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"DISPOSITIF DECELANT ET ENRAYANT LE PATINAGE D'UN TRAIN DE ROUES
PENDANT LE FREINAGE RHEOSTATIQUE D'UN VEHICULE"
Pour freiner rhéostatiquement un véhicule électrique à plusieurs essieux moteurs, on utilise généralement le schéma à excitations croisées. On sait que suivant ce schéma les moteurs sont divisés en deux groupes identiques. Dans chacun des groupes les moteurs sont connectés en série. Les deux groupes débitent en parallèle dans une résistance commune mais les moteurs d'un groupe sont excités par le courant débité par les moteurs de l'autre groupe, l'arrivée du courant de ligne étant supprimée.
Le montage à excitations croisées présente l'avantage d'égaliser les courants débités par chacun des groupes de moteurs.
Toutefois le croisement des excitations ne suffit pas pour mainte- nir l'égalité des courants lorsqu'un des trains de roues patine, c'est-à-dire glisse par rapport au rail en tournant à une vitesse inférieure aux autres trains de roues en freinage. Le patinage peut être amorcé par une réduction locale du coefficient d'adhérence
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des roues sur le rail ou par suite de la décharge des essieux arrières provoquée par l'application au véhicule d'un effort à un niveau supérieur à celui du rail.
Le patinage d'un train de roues estun phénomène nui- sible qui tend à s'amplifier dès qu'il est amorce.Aussitôt; qu'un train de roues a commencé à patiner, sa vitesse de glissement par rapport au rail croît. En effet, d'une part l'effort de glissement, très inférieur à l'effort d'adhérence, diminue rapidement quand la vitesse de glissement de la roue sur le rail augmente; d'autre part, le montage à excitations croisées est impuissant à réduire l'effort de freinage aussi rapidement que l'effort de glissement diminue en fonction de la vitesse de patinage.
Il s'ensuit que, sans modification dans les circuits électriques de freinage, le patinage d'un train de roues s'am- plifie généralement jusqu'à ralentir ce train de roues au point de produire le désamorçage du freinage électrique,
Le patinage réduit donc l'efficacité du freinage. De plus, une étude plus détaillée du phénomène montre qu'il trouble gravement le fonctionnement des moteurs.
L'invention qui fait l'objet de ce brevet concerne un dispositif permettant de déceler et d'enrayer le plus tôt pos- sible le patinage d'un essieu soumis au freinage rhéostatique.
L'avantage du dispositif résulte de sa sensibilité. Il fonctionne quand la vitesse de glissement du train de roues par rapport au rail est encore très faible. A ce moment les inconvénients du patinage ne sont pas très graves et il suffit d'interrompre ou de réduire le freinage pendant un temps très court pour ramener le train de roues en patinage à la vitesse de roulement.
Le nouveau dispositif comprend notamment un relais de patinage et une résistance composée de deux éléments égaux insérés dans le circuit de freinage, les inducteurs des moteurs peuvent aussi jouer le rôle de celte résistance.
Le fonctionnement de ce dispositif est engendré par le déséquilibre qui s'établit entre les courants circulant dans les deux groupes de moteurs au moment où le patinage d'un train de roues se produit.
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La fig. i du dessin ci.-annexé représente un exemple de réalisation de l'invention. On a représenté le schéma de frei- nage rhéostatique d'un équipement à quatre moteurs ; les induits a1 et a2 - a3 et a4 connectés deux à deux en série sont croisés avec les inducteurs b et b2 - b3 et b4 également connectés deux à deux en série. Les deux groupes de moteurs débitent en parallèle dans une résistance de freinage R commune, La valeur de la résis- tance de freinage est réglable soit par la manoeuvre de la manette de freinage, soit automatiquement par un relais de "décélération".
Le nouveau dispositif comprend un relais de patinage s et une résistance composée de deux éléments égaux ri et r2. Les deux éléments de résistance ri et r sont dérivés en aval'à une borne commune 0 et sont reliés en amont par des bornes A et B aux groupes de moteurs, de manière à ce que chaque élément r1 et respectivement r2 soit/parcouru par le courant d'un de ces groupes. La bobine d'attraction du relais de patinage s est branchée entre les bornes A et B des éléments de résistance ri et r2.
La tension appliquée à la bobiné du relais s est égale à la différence des chutes ohmiques dans les éléments de résis- tances ri et r2. Comme ces éléments de résistance r1 et r2 ont la même valeur; la tension appliquée à la bobine du relais s est proportionnelle à la différence des courants circulant dans les deux groupes de moteurs. Lorsque tous les trains de roues roulent sur le rail, les courants parcourant les éléments de résistance r1 et r2 sont égaux, la tension appliquée à la bobine du relais s est nulle.
Si un des trains de roues patine, une différence est provoquée entre les courants circulant dans les deux groupes de moteurs; il en résulte une tension appliquée à la bobine du relais s suffisante pour produire l'enclenchement du relais s alors que la différence des courants est encore très petite, c'est-à-dire au moment où la vitesse de glissement de la roue par rapport au rail est encore très faible.
L'enclenchement du relais de patinage peut être utilisé de diverses manières. Par exemple, il peut fermer le circuit d'un signal avertissant le conducteur qu'il doit sabler ou interrompre
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momentanément le freinage. L'enclenchement du relais de patinage peut encore commander automatiquement soit le sablage du rail, soit une réduction ou une interruption momentanée du freinage.
La réduction automatique de l'effort freinant peut être obtenue par l'action du relais de patinage sur l'équipement de contrôle, en commandant une augmentation de la résistance de freinage. La réduction de l'effort freinant permet à l'effort de glissement de devenir prépondérant et de ramener le train de roues en patinage à la vitesse de roulement. Dès ce moment les deux groupes de moteurs débitent des courants égaux, le relais de patinage déclenche permettant à l'équipement de contrôle de re- prendre son fonctionnement normal.
Si l'enclenchement du relais de patinage est utilisé pour obtenir une interruption momentanée du freinage par la ruptu- re des circuits de freinage, 1 !.effort de glissement est totalement efficient pour ramener le train de roues en patinage à la vitesse de roulement, Dans ce cas, la reprise du freinage dépend d'un relais temporisé, réglé pour commander la fermeture du circuit de freinage après que le patinage a été enrayé.
Quel que soit le mode d'utilisation du relaisde patina- ge, la grande sensibilité de celui-ci permet de réduire au mini- mum la période pendant laquelle le freinage est diminué ou sup- primé.
Le dispositif faisant l'objet de l'invention présente l'avantage que la bobine du relais n'est parcourue par aucun cou- rant lorsque le freinage rhéostatique s'effectue sans patinage des trains de roues. Il est donc possible de réaliser un relais de patinage très sensible enclenchant pour une très faible différen- ce de courant dans les groupes des moteurs, sans être limité dans la construction du relai s par des considérations d'échauffement de la bobine d'excitation.
De ce point de vue l'emploi du nouveau dispositif est nettement plus avantageux que celui d'un relais pourvu de deux enroulements respectivement parcourus par le courant de chacun des groupes de moteurs et agissant en sens opposé sur une armature
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commune. Ce relais différentiel est très encombrant et très coûteux. En effet, il nécessite un grand nombre de spires car il n'est enclenché que par la différence des forces magnétomotrices des deux enroulements. De plus la section du fil des bobines est importante car elles sont constamment parcourues par le courant des moteurs.
En pratique, les deux groupes de moteurs peuvent débiter des courants légèrement différents sans qu'aucun des trains de roues n e patine. Cette différence peut provenir, par exemple, d'une différence des caractéristiques électriques des moteurs ou d'une différence dans les diamètres des roues. Dans ces conditions il faut réduire la sensibilité du relais de patinage afin de ne pas permettre son enclenchement pour une différence de courant égale à celle observée à la plus grande vitesse de freinage, aucun des essieux ne patinant.
Pour éviter cet inconvénient, on peut utiliser le dis- positif représenté sur la fig. 2. Le schéma de couplage des moteurs est identique à celui de la fig, 1 et les mêmes lettres de réfé- rence désignent les mêmes organes. Les deux éléments de résis- tance ri et r2 sont égaux et connectés de la même manière, toutefois l'élément r1 est introduit dans le groupe des moteurs débitant nor- malement le courant le plus élevé. La bobine du relais de patinage s est dérivée entre la borne B de l'élément de résistance r2 et une prise p de l'élément de résistance ri.
La prise p est effectuée en un point de l'élément de résistance ri tel que la bobine du relais de patinage s soit sou- mise à des tensions qui sont égales en valeur absolue pour la plus grande et la plus petite vitesse de freinage rhéostatique, aucun des essieux ne patinant. L'étude du problème montre qu'on peut toujours trouver,ce point sur l'élément de résistance ri. Le relais s est ensuite réglé pour que sa tension d'enclenchement soit légèrement supérieure à celle qui lui est appliquée à la plus grande vitesse du freinage rhéostatique, aucun des essieux ne patinant.
L'examen des propriétés du schéma montre que le relais ainsi réglé déclenche en cas de patinage d'un train de roues dès
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que la différeace des courants débités par les deux groupés de moteurs cesse d'être comprise entreles valeurs prises par cette différence à la plus grande et à la plus petite vitesse de frei- nage rhéostatique quand aucun des trais de roues ne patine.
Le dispositif doit être réglé à nouveau en cours d'ex- ploitation si l'un des moteurs ou des trains de roues est rem- placé, si les roues stusent inégalement, etc... Afin de faciliter l'insertion de la résistance r1 dans le groupe de moteurs débi- tant normalement le courant le plus élevé, on peut prévoir un commutateur i branché comme l'indique la fig. 2.
L'invention peut encore être réalisée comme représenté fige 3. Le schéma du circuit de freinage est identique à celui de la fige 2 ; les mêmes lettres de référence désignent les mêmes organes. Cette variante permet d'éviter, lors du réglage, de dé- placer la prise de la bobine du relais sur une résistance encom- brante difficile à installer dans le poste de conduite.
Les éléments de résistance ri et r2 sont égaux et con- nectés de la même manière. Celui des deux éléments insérés dans le circuit des moteurs parcouru normalement par le courant le plus élevé, ri par exemple, est shunté par une résistance ? présentant plusieurs prises. La bobine du relais de patinage s est dérivée en- tre une prise p' de la résistance p et la borne B connectant l'au- tre élément de résistance r2 au groupe de moteurs qui l'alimente.
La prise p' du relais de patinage s est effectuée en un point de la résistance P tel que la bobine de ce relais soit soumise à des tensions égales en valeur absolue pour la plus grande et la plus petite vitesse de freinage rhéostatique, aucun des es- sieux ne patinant. Le relais s est ensuite réglé pour quesa ten- sion d'enclenchement soit légèrement supérieure à celle qui lui est appliquée à la plus grande vitesse du freinage rhéostatique, aucun des essieux ne patinant.
En vue de faciliter le réglage lorsqu'un des moteurs ou des trains de roues est remplacé, on peut prévoir le commutateur i permettant de permuter les connexions de la résistance P et du relais de patinage s avec les bornes A et B des éléments de résis- tance ri et r2.
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Dans tous les schémas on a présenté le nouveau/dispositif appliqué, à titre d'exemple, à un équipement à quatre moteurs couplés pour le freinage rhéostatique en deux circuits avec exci- tations croisées. Mais ce dispositif peut s'appliquer à des équipements à deux, six et même plus de moteurs couplés de la même manière pour le freinage rhéostatique. L'insertion dans les circuits des moteurs de deux résistances en série avec les élé- ments de résistance ri et r2 constitue une variante du dispositif en question.
Le relais de patinage au lieu d'être branché entre les bornes amont des éléments de résistance peut encore être connecté entre les bornes amont des inducteurs des moteurs placés en série avec ces éléments de résistance. On peut même supprimer les éléments égaux de résistance; dans ce cas, les inducteurs sont connectés en aval à une borne commune et la bobine du relais est branchée entre les bornes amont des inducteu rs.
Le dispositif s'applique encore aux autres schémas de couplage pour le freinage rhéostatique dans lesquels les moteurs sont couplés en deux circuits connectés en parallèle, notamment lorsque l'égalité des charges entre les moteurs est obtenue par une connexion équipotentielle,. Dans ce cas évidemment, les éléments , de résistance r1 et r2 sont connectés en série avec les induits des moteurs.(Enfin, ce dispositif fonctionne quel que soit le sens de circulation du courant dans les éléments de résistance r1 et r2.