice la source alimentant l'enroulement indépendant et If enroulement de commande sera ainsi alimenté par la somme des tensions de l'excitatrice et de la source indépendante.
<Desc/Clms Page number 5>
Si les deux tensions ont été bien choisies, on obtiendra de cette façon une droite caractéristique A N, fig. 6, identique à celle qui représente dans les réalisations précédentes la somme des ampères-tours shunts et indépendants.
Il est souvent désirable que le système de transmission jouisse de la propriété, les réglages des circuits électriques restant inchangés, de réduire fortement la puissance demandée au moteur thermique quand la vitesse de celui-ci baisse légèrement.
Suivant l'invention, on peut doter de cette propriété le système décrit en employant comme source indépendante une petite dynamo shunt modérément saturée et entraînée à une vitesse de rotation égale ou proportionnelle à celle du groupe génératrice principale - moteur thermique. La tension de cette petite dynamo se réduisant ainsi beaucoup plus que proportionnellement à la vitesse, la droite AN de la fig. 6 se rapprochera sensiblement de l'axe des ordonnées tandis que la courbe de magnétisation de l'excitatrice, entraînée elle aussi par le moteur thermique, s'inclinera vers l'axe des abscisses. La somme des ampères-tours voltmétriques et ampèremétriques sera donc fortement réduite, d'où forte réduction de la puissance de la génératrice.
La petite dynamo shunt ne sera pas nécessairement une machine supplémentaire; on pourra se servir de la génératrice destinée à charger la batterie d'accumulateurs généralement ind ispen- sable pour l'éclairage, le démarrage du moteur thermique, etc...
Suivant l'invention, il est possible de rendre automatiquement la caractéristique du système indépendante de la température des divers enroulements des machines, en appliquant aux seuls enroulements inducteurs de l'excitatrice les artifices connus rendant les courants qui les parcourent sensiblement indépendants de la température. L'excitatrice du système décrit jouit, en effet, de la propriété de maintenir la somme aV + bI constante quelle que soit la résistance des inducteurs de la génératrice, sous la seule restriction que la saturation de l'excitatrice ne soit pas atteinte.
<Desc/Clms Page number 6>
On désire souvent que, pour des charges réduites, la vitesse du moteur thermique soit ralentie. On pourrait obtenir telle caractéristique nouvelle qu'on voudrait par un réglage ap- proprié des enroulements inducteurs de l'excitatrice.
Si on ne désire aux vitesses réduites qu'une approxi- mation moins précise, on peut se contenter d'intercaler une ré- sistance plus ou moins importante avec les électros de commande.
Les courbes que l'on réalisera ainsi seront encore voisines d'hy- perboles équilatères.
Si pour les diverses vitesses du moteur thermique lors de la marche avec ltaction de l'enroulement voltmétrique suppri- mée ou fortement réduite, on admet, au moment du démarrage du véhicule, le même courant dans l'enroulement de commande(en main- tenant constante la tension de la source indépendante la géné- ratrice débitera dans les moteurs de traction un courant indépendant de la vitesse du moteur thermique.
Pour démarrer rapidement le véhicule, il n'est donc pas nécessai- re pendant les premiers moments, de pousser à fond la vitesse du moteur thermique :cette manoeuvre peut être doucement progressi- ve, ce qui est préférable pour les organes du moteur.
Dans le système décrit, lors de brusques variations imposées au courant du circuit de commande, ou au courant débité par la génératrice, il peut se produire quelques oscillations.
Pour éviter celles-ci ou en réduire l'importance, on pourra, sui- vant L'invention, disposer dans les circuits inducteurs de l'exoi- tatrice des résistances ou des réactances mises judicieusement en série ou en parallèle avec les enroulements inducteurs de l'excitatrice.
Il est naturellement loisible, sans sortir du cadre de l'invention, de réaliser des applications du nouveau système au- tres que celle décrite ci-dessus.