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REMOIRE DESCRIPTIF déposa à l'appui d'une demande de BREVET d' INTENTION S.E.M.
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-Soct4tf d'Eleotpiett4 et de Xécaniquepl:vomzs moMSOl'T-1iD1JS'.l'ON, YAN den KEBOH07E & 0AlELS, Sté Ame, à BRUXELLES,
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OtmBlNAISONS D'ELEMENTS DE BESISoe0ù L'E3TRT N0'NT POUR LE DEMABBAGE 'DE Mf'ELJBS JE TRAC'lION.
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La priorité du brevet d6pmb fin ?rance le 1B juillet 1943 par la SOCIETE GENERALE DE CQN8RUC'i',ONS EltEOTMQDBS W HEONïQSES (,T.OM, est revendique pour cette demande en vertu de la convention Internationale de 1883.-
La technique de la traction électrique s'oriente actuellement, de plus en plus, vers les grands nombres de crans de démarrage*
Ces grands nombres de crans sont nécessaires, d'une part pour les locomo-
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tires remorquant des trains lourds, dont le démarrage doit s'effectuer avec un effort moyen aussi élevé et aussi, voisin que possible de l*effort maximum autorisé par Itadb4rence et, d'autre part,pour les automotrices et les tramways,
en particulier en vue d'obtenir des accélérations élevées mais progressives et sans variations trop brutales doffortt celles-e$ étant désagréables aux voyer murs et néfas%os à la bonne tenue du mat41'1el.
Dane 14 disposition courante, les éléments du rhéostat de démarrage, placés en sériel, sont simplement 411m1n1 de proone en proche, dans lerdre de ouçoen- siondes sections.
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Avec l'augmentation du nombre de grans de démarrage, ce montage courant, même lorsqu'il est combine avec certaine couplages de résistances en parallèle,
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conduit rapidement à un grand nombre de sections résistantes, et ce nombre de set- tions élémentaires élevé conduit, à son tour, à augmenter à la fois le nombre de contacts ou de contacteurs de mise en court-circuit et le nombre des câbles réunissant ces contacts ou ces contacteurs aux différentes prises des résistances.
Il en résulte finalement, pour l'équipement électrique, un acroissement de prix et d'encombrement qui peut être très important.
L'augmentation du nombre des contacteurs, en particulier, peut devenir très gênante pour l'Installation des appareils dans les caisses, ou encore, peut rendre difficile, sinon impossible la réalisation de combinateurs à courant total de plate-forme, du point de vue encombrement (hauteur maximum permise) et possibilité de manoeuvre (dureté de la commande); enfin, le câblage des résistances est
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partiaulièrer ent encombrant et cher, du fait des précautions spéciales qu'il faut prendre contre les shangemate de température et les dilatations.
La présente invention a pour objet de nouvelles dispositions qui évitent ces Inconvénients et qui permettent d'obtenir un grand nombre de oombinaisons avec un nombre relativement restreint de sections résistantes, de contacteurs ou de con-
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tacts, et de câbles réunissant ces derniers aux rés stances.
Ces nouvelles dispositions, qui font application du procédé, en lui-même connu, qui utilise plusieurs fois les #3mel Oldmente de résistance grâce à des aambinaisons de couplage série et série-parallèle, sont essentiellement caractérisée en ce que tous les éléments de résistanoe restent en permanence montés matérielle- ment en série, sans intercalation de moyens de sectionnement, les couplages sérieparallèle étant réalisés uniquement par la mise en oeuvre de connexions de court-
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oircui t.
En vue de décrira aussi clairement que possible le processus des combinaisons variables conformas à l'invention, on se référera à des exemples, donnés à titre non limitatif, correspondant aux schémas et tableau des figures ci-jointes* Les dispositions particulières de réalisation qui seront décrites à propres de ces exemples devront être considérées comme faisant, en elles-mêmes, partie de l'inven- tion, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront être aussi bien utilisées sans sortir du cadre de celle-ci*
L'invention est d'ailleurs d'application générale, quel que soit le rôle joué par les résistance* à combiner t démarrage, freinage, réglage, chauffage, eto..
On supposera, pour simplifier l'exposée que les exemples qui vont être décrits se rapportent à des rhéostatae de démarrage pour moteurs électriques de traction à courant continu, les couplages variables des éléments du rhéostat se faisant par l'intermédiaire de contacteurs*
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Dans l'exemple de la 9in,1 est représenté un rhéostat de démarrage comportant sept sections RI, 112. B30 , Bgt Pet R7. Conformément à l'invention, toutes ces sections sont montées en sdries les unes à la suite des autres, sans interna- lation, entre elles, d'organes d'interruption.
A la manière connue, un certain nombre des sections résistantes, soit ici
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cinq s R1,, B2, R3, Et et R5, sont mises en court-circuit de proche en proche, plu- sieurs fois au cours d'un même démarrage, et les sections restantes, soit deux ;
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86 et R7, sont montées successivement, de proche en proche également, en parallèle avec l'ensemble des premières au cours de chacun des mises en court-circuit progres- $ives de celles-ci* Nais ces manoeuvres se font, conformément à i'invention, d'après le nouveau processus suivant
Dans la première phase du démarrage, correspondant aux valeurs ohmiques
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élevées des résistances, toutes les seations da celles-ci restent couplées en série;
le contacteur 1 se ferme d'abord, puis, successivement, les contacteurs 6, 7, 8,9
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et 8, mettant en court-circuit, de proche en proche et pour la première fois, Ri, 3g, Rg, B4, puis R5v Au début de la deuxième phase, les sections 8g et R7 restent seules en circuit, montées en série.
A ce moment les contacteurs 1, 6, 7, 8 et 9 peuvent être ouverts sans @
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quoil en résulte de modification dans le circuit résistant, c'est-à-dire sans avoir à craindre de coupure ou de Ta1'1afl1ons intempestivea dans la valeur de la résistance en circuit, du fait que la fermeture du contacteur 8 a réalisé, d'une manière indépendante, la mise en court-circuit de l'ensemble des sections R1 à R5.
Le contacteur 3 est alors fermé, et la* deuxième phase commence. Le
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contacteur 8 étant resté fer.m4i la section B6 est branpbée en parallèle arec les sections Rli 112. B3b R4t P5 libérées à nouveau et maintenues en série; en série avec l'ensemble, ne trouve enfin la section Ry; c'est un couplage série-parallèle des éléments résintantné
Le démarrage se poursuit.sur ce couplage par la refemeture des contac- teurs 6, 7, 8, 9 et ,finalement,par la fermeture du contacteur 4, mettant une
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deuxième fois en court-circuit, de proche en proche, les sections Ri, Reg, B3, Ru et R5.
Au début de la troisième phase, 11 ne rente plue en circuit que la section R7.
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A ce moment, lea contacteurs 6, z 8,et 9 et 3 peuvent être ouverta, oomme précédemment, sans modifioation dans le circuit résistent et sans danger.
Le contacteur s est alors fermê, et la troisième phase commence. La fermeture des contacteurs 2 et 4 étant maintenue, la section R7 est branchée en
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parallèle avec les sections Pli :82, 83, B4s.RS literies à nouveau et toujours brenchêes en série* 0' est le couplage parallèle des éléments résistants, au cours duquel le démarrage se poursuit par la troisième refermeture des contacteurs 6, 7, 8, 9 et s'achève enfin par le court-circuit général de toutes les sections résistantes, en tonnant le contacteur 1,
Le démarrage du moteur (non figurer que dessert le rhéostat de la Fig,l est donc obtenu en dix huit crans (six par phase de démarrage), avec neuf con- taoteurs ou contacts seulement et huit prises,
donc huit câbles entre résistances et contacteurs*
Les contacteurs 1 et 5, seuls, tiennent en permanence le courant pendant la marche normale du moteur.
Du point de vue clos circuits de commande, des contacte auxiliaires doivent être prévus pour verrouiller électriquement entre eux, d'une part, les contacteurs 3 avec 1, puis 8 et 9, et d'autre part, S avec 3, puis 8 et 9, pour assurer au système une sécurité de fonctionnement absolument positive.
On verra plus loin, par un exemple d'application au démarrage série-parallèle d'une locomotive à quatre moteurs à demi-tension, que la disposition qui
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vient d'être décrite, .'est-à-odire avec sept sections résistantes seulement pour chacun des deux groupes constituant le rhéostat, permet d'obtenir un nombre de orans très élevé et correspondant, en fait, au maximum à peu près permis par le dimensionnement habituel des manipulateurs de conduite,
Cependant, si l'on voulait obtenir un nombre de crans plus élevé encore, il serait facile de répéter deux fois ou même davantage le couplage série-paral-
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léle des éléments résistants aorrespoxdant la deuxième phase du démarrage ci- dessus;
il suffirait pour cela de prévoir une ou plusieurs sections supplémen-
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taires Boa, R9, etc..., et d'ajouter deux contacteurs pour chacune d'elles; c'est- à-dire deux contacteurs pour N + 1 crans supplémentaires obtenus, N étant le nombre de sections mises en court-circuit répète, pris égal à cinq dans l'exem- ple de la Fig.1.
On pourrait tout aussi bien ajouter une, deux sections résistantes, ou plus, au groupe R1... R5 mis en court-circuit répété, pour obtenir chaque fois
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i0s + 1 crans, et 34 est, le nombre de sections résistantes correspondant au second groupe %il R7 ...
Bien entendu, certaines combinaisons intermédiaires peuvent ne pas être utilisées pratiquement ai le diagramme de démarrage montre que l'on peut s'en passer,
Dans un autre ordre d'Idée, du point de Tua valeur ohmique des résistances,
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les combinaisons prévues permettent d'obtenir facilement, sans adjonction de
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résistances supplémentaire$, un rapport -N voisin de cent, généralement né ce.... saire en traction électrique pour les :am locomotives, IM désignant la Ter- leur de la résistance maximum ou totale du rhéostat sur le premier cran de démarrage série, et Pm la résistance minimum du rhéostat sur l'avant-dernier cran de démarrage parallèle.
A cet effet, les sections mises en court-circuit répéta comprennent à la foin des résistances élevées et des résistances faibles, qui permettent d'englober les résistances dites de préparation dans l'ensemble des résistances utilisées au cours du démarrage, et il en résulte encore une économie de con- taoteura et de câbles.
Une économie de câbles est encore due à la réalisation des résistances en une seule branche; on gagne ainsi un câble par groupe de résistance, soit deux ou trois câbles par locomotive, qui comporte au moins deux de ces groupes.
Enfin, l'utilisation répétée des mimes sections de résistances au cours du démarrage, conduit à une meilleure utilisation thermique de celles-ci*
L'invention présente un intérêt particulier pour la traction électrique, surtout pour les locomotives modernes, dans lesquelles l'installation de l'appareillage est toujours difficile du fait de son encombrement.
La Fig,2 donne le schéma d'un exemple, dont il a été question ci-dessus, d'application de l'invention au démarrage série-parallèle, avec transition par le pont, d'une locomotive à quatre moteurs à demi-tension; sur ce schéma , très simplifié, les induits des moteurs, toujours deux à deux en série, sont respectivement désignés par A, B, 0 et D, leurs enroulements inducteurs série par E, F,G et H;
les appareils de protection, d'inversion, de shuntage, de mise hors circuit des moteurs en cas d'avarie, été...., n'ont pas été figurés et peuvent avoir des dispositions quelconques* 30 désigne les contacteurs de ligne, 31, 32 et 33 les contacteurs de couplage, 34 les contacteurs formant le pont au passage de série à parallèle; enfin 10 et 20 désignent deux groupes de résistances, identiques tous les deux à celui de la Fig.1 précédemment décrite avec leurs con- tacteurs rhéostatiques respectifs 11 à 19 et 21 à 29.
Pendant le démarrage série, les deux groupes de résistances sont eux-mêmes en série dans le circuit des quatre moteurs, et l'on peut augmenter le nombre de crans en jouant alternativement sur chacun des deux groupes résistants.
En parallèle, au contraire, du fait de l'adoption de la transition par pont, chacun des deux groupes de résistances est obligatoirement affecté à un groupe de deux moteurs, et l'ensemble forme ainsi deux circuits distincte en
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parallèle, qu'il n'est pas raaommandable de déséquilibrer lorsqu'il s'agit dtune locomotive (du fait des conditions draudrence qui ne jouent pas pour les automotrices). Avec la taansition par pont, au couplage parallèle, les combi- naisons résistantes doivent donc être les mêmes dans chaque branche de moteurs, sur chaque cran.
Il en résulte que la transition par le pont exige, en parallèle, pratiquement deux fois plus de contacteurs rhéostatiques (dans le cas présent, où il s'agit de quatre moteurs à demi-tension; il en faudrait trois fois plus pour six moteurs, également à demi-tension) que la transition par court-circuit, et que, seules, les dispositions du genre de celle décrite ici permettent pratiquement ou tout au moins facilitent beaucoup remploi de ce mode de transition Intéressante
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Le démarrage eteffectue en trente-six crans, soit vingt-deux en série et quatorze en s4ne-$arsllélo.
La séquence de fonctionnement des contacteurs est celle Indiquée lors de la description du fonctionnement correspondant à la Figolt mais, avec quelques combinaisons ln4tillsèea* La F1g.3 donne, suivant la présentation habituelle, le tableau dtenclonçhement$ En série, les combinaisons choisies sur chaque cran sont parfois identiques pour les deux groupes résistants, parfois disaymétriquott en parallèle, elles sont toujours identiques, comme il Tient d'être dit.
On peut ainsi réaliser, avec les dispositions objet de l'invention, une très bonne régularité des crans, malgré la sujétion créée par l'emploi dtun
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petit nombre de sections tésiatantes de valeurs bien déterminées, diversement @ 1
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