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Ligne électrique de contact en métal ferro-magnétique.
Dans les fils de contact, qui servent à amener le courant aux voies électriques par l'intermédiaire du trolley, l'emploi de mé- taux ferro-magnétiques,(par exemple fer ou acier) au lieu de métaux bons conducteurs de l'électricité (cuivre, laiton, bronze, alumi- nium, etc. ) comme fils conducteurs et ligne&, présente des difficul- tés quand par exemple une ligne en fer doit servir à transmettre du courant alternatif, car alors la résistance effective peut, sui- vant la charge, être un multiple de la résistance en courant conti- nu.
Pour les lignes servant uniquement à conduire des courants alter- natifs, il a été proposé déjà de fendre les fils conducteurs dans la direction longitudinale afin d'interrompre, par les intervalles d'air ainsi formés, les lignes de force magnétiques qui se ferment dans le fer autour de l'axe du conducteur, et de diminuer la forma- tion de courant de Foucault. Des mesures exécutées sur de tels fils en fer ont démontré que la résistance effective ne peut être considé- rablement abaissée de cette manière.
Ceci ressort directement du graphique de mesures donné à la fig.l du dessin annexé, dans lequel
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on a porté la résistance de fils en fer pour différentes longueurs de la fente formée parallèlement à la direction longitudinale du fil, en dépendance de la force du courant, cette résistance étant comparée à celle d'un fil en fer non fendu.
Ce diagramme représente l'augmentation de la résistance #R en dépendance du courant, pour 50 périodes, pour un fil d'acier 1 sans fente, un fil 2 avec une fente de 0,1 mm., un fil 3 avec fente de 0,5 mm. et un fil 4 avec fente de 1 mm. Le faible effet de la fente sur la diminution des per- tes s'explique du fait que, par l'intervalle d'air, seules sont in- terrompues les lignes de force magnétiques, mais non les trajectoires de courants parasites s'étendant dans la direction de l'axe du con- ducteur. Il est connu, dans les conducteurs électriques en fer, de loger librement un fil rond en cuivre dans un évidement formé à la périphérie du conducteur.
La présente invention concerne des fils de contact en métal ferro-magnétique servant à la transmission de courants électriques alternatifs et à conduire le courant à des voies électriques par l'intermédiaire d'un trolley, et, sur la base d'essais approfondis, elle donne un moyen, grâce à une disposition adéquate et des dimen- sions convenables d'un fil en métal bon conducteur s'étendant paral- lèlement, d'abaisser considérablement la résistance en courant alter- natif de fils de contact essentiellement constitués de fer ou d'acier, et de rendre supportable, admissible la chute de tension liée à l'emploi de tels conducteurs, pour la transmission de courant alternatif.
A cet effet, un conducteur de conductibilité électrique optima (par exemple en cuivre ou en aluminium) da section relative- ment faible (de 2 à 10 % de la section du fil de contact) est placé dans une fente du fil de contact en fer (par exemple dans la tête de ce fil de contact), parallèlement à ce fil de contact et appli- qué de toutes parts solidement dans le fer, et est, par laminage dans ou sur ce fer, relié au fer d'une manière bonne conductrice au point de vue thermique et électrique, une telle disposition de ligne de contact a pour effet que le conducteur de cuivre prend à la condui- te du courant une part plus grande et de toute manière plus grande qu'il n'en résulte du rapport des sections et de la conductibilité
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du cuivre et du fer.
Ainsi par exemple, si une telle ligne de con- tact en fer reçoit une section de 100 mm2 et que le fil de cuivre y enrobé n'a qu'une section de 3,5 mm2,les résistances effectives, par suite de la conductibilité considérablement meilleure du cuivre et de la résistance effective du fil de fer , égale pour le courant alternatif, à un multiple de celle présentée pour le courant conti- nu, sont environ de 1 à 1, c'est-à-dire que le courant passe pour la moitié par le fer et pour l'autre moitié par le cuivre. L'échauf- fement du fil de cuivre conséquemment plus fort est compensé du fait que ce fil de cuivre est relié métalliquement au fer (donc sous bon- ne conductibilité thermique) par laminage dans ou au fer (ou par sou- dure ou assemblage par soudure) et que la partie de fer peut ainsi éliminer la grande quantité de chaleur dégagée dans le fil de cuivre.
A la fig.2, on a représenté l'augmentation de résistance en dépendan- ce de l'intensité du courant, d'un fil de contact en fer de 100 mm2 de section ainsi que d'un fil de contact comportant un fil de fer de 100 mm2 de section et un fil de cuivre de section de 2 à 10 mm2, parallèle au fil de fer et appliqué solidement de toutes parts dans une fente de ce fil de fer, ce fil de cuivre étant laminé dans le fil de fer. Pour le conducteur de contact avec fil de cuivre de 5 mm2 (conducteur 3), pour 20 ampères et 50 périodes, l'augmentation de résistance J R a passé de 5,5 #/mm (dans le fil en fer) a envi- ron 1,5 #/mm, c'est-à-dire a diminué d'une quantité considérable.
Dans cette fig.2, 1 est la ligne de contact en fer, sans fil de cui- vre, 2. une ligne de contact avec un fil de cuivre de section de 2,5 mm2,3 une ligne de contact avec fil de cuivre de section de 5 mm2 et 4 une ligne de contact avec fil de cuivre de la mm2 de section.
A la fig.3, on a représenté le diagramme des chutes de résis- tance en courant alternatif déterminée par une section relativement faible de fil de cuivre laminée dans la ligne de contact en fer de 100 mm2 de section constante pour diverses sections du fil de cuivre.
Il en ressort que la diminution de résistance pour une ligne en fer avec un fil de cuivre de plus de 8 à la mm2 de section est encore insignifiante et que l'on obtient une ligne en fer pratiquement uti- lisable quand on y loge un fil de cuivre de section de 2 à 10 % de
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la section de fer et que l'on veille à ce que le conducteur de cui- vre soit en liaison bien conductrice thermiquement avec le fer et que les lignes de force magnétiques entourant le conducteur de cui- vre ne se ferment pas dans le fer.
Le conducteur de cuivre ou d'aluminium dont la section est de 2 à 10 % de celle du fer, est logé, en considération de ce que le profil définitif du fil d'acier est obtenu par étirage ou laminage, dans une fente ou évidement pra- tiqué dans la tête du fil de contact ; il est cependant aussi avan- tageux que le fil de cuivre arrive autant que possible jusqu'au milieu (centre) du conducteur de fer ou soit logé dans une fente pratiquée à un autre endroit du conducteur de fer.
A la fig.3, la courbe 1 se rapporte à la diminution de résis- tance #R en dépendance de la section de cuivre pour une charge de 10 ampères, tandis que la courbe 2 se rapporte à une charge de 30 ampè- res.