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"Procédé et dispositif pour la mise en marche de moteurs électriques, spécialement de moteurs à courant continu pour véhicules"
Pour faire démarrer des moteurs à courant continu, on les alimente depuis le réseau, en série avec un rhéostat de démarrage.
Celui-ci comporte une série de gradins de démarrage, dont le nombre est d'autant plus élevé que le démarrage doit progresser plus rapidement. Lorsqu'il s'agit alors d'un moteur de puissance relativement élevée, on atteint rapidement la limite de l'augmentation du nombre des gradins de démarrage, puisque le nombre des contacts y associés doit être augmenté en proportion, ainsi que lorsque ceux-ci doivent être disposés sur un controller, ou lorsqu'il s'agit de contacteurs déterminés ou d'un autre moyen. Malgré les artifices auxquels on peut avoir recours, le nombre des contacts croit approximativement dans la même mesure que le nombre des gradins de démarrage. On est donc obligé d'effectuer le démarrage d'une façon progressant moins rapidement, ce qui n'est pas désirable, tandis qu'il en résulte des inconvénients appréciables.
Si l'on considère par exemple le ou les moteurs de traction d'une locomotive électrique au d'un véhicule tracteur, les à-coups de courant qui se produisent lors du passage d'un gradin de, démarrage à un autre, donnent lieu à des pointes de puissance du moteur. Puisque àes pointes de puissance doivent être plus petites que le maximum déterminé par l'adhésion, il s'ensuit que ces pointes de puissance doivent être réduites pendant la mise en marche
Dans la technique de mesure électrique, on connatt maintenant des installations potentiométriques qui comportent une résistance
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à réglage par petits degrés qui peut être successivement branchée en parallèle avec les diverses sections d'une deuxième résistance à grands degrés, pour alimenter, depuis un réseau donné,
un circuit de courant dont l'intensité ou la tension doit être réglée avec grande précision. Les résistances sont, de préférence, des résistances pures ou des résistances inductives; la résistance de poten- tiomètre est toujours raccordée directement aux bornes du circuit d'alimentation.
L'objet de l'invention consiste en un procédé pour la mise en marche de moteurs électriques, spécialement de moteurs à courant continu pour véhicules, dans lequel, selon l'invention, une résistance auxiliaire réglable, dont la valeur ohmique est diminuée progressivement jusqu'à zéro, est branchée en parallèle avec chaque gradin normal de démarrage lors du passage d'un gradin de démarrage au suivant, ce processus étant repété à chaque gradin de la résistance de démarrage, jusqu'à ce que tous les gradins de résistance soient mis hors circuit.
A titre d'exemples de réalisation, les Fig. 1 à 6 des dessins annexés montrent schématiquement quelques dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, pour le démarrage des moteurs de traction d'une locomotive électrique, dans lesquels la résistance de démarrage comporte, outre les sections de la résistance principale, une partie de résistance réglable qui est montée de telle façon qu'elle est successivement branchée en parallèle avec chaque section de la résistance principale et est ensuite court-circuitée avant d'être branchée en parallèle avec la section suivante. Tous les détails non indispensables à la bonne compréhension de l'invention ont été omis, notamment les appareils pour l'inversion du sens de rotation, que l'homme du métier peut ajouter sans difficulté.
En Fig. 1, 1 désigne l'induit du moteur de traction, 2 son bobinage-série d'excitation, et 3 à 8 la résistance principale qui présente un nombre quelconque de sections. L'interrupteur principal est désigné par 9, tandis que 10 désigne la prise de courant pour enlever le courant de la ligne 11, et 12 la connexion à la terre par l'intermédiaire des roueso Les extrémités des sections de résistance sont reliées par une liaison conductrice à l'interrupteur 9, par exemple à l'aide de moyens de couplage 13 à 18. La résistance auxiliaire 19-20, qui peut par exemple être réglée à. l'aide des bala.is 21 ou d'un autre moyen connu, est successivement branchée en parallèle avec les diverses sections de la résistance principale 3-8, au fur et à mesure que progresse le démarrage.
Si la résistance auxiliaire 19-20 est complètement branchée en parallèle avec la première section 3-4 de la résistance devant être mise hors circuit, si le balai 21 se trouve dans sa position
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extrême droite, et si l'on suppose que la prise de courant la se trouve en contact avec la ligne 11, que les contacts 13 à 18 sont ouverts, que l'interrupteur principal 9 est fermé et que la locomotive est à l'arrêt, mais doit démarrer en marche avant, le fonctionnement est le suivant :
Dès que la poignée du controller atteint le premier gradin de démarrage, le contact 13 se ferme et le courant passe vers le moteur 1, depuis la ligne 11 jusqu'à la terre, par la prise de courant 10, l'interrupteur 9, le contact 13, la résistance 3-8, l'induit 1 et le champ 4 du moteur, de sorte que le moteur démarre.
La résistance auxiliaire 19-20 est ensuite progressivement conrt-ircuitée en déplaçant le balai 21 vers la gauche. Dès que le balai est arrivé à la fin de sa course et que la moteur a atteint la vitesse carres pondante, le contact 14 se ferme. A ce moment, les liaisons 19-3 et 20-4 sont ouvertes et ensuite la résistance auxiliaire est raccordée, dans la position 19'-20' indiquée en traits interrompus, en parallèle avec le gradin de démarrage suivant 4-5 de la résistance, tandis qu'en même temps le balai SI est déplacé vers la droite.
Ce balai se trouve alors dans la position 21'. La résistance auxiliaire peut maintenant être de nouveau court-circuitée progressivement et les mêmes opérations peuvent être répétées en connectant la résistance auxiliaire successivement aux bornes 5-6, 6-7 et 7-8 de la résistance principale. Dès que la résistance auxiliaire se trouve en parallèle avec la section 7-8 et que son'balai occupe sa position extrême gauche, le démarrage est terminé.
Lors de la mise à l'arrêt de la locomotive, les contacts 14- 18 sont ouverts et les résistances 3-8 sont branchées en série avec le moteur, après quoi la contact 13 est ouvert et le courant est coupé.
La variation de la résistance auxiliaire peut être continue ou discontinue, c'est-à-dire graduelle. Sa valeur ohmique est avan- tageusement choisie suffisamment grande par rapport à la valeur d'une section de la résistance principale, pour que, comme on le désire, sa mise en parallèle avec les diverses sections ne donne pas lieu à une variation, si faible soit-elle, de la résistance ohmique totale en série avec le moteur.
Les moyens usuels pour diminuer le nombre des contacts aux rhéostats de démarrage peuvent également être appliqués en combinaison avec la disposition décrite, aussi bien pour la résistance principale que pour la résistance auxiliaire.
Le dispositif selon l'invention peut non seulement être appliqué aux moteurs de traction à excitation-série, mais aussi aux moteurs de traction avec n'importe quel autre type d'excitation,
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par exemple à excitation-shunt.-compound,-indépendante, etc..
Dans l'exemple de Fig. 1, la résistance auxiliaire est raccordée de telle façon que la borne 19 se trouve toujours à droite et la borne 20 constamment à gauche. Il est cependant aussi possible de raccorder cette résistance de telle façon que, lors du passage d'un gradin au suivant, la borne 20 soit par exemple maintenue au point 4 de la résistance principale tandis que la borne 19 est mise au point 5, comme montré en Fig. 2, c'est-à-dire de modifier alternativement l'ordre de succession des bornes de la résistance auxiliaire au cours du démarrage.
De cette manière on obtient que l'on ne doive plus ramener le balai 21 à sa position de départ lors de la commutation de la résistance auxiliaire sur le gradin suivant de la résistance principale.
Au lieu d'utiliser la résistance auxiliaire 19-20 selon Fig. 1, on peut aussi utiliser une section de la résistance principale, par exemple 3-4, la disposition restant néanmoins très simple.
Afin de réduire encore davantage le nombre des contacts, on peut prévoir diverses combinaisons. La Fig. 3 est un exemple schématique d'une telle combinaison. Dans cette figure, les références 1 à 18 ont la même signification que ci-dessus. Les extrémités de la résistance principale sont, à l'aide des contacts 15 à 19, raccordées alternativement à deux conducteurs 22, 23, entre lesquels se trouve la résistance auxiliaire 24 qui correspond à la section 3-4 de la résistance principale. Elle est représentée comme étant composée de cinq parties qui sont raccordées par un conducteur commun 31 à l'interrupteur 9, au moyen des contacts 13, 14 et 26 à 29. Les extrémités des contacts 26 à 29 peuvent aussi être reliées entre elles et être raccordées à une extrémité de la résistance auxiliaire 24.
Dans ce cas également, la résistance auxiliaire peut être successivement branchée en parallèle avec les sections 4-5, 5-6, 6-7, 7-8 de la résistance principale de démarrage, les sections de la résistance auxiliaire pouvant être court-circuitées par la fermeture des contacts 13, 14 et 26 à 29, que la fermeture se fasse toujours de la même façon ou par le changement des raccords lors de la fermeture des contacts 15 à 19. Le fonctionnement est donc le même que celui décrit cidessus.
Le nombre des gradins de démarrage qui existent dans la disposition selon l'invention est égal au produit du nombre de gradins de la résistance principale de démarrage et du nombre des gradins de la résistance auxiliaire. Le nombre total des contacts nécessaires est égal à la somme du nombre des gradins de démarrage de
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la résistance principale de démarrage et du nombre des gradins de la résistance auxiliaire.
La résistance ohmique totale diminue continuellement d'un gradin de démarrage au suivant, et cette diminution peut être rendue uniforme par le choix judicieux des valeurs ohmiques des gradins de la résistance principale et des gradins partiels de la résistance auxiliaire. Lorsque la résistance auxiliaire est formée par une section de la résistance principale, on peut économiser une résistance auxiliaire spéciale. Finalement il est encore possible, lorsque la résistance auxiliaire n'est pas utilisée, de réaliser un démarrage normal au moyen de la résistance de démarrage proprement dite.
Si le dispositif est utilisé pour un véhicule tracteur, une locomotive ou analogue, l'invention est intéressante lorsqu'on n'a pas besoin d'un démarrage à degrés fins, par exemple parce que l'adhésion est particulièrement grande, mais lorsqu'on attache de l'importance à une mise en marche relativement rapide.
L'invention présente toutefois également. de l'intérêt lorsqu'une perturbation se produit à la résistance auxiliaire ou à ses contacts, puisque cela ne produit pas la mise hors service du démarreur normal qui permet la manoeuvre normale de la locomotive. h Le principe expliqué ci-dessus peut également être appliqué à la résistance auxiliaire dans la but de réaliser un grand nombre de gradins et donc un démarrage à degrés très fins et progressant rapidement.
Cela signifie que chaque gradin de résistance de cette première résistance auxiliaire, que l'on peut aussi nommer résistance secondaire, n'est pas mis hors circuit en une fois, mais qu'une résistance auxiliaire réglable, qui sert de résistance auxiliaire secondaire et dont la valeur ohmique peut être réduite progressivement à zéro, est branchée passagèrement en parallèle avec chaque gradin de résistance de la première résistance auxiliaire. Cette manipulation peut être effectuée pour chaque gradin de résistance de la première résistance auxiliaire, jusqu'à la mise hors circuit totale de la résistance, après quoi cette première résistance auxiliaire est miseen parallèle avec les gradins successifs de la résistance principale, pour opérer de la même façon, jusqu'à ce que la valeur correspondant à la vitesse désirée soit atteinte.
Le nombre des gradins de démarrage est déterminé par le produit du nombre de gradins de la résistance de démarrage normale et du nombre de prises de la résistance auxiliaire. Si n désigne le nombre des gradins de démarrage, xl la somme du nombre des contacts-de la résistance de démarrage normale et du nombre des contacts de la résistance auxiliaire, on obtient, pour la dispo- sition selon Fig. 1 à 3, la relation x1= 2Ún.
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Si l'on utilise une résistance auxiliaire secondaire, on obtient x2=3 Ún, ce qui fait ressortir l'avantage de l'amélioration proposée. La 3 valeur 3Ún devient plus petite que , dès que n est plus grand que 10, et elle devient beaucoup plus petite lorsque n atteint par exemple 500 ; obtient 2 Ún = 45 et 3 Ún= 24 .
La résistance auxiliaire secondaire peut être employée seule.
On peut toutefois prévoir la résistance auxiliaire secondaire comme résistance tertiaire et prévoir une résistance auxiliaire tertiaire, de sorte que le nombre des contacts se réduit encore davantage, à savoir à la valeur
4 x3 = 4 4 Fil -
Finalement on peut aussi utiliser des résistances principales, des résistances secondaires, des résistances tertiaires, etc.., jusqu'à des résistances de l'ordre p avec une résistance auxiliaire, de sorte que le nombre des contacts devient xp=p+l p+lÚn.
La valeur de p est déterminée comme fonction de la valeur voulue n ; elle est d'autant plus grande que n est choisi plus grand.
Pour des locomotives à plusieurs moteurs de traction, où les moteurs sont couplés tantôt en série et tantôt en parallèle, la résistance principale est subdivisée en plusieurs sections qui sont, à leur tour, couplées tantôt en série et tantôt en parallèle.
Sur une locomotive à quatre moteurs de traction, la résistance principale est divisée en deux parties, qui sont aussi appelées moitiés de démarrage et qui sont reliées tantôt en série et tantôt en parallèle. Chacune de ces moitiés de démarrage peut maintenant être pourvue d'une résistance auxiliaire. En vue de réduire le nombre des contacts et des organes auxiliaires requis, il est avantageux de choisir le nombre des résistances auxiliaires em- ployées plus petit que celui des parties de la résistance principa- le.
Aussi grand que soit le nombre des parties de la résistance principale, il est seulement nécessaire d'employer une résistance auxiliaire; dans le cas d'une locomotive à quatre moteurs et deux moitiés de résistance de démarrage, par exemple, il suffit de prévoir une seule résistance auxiliaire, tel que montre en Fig.
4 à 6.
Dans le cas de la Fige 4, où les moitiés de résistance et les moteurs sont montés en série, 1 désigne de nouveau la prise de courant, qui prend le courant à la ligne de contact, et 2
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désigne l'interrupteur principal. 3 à 7 désignent l'une des moitiés de la résistance principale de démarrage ou l'une des moitiés du démarreur, qui comporte un nombre quelconque de gra- dins 3-4, 4-5, 5-6. La deuxième moitié de démarreur est désignée par 8-12 et est établie de la même façon que la première. 13 à 16 désignent les moteurs de traction et 17 la liaison de courant à la terre, par les rails..
La mise hors circuit de la résistance pendant le démarrage s'opère par exemple en actionnant successivement les contacts 18 à 27, dans l'ordre ou, de préférence, dans l'ordre 18, 23, 19, 24, 20, 25, etc... La résistance auxiliaire unique 28, 29 est succes- sivement raccordée aux bornes 3,4, puis aux bornes 8, 9 (position
28', 29'), ensuite aux bornes 4-5 (position 28", 29"), et ainsi de suite.
Les liaisons des moitiés de résistance et des moteurs ne sont pas nécessairement les mêmes au même moment. La Fig. 5 montre le processus de démarrage dans le cas où les moitiés de résistance sont couplées en parallèle, tandis que les moteurs de traction sont couplés en série-parallèle. L'ordre de succession des positions de la résistance auxiliaire est le même que celui indiqué ci-dessus.
Dans un autre mode d'application de la présente invention, la résistance auxiliaire, au lieu d'être branchée successivement en parallèle avec chaque gradin des deux moitiés de résistance, peut aussi être branchée de telle façon qu'elle est une fois mise en parallèle avec une section formée d'un gradin de résistance de chacune des deux moitiés de démarreur, puis en parallèle avec les deux gradins suivants des moitiés de démarreur et ainsi de suite (Fig. 6).
Par ailleurs, la résistance auxiliaire peut être branchée simultanément en parallèle avec plusieurs gradins de chacune des deux moitiés de démarreuro
Finalement, les diverses possibilités peuvent être combinées entre elles. La résistance auxiliaire peut par exemple être d'abord branchée en parallèle avec un gradin de résistance, puis en parallè- le avec un autre, ensuite chaque fois en parallèle avec deux gra- dins et finalement en parallèle avec plusieurs gradins etc.....
Les dispositions décrites peuvent, après avoir subi une modi- fication appropriée en tout ou en partie, être appliquées à une - locomotive dans laquelle la résistance principale de démarrage est subdivisée en un nombre quelconque de parties, par exemple à. une locomotive à trois ou à six moteurs, comportant trois parties de résistance*