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"EQUPPEMENT DE TRACTION ELECTRIQUE POUVANT ETRE COUPLE EN SERIE
ET EN PARALLELE AVEC UN EQUIPEMENT ANALOGUE" .
Les chemins de fer électriques à courant continu sont alimentés sous une tension élevée afin de réduire la section des lignes de distribution et d'augmenter l'espacement des sousstati ons .
L'emploi de cette tension élevée ne présente pas d'inconvénient pour les moteurs puissants qui équipent les grosses locomotives mais il augmente le poids spécifique et l'encombrement des moteurs de puissance relativement faible qui entraînent les automotrices et les locomotives légères.
Cet effet nuisible est surtout marqué si on adopte un schéma de couplage qui applique une tension élevée aux bornes des moteurs : l'obligation de commuter sous une tension élevée; conduit alors à donner au collecteur des dimensions supérieures
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à celles qu'il aurait pour la puissance imposée, dans les conditions courantes de la construction électrique. L'exagération des dimensions du collecteur a une répercussion fâcheuse sur les poids des autres organes.
Les moteurs de faible puissance qui doivent fonctionner sous tension élevée sont nécessairement plus lourds et plus encombrants que les moteurs équivalents soumis à une tension plus basse:
II y a donc intérêt à réduire la tension appliquée à chaque moteur de traction; ce résultat peut âtre obtenu en connectant en permanence en série tous les moteurs d'une même voiture ou d'une même locomotive.
L'équipement qui en résulte présente toutefois l'inconvénient de ne permettre qu'un seul couplage des moteurs, donc de perdre une énergie relativement importante dans les résistances de démarrage et de donner une seule vitesse de marche économique avec pleine excitation des moteurs.
On peut remédier à cet inconvénient quand l'automotrice ou la locomotive légère fait partie d'un train à unités multiples c'est-à-dire d'un train qui comprend plusieurs véhicules moteurs identiques. Il suffit de combiner entre eux les équipements des véhicules moteurs qui entrent dans la composition du train, de les coupler successivement en série et en parallèle de manière à soumettre à différentes tensions les moteurs d'une même automotrice ou locomotive.
Le système qui fait l'objet du présent brevet permet de coupler électriquement deux véhicules moteurs incorporés à une Blême rame. Il ne nécessite qu'un seul conducteur pour assurer le transport du courant de traction entre les deux véhicules conjugués. Par l'intermédiaire de ce conducteur les équipements des véhicules accouplés peuvent être connectés en série et démarrés jusqu'au retrait complet des résistances installées sur chacun des véhicules accouplés.,Après avoir été démarrés en couplage série les deux équipements conjugués peuvent être démarrés en couplage parallèle.
Pendant le démarrage en parallèle
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de même que dans le fonctionnement normal en couplage parallèle, l'alimentation de chaque équipement conjugué se fait directement par sa prise de courant propre sans que le conducteur de connexion ait à intervenir. Le passage du couplage série au couplage parallèle s'opère en conservant le couple de tous les moteurs de traction faisant partie des équipements conjugués..
Un véhicule moteur équipé ccmne il est décrit ci-après peut aussi démarrer directement et isolément sous la tension de la ligne de distribution, en supposant bien entendu que ses résis- tances de démarrage aient' été prévues en conséquence. Cette propriété permet de constituer des trains composés d'une ou plusi eurs paires de véhicules moteurs conjugués et de les scinder en un certain point de leur parcours en unités indépendantes comportant un seul véhicule moteur.
La fig. 1 des dessins ci-annexés représente, à titre d'exemple, le schéma d'équipement d'un véhicule comportant quatre moteurs,suivant l'invention :
11' 12' 13' 14' sont les induits des moteurs.
E1' E2' E3' E4' sont les inducteurs des moteurs.
W1' W2'--, Wk'--, Wn-1' Wn' sont les résistances de démarrage.
K est le tambour de l'inverseur du sens de marche représenté dans la position qui commande le sens. de marche avant.
L est un contacteur de ligne.
A' B et 0 sont des contacteurs de couplage.
R1' R2'--, Rk'--, Rn-1' Rn' sa nt des contacteurs d'élimination des 'résistances.
P est la fiche d'accouplement d'un c#ble D qui assure le transport du courant de traction entre deux véhicules moteurs conjugués..
La fig. 2 est un tableau donnant l'ordre d'enclenchement et de déclenchement des contacteurs précités . Suivant un mode de représentation connu, les colonnes de ce tableau sont affectées aux différents contacteurs de l'équipement et les lignes sont relatives aux combinaisons successi-
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vement réalisées par l'équipement : série, parallèle - avec période de transition. Si une case du tableau porte une croix, cela signifie que le contacteur désigné en tête de colonne est fermé dans la combinaison de la ligne correspondante. Si la case est vide cela veut dire que le contacteur est ouvert.
La fig. 3 représente les circuits réalisés par les équipements de deux véhicules moteurs T et T'accouplés dans une même rame. Sur cete figure on a supposé que les inverseurs du sens de marche (non représentés) se trouvaient dans la position qui commande la marche du train dans le sens avant du véhicule T.
Ce sens est le sens de marche arrière pour le véhicule T'.
Sur toutes les figures les mêmes lettres de référence désignent les mêmes éléments ou organes.
Un asservissement approprié assure le fonctionnement simultané des contacteurs homologues des deux équipements con- jugués; c'est-à-dirc que les contacteurs désignés par la même lettre se ferment et s'ouvrent en même temps sur le véhicule T et sur le véhicule T' . On connaît différents moyens d'obtenir ce résultat ; parexemple, s'il s'agit de contacteurs à commande séparée, électromagnétique ou électropneumatique, on peut connecter en parallèle les bobines d'excitation des contacteurs homologues à l'aide de conducteurs d'asservissement allant du véhicule T au véhicule T'.
Quel que soit le moyen employé pour obtenir le fonctionnement simultané des' contacteurs homologues, pour démarrer les véhicules T et T', on commence par enclencher simultanément les contacteurs L et Il et les contacteurs B et B' ,
Le courant de traction capté par la prise F du. véhicule T traverse sur ce véhicule les inducteurs E1' E2' E3, des moteurs, puis leurs induits I1' I2' I3' I4 et toutes les résistances de démarrage Wn à W1 pour'arriver à la fiche d'accouplement P.
Il passe alors du véhicule T au véhicule T' par l'intermédiaire du conducteur D disposé le long du train, entre sur le véhicule T' par la fiche d'accouplement P' et parcourt
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successivement sur ce véhicule l'ensemble des résistances de démarrage W'1 à vine les induits Il 1-' I'3' 1' 2' 1' 1 des moteurs et leurs inducteurs E1 1, E' 2' E' 3' E' 4 avant de gagner la terre, p8le négatif de la distribution.
Bien que la prise de courant F' du véhicule T' soit en service et que le contacteur L' soit enclenché, cette prise de courant F' ne capte aucun courant sur la ligne parce que le contacteur 0' est ouvert.
Le démarrage des véhicules T et T' se poursuit par le retrait simultané et progressif des résistances de démarrage installées sur chacun d'eux. Le tableau de la fige 2 permet de suivre le fonctionnement des contacteurs R1' R2' --, Rk, --, Rn-1, Rn et de leurs homologues R' 1' R1 2' -, R1 k' --, R'n-1.
R'n qui éliminent respectivement les résistances de démarrage W1 à Wn et W' 1 à W' n.
L'enclenchement simultané des contacteurs Rn et R'n marque la fin du démarrage en couplage série, il s'accompagne de la fermeture simultanée des contacteurs A et A' afin de préparer, dès cette position, le passage en couplage parallèle,.
Quand les contacteurs Rn et R' n, A et A' sont enclenchés on'peut, ou bien rouler indéfiniment avec les deux équipements couplés en série,toutes résistances étant éliminées, ou bien continuer le démarrage avec les deux équipements couplés en parallèle.
Si on désire coupler les deux équipements conjugués en parallèle, on commence par ouvrir les contacteurs B et B' afin que les contacteurs A et A' assurent seuls l'interconnexion électrique des deux équipements. On ouvre en même temps les contacteurs Rn et R'n qui court-circuitaient les résistances de démarrage.
Le changement du couplage comporte un second cran de transition au cours duquel on ferme simultanément le contacteur 0 et son homologue 0'-. Le schéma réalisé au second cran de transition dérive de celui obtenu dans la transition de couplage connue sous la dénomination de méthode du pont.
Sur le véhicule T le courant capté à la ligne parcourt
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successivement la série des moteurs et toutes les'résistances de démarrage Wn à sur le véhicule T' le courant capté traverse toutes les résistances de démarrage W' 1 à W' n avant de passer par la série des moteurs. Le contacteur A, les fiches d'accouplement P et P', le câble de connexion D et le contac- teur A' établissent une liaison d'équilibre entre les deux équipements conjugués. Par l'intermédiaire de cette liaison, le noeud de connexion entre la série de moteurs et les résistances de démarrage est maintenu à la même tension sur le véhicule T et sur le véhicule T' . On sait que ce schéma jouit de la propriété de conserver le couple de tous les moteurs de traction en jeu.
Il en résulte que l'effort de traction développé par les deux véhicules accouplés ne se trouve pas diminué pendant la transition du couplage en série au couplage en parallèle.
La première position de démarrage en couplage parallèle est obtenue en ouvrant les contacteurs A et A'.
Le démarrage en couplage parallèle se poursuit en éliminant simultanément et progressivement les résistances de démarrage W1 à Wn et W1 1 à W1 n des deux équipements accouplés.
Cette élimination est opérée par les contacteurs R1' -- , Rk' - , Rn et par les contacteurs homologues R' 1' -, R' k' -- , R' n dans l'ordre représenté au tableau de la fig. 2.
Quand l'élimination est terminée, les contacteurs Rn et R' n restent fermés.
Pendant le couplage en parallèle chaque équipement accouplé est alimenté par sa propre prise de courant F, F' et le câble de connexion Dn'est plus en service.
Quand le sens de marche du train est inversé, l'équipement du véhicule T joue le rôle de l'équipement du véhicule T' et inversement; entre autres, pendant le fonctionnement en couplage série, l'alimentait, on des équipements conjugués s'opère par l'intermédiaire de la prise de courant F' du véhicule T' tandis que le courant de traction retourne à la terrc par le véhicula T. Le changement des rôles est réalisé par l'inver- -seur du sens de marche .
A cet effet, celui-ci effectue non
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seulement les cominaisons habituelles à ce genre d'appareil., mais en plus, dans la position qui commande la marche en avant, il connecte le contacteur L ou 16, avec le circuit des moteurs en même temps qu'il relie le contacteur C ou C' à la terre et dans la position qui commande la marche en arrière, il connecte le contacteur L ou L'avec le contacteur C ou C' en même temps qu'il met directement à la terre l'un des pôles du circuit des moteurs.
En résumé, l'équipement de traction qui fait l'objet de ce brevet peut être couplé en série et en parallèle avec un équipement analogue. Pendant le passage du couplage en série au couplage en parallèle, l'effort de traction exercé par les deux véhicules accouplés ne se trouve pas diminué.
L'invention qui vient d'être décrite est susceptible d'être astiquée sous d'autres formes que celle représentée sur les dessins. Au lieu de comporter quatre moteurs couplés en série d'une façon permanente, l'équipement peut avoir un nombre quelconque de moteurs couplés d'une façon permanente en série, en série parallèle ou en parallèle.
Au lieu d'avoir ses moteurs couplés d'une façon invariable, l'équipement peut les coupler successivement en série, série parallèle et parallèle. A titre d'exemple, on peut appli- quer l'invention à un équipement comprenant quatre moteurs qui peuvent être couplés entre eux de différentes manières. Si un train comporte deux véhicules équipés de cette façon, on pourra les conjuguer et démarrer le train en couplant les deux équipements en série, tandis que les moteurs de chaque véhicule seront couplés successivement en série, en série parallèle et en parallèle. Le démarrage sera terminé en couplant les deux équipements en parallèle et en couplant les moteurs de chaque véhicule en parallèle;.
L'équipement décrit peut aussi recevoir toute addition ou subir toute modification n'altérant pas les caractéristiques de l'invention :
On peut prévoir des dispositions permettant de faire
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fonctionner les moteurs à excitation réduite, d'autres permettant de les faire fonctionner en génératrice débitant sur une résistance ou sur la ligne en vue du freinage électrique.
Au lieu de moteurs à excitation série on peut employer des moteurs qui sont à excitation shunt., compound ou indépendante, d'une façon permanente ou intermittente.
On peut aussi introduire dans l'équipement des appareils permettant d'éliminer du circuit tout ou partie des moteurs.
Les contacteurs A, B et C peuvent être remplacés éventuellement par des touches et balais ou par tout autre appareillage capable de fermer et d'ouvrir un circuit.
On peut intervertir entre elles la position du circuit des moteurs et celle du circuit des résistances relativement à la ligne et à la terre.
Les connexions particulières qui ont été décrites ne sont pas nécessairement formées par l'inverseur du sens de marche.
Elles peuvent être réalisées par n'importe quel combinateur ou commutateur spécial ou non, dont les positions seront conjuguées avec celles de l'inverseur du sens de marche.
Un véhicule équipé suivant l'invention peut aussi démarrer seul c'est-à-dire sans être accouplé à un véhicule analogue. Dans ce cas la fiche d'accouplement P n'est pas connectée, les moteurs resteront sans courant tant que l' équipement se trouvera sur les crans de couplage en série, mais la fermeture du contacteur C assurera le démarrage du véhicule dès que l'équipement arrivera sur lee crans de couplage en parallèle.
Il est bien entendu qu'alors les résistances de démarrage sont supposées calibrées pour permettre de démarrer'directement en parallèle. la propriété qui vient d'être mise en évidence permet d'incorporer à un train un nombre quelconque de véhicules équipés suivant l'invention, autant que possible, les véhicules moteurs seront conjugués par paire, mais les véhicules qui n'auront pas pu être appariés fonctionneront pour leur propre compte, démarrant isolément et directement sous la tension totale de
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la ligne. Le train ainsi constitué pourra être scindé d'une fa- çon quelconque en n'importe quel point de son parcours.