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La présente invention est relative à des perfection. nements apportés aux équipements de commande automatique pour locomotives électriques..La réalisation de tels équipements présente souvent de trieuses difficultés étant donné qu'il s'agit de systèmes à grands nombres de crans et de couplages devant satisfaire à de nombreuses conditions telles que par exemple la variation très progressive de l'effort de traction, l'adaptation facile aux circonstances d'exploitation, de nombreuses garanties contre les avaries et fausses manoeuvres, la facilité de commande etc...
Il devient souvent pratiquement impossible de remplir sans trop de complications tout ce programme à l'aide d'équi- pements à contacteurs individuels ou avec ceux qui comportent un seul combinateur à commande indirecte, comme cela se fait couramment dans le cas d'automotrices.
@ On a déjà réalisa des équipements automatiques à deux
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combinateurs séparés commandés par un manipulateur, mais une telle subdivision, avantageuse pour les automotrices, n' assouplit et ne simplifie pas suffisamment les équipements lorsque le programme à remplir est aussi complexe que celui de grosses locomotives de chemins do fer,
Conformément à la présente invention;
, système L HEIDMANN, pour pallier à ces difficultés, on groupe et associe les contacteurs de l'équipement essentiellement d'a- prés leurs rôles respectifs,de façon à en constituer au moins trois combinateurs séparés, prévus pour des fonctions différentes et entraînes chacun dans les deux sens par des servo-moteurs individuels, autonomes au point de vua méca- nique, mais relies les uns aux autres par des circuits et relais de commande et d'asservissement, ces circuits et relais étant subordonnés à un ou plusieurs manipulateurs et agencés de façon à produire des mouvements automatiques et conjugués des divers combinatcurs qui peuvent s'effectuer simultanément et successivement dans un seul sens et dans les deux sens suivant la,
manoeuvre imposée par le manipulateur en service.
Ce groupement peut se faire de telle façon qu'un premier combinateur comporte les contacteurs prévus pour les différents couplages des moteurs de traction (en série, série-parallèle .ou parallèle),qu'un second comporte ceux qui agissent sur les inducteurs desdits moteurs pour en effectuer le shuntage ou l'excitation séparée ou cours du freinage, et qu'un troisième comporte ceux qui commandent les résistances de démarrage, de freinage et de réglage.
Une telle subdivision et répartition des contacteurs en combinaison avec les asservissements mutuels des divers combinateurs permet notamment de simplifier l'équipement et d'en réduire l'encombrement et le prix. Par exemple, dans
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un-équipement de locomotive connue comportant des contacteurs individuels et non groupés, on réalise 50 crans par 62 con- tacteurs, c'est-à-dire qu'on a 0,8 cran par contaoteur; dans un autre équipement comportant doux combinateurs dont chacun est à fonctions multiples, on réalise à peu près 1 cran par contacteur, tandis que dans un équipement conforme à l'inven- tion, on obtient à peu près 2 crans par contacteur.
D'autre part, malgré le nombre rdduit de.contactours, le fonctionnement conjugua des divers combinateurs peut être facilement modifié,ce qui permet de réaliser, par des asser- vissements appropries, des opérations beaucoup plus nombreuses, c'est-à-dire d'augmenter la flexibilité de l'équipement ot d'en faciliter l'adaptation aux diverses conditions d'exploi- tation. Par ailleurs, les équipements conformes à l'invention présentent notamment une sécurité accrue et des grandes faci- lités de commande et d'entretien.
Suivant une forme de réalisation préférée, chacun des combinateurs partiels séparés comporte, en dehors des contacts principaux agissant sur les circuits de traction, plusieurs groupes de doigts et de segments d'asservissement et de com-, mande reliés entre eux ainsi qu'aux contacts du manipulateur, soit directement, soit par l'intermédiaire de relais, ces con- nexions réalisant des circuits auxiliaires parcourus par des courants qui mettent en route ou arrêtent los servo-moteurs réversibles des divers ccmbinateurs d'après les positions et les déplacements des manettes du manipulateur.
Le dessin joint est un schéma très simplifie, destiné à illustrer un agencement possible de l'équipement conforme à l'invention et décrit à titre d'exemple d'une-;façon non limitative. le,équipement électrique est alimente 'par le pantogra-. phe 1 par l'intermédiaire du disjoncteur général 2 et des
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contacteur paux 3; il comporte notamment un certain bre de moteurs de traction Mi, M2 etc, un ensemble de résistances de démarrage et de réglage R et une ou plusieurs exoitatrices E pour la récupération. Les connexions princi- 'pales parcourues par les courants des moteurs sont symbolisées par les gaines 4..
L'équipement de commande et de réglage comporte notam- ment le manipulateur 5, le combinateur 6 de couplage des moteurs, le combinateur rhéostatique 7 et le combinateur 8 do shuntage et de récupération, l'inverseur 9, les sorvo- moteurs réversibles 10, 11, 12 d'entrainement des combinateurs, un ensemble 13 de relais de commande des servo-moteurs, un ensemble 14 de relais de traction et d'asservissement et la, batterie 15 alimentant les circuits de commande,
Sur le manipulateur 5, la manette de roulage C commande les crans : S de série, SP de sorie-parallèle, P de parallèlo et Rec, de récoupération;
I est la manette d'inversion et Eff une manette destinée à régler en marche l'effort de traction et en récupération le courant revoyé àd la ligne.
Chacun des combinateurs 6, 7, 8, comporta deux parties : l'une, représentée sur le dessin par le rectangle inférieur, peut être constituée par exemple par un groupe do contactours mécaniques actionnés par un arbre à cames qui est entraîne d,ans les doux sons par le servo-moteur correspondant 10, 13 12 l'autre partie, schématisée par un rectangle supérieur plus petit 6 7 ou 8 peut comporter par exemple un tam- bour auxiliaire à segments coopérant avec des doigts relies aux circuits de commando et d'assreivssment 'Ces c'rouits, qui son alimentas par la batterie 15 et quirelient entre eux le manipulateur 5, les parties supérieures 6' 7',
8 dos combinateurs séparés 6, ?il 8, les relais 13 et 14 et l'exci- tation de l'excitatrice E, sont représentes symboliquement
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par les gaines 16 Les circuits de commande et de réglage des servo-moteurs 10, 11 12 (qu'on suppose électriques, mais qui peuvent être quelconques) sont schématisés par la.gaine 17
L'inverseur 9, qui comporte également une partio au- xiliaire 9' réservée aux circuits d'asservissement, est re- présenté comme étant commandé mécaniquement par le combinateur de couplage 6.
On peut par exemple prévoir à cet effet une liaison mécanique telle que si le combinateur 6 tourne dans le sens normal, l'inverseur reste immobile et que, pour ac- tionner l'inverseur, le combinateur 6 doive effectuer un ou plusieurs mouvements en sens inverse.
L'équipement dont on vient d'exposer les lignes géné- rales est caractérisé par de nombreux asservissements et modes opératoires nouveaux qui font également l'objet de l'invention et qui sont décrits ci-après à titre d'exemple.
Entre le combinateur de couplage 6, le combinateur rhéostatique 7, l'inverseur 9 et le manipulateur 5, on réali- se l'asservissement de progression et de régression normale de crans, avec la commande automatique des transitions par la méthode -du pont. Dans ce but, on peut, conformément à l'invention, prévoir sur chacune des parties 6' et 7' des combinateurs 6 et 7 un groupe de doigts dits de progression et un autre groupe de doigts dits de régression ainsi qu'un relais d'aiguillage.
A l'aide de ces doigts et de ce relais, on réalise do préférence le mode opératoire suivant : en faisant avancer la manette C du manipulateur 5,. on excite ledit relais qui. peut se trouver dans. le groupe schématisé par 14 et qui ali- les servo-moteurs 10 et 11 des combinateurs 6 et 7 à travers leurs groupes respectifs de doigts de progression de telle mente
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sorte que le combinatour 6 établisse d'abord le premier couplage des moteurs en série , après quoi le combinateur 7 se met en route pour éliminer les résistances R L'avance de ce dernier est réglée par le relaisd'acélératin de la locomotive, monté on 14. Ayant atteint le dernier cran du couplage série, le combinateur 7 alimente, s'il y a lieu,
le servo-moteur 10 du combinatcur 6 qui effectue la transi-- tion et passe au couplage suivant, par exemple "sdrie-paral- lèle. dans lequel lc combinateur rhéostatique 7 recommence 5. éliminer les résistances R. Pendant cette manoeuvre, les deux combinateurs tournent dans le mené sens. Dans cc qui précède, on n'a pas décrit l'agencement détaillé des circuits qu'un spécialiste pourra établir facilement pour réaliser ce programme.
La transition d'un couplage àd l'autre peut se faire par la méthode du pont équilibre cnforme au brevet français N 846.823 dru ler juin 1938, Dans ce cas, un relais spécial d'équilibrage fait intervenir le combinateur qui réduit les résistances dans le montage de transition prépare par le combinateur 6 pour faire disparaître le courant dans le pont,après quoi le pont est interrompu;le combinateur continue alors l'élimination des résistances de démarrage.
Suivant l'agencement conforme à l'invention, le relais d'accélération mentionna plus haut et commandant l'avance ' cran par cran du combinateur rhéostatique ? 7 est de préfé- rence affecte de plusieurs façons : on peut modifier sa sensibilité à l'aide de la manette Eff du manipulateur 5, prévue pour faire varier les ampère-tours du relais d'accé- lération par l'intermédiaire du rhéostat r1 monte cn déri- vation sur la bobine du relais; un effet analogue peut être produit par l'intervention du combinateur de shuntage 8
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qui peut comporter à cet effet des contacts appropriés. On peut enfin mettre le relais d'accélération hors service en cas de patinage des moteurs si le couple d'adhérence se trouve dépasse.
Dans ce but, des relais de patinage, qu'on supposera montés en 14, peuvent être agencés pour comparer entre clles les tensions aux bornes de deux ou de plusieurs moteurs M1,M2 etc.. Chaque relais de patinage peut avoir la forme d'un relaie différentiel, muni de bobines de tension, reliées aux bornes des moteurs respectifs et agencés de façon à ce que la somme de leurs ampère-tours soit normalement nulle. Si un des moteurs se met à patiner, sa tension aux bornes augmente, l'équilibre du relais est rompu, et son armature est attirée.
De tels relais, qui font l'objet du brevet français déposé le 29.1.42 sous le titre "Perfectionnements aux relais différentiels", peuvent être utilisés suivant la présente invention de plusieurs façons : en dehors de l'action décrite sur le relais d'accélération, ils peuvent, par exemple, in- tervenir dans les circuits d'asservissement des servomoteurs pour arrêter la progression du combinateur 7, ou bien pour commander la régression des combinateurs 7 et 6; ils peuvent aussi réduire le courant de freinage en agissant par exemple sur l'excitatrice E, ou faire déclencher les contacteurs principaux 3.
Quand la manette 0 du manipulateur 5 quitte un cran de marche économique et passe sur un cran de shuntagc, on réalise de préférence un asservissement tel que le combinateur de shuntage 8 ne puisse se mettre en route que si le combina- teur rhéostatique 7 se trouve sur son dernier cran et à condi- tion qu'il y ait concordance entre la position do la manette 0 et celle du combinateur de couplage 6.Ces conditions étant rem-
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plies par des contacts et connexions appropriés, un relais spécial dit de shuntage se trouve excité et permet le fonc- tionnement du servo-moteur 12 qui entrâne combinateur de shuntage 8.
Les opérations s'effectuent alors conformément à l'invention automatiquement dans l'ordre suivant par exemple: le combinateur de couplage 6 atteint la position proscrite par la manette c, le combinateur rhéostatique 7 quitte son dernier cran et revient un peu en arrière pour insérer dans les circuits des moteurs Mi, M2 etc, une partie des résistances R; il fait avancer ensuite d'un cran le combinateur de shuntage 8 et élimine enfin progressivement les résistances qu'il vient d'insérer. Ce mode opératoire nouveau qui peut être subordonné au relais d'accélération est commande par le jeu alternatif des doigts de progression et de régression et du relais d'aiguillage mentionnes plus haut; il a pour but de réduire les appels de courant excessifs.
Lorsqu'on déplace la manette C du zéro directement sur un cran de shuntage d'un couplage supérieur;, on dispose les circuits d'asservissement pour que l'équipement puisse passer, au cours de sa progression, directement du dernier cran série par exemple, au premier cran séric-parallèle et ainsi de suite, sans faire intervenir le shuntage; dans ce but,on peut faire intervenir l'asservissement déjà mentionna gréce auquel, tant OU' il n'y a pas de concordance entre la manette C et le combimateu4 6, le combinateur de shuntage 8 reste immobilisé.
L'exemple du mode opératoire en shuntage qu'on vient de décrire montre que dans certains cas, les combinateurs effectuent automatiquement des mouvements alternatifs, 11 illustre clairement la souplesse de 1'équipement et la possibi- lité de réaliser,par des liaisons simples et faciles , établir, des opérations conjuguées très diverses et nombreuses.
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Pendant le retour progressif de l'équipement d'un cran shunté (par exemple en série-parallèle) vers une posi- tion non shuntée dans un couplage inférieur (par exemple en série), l'asservissement et le mode opératoire peuvent être tels que le combinateur de shuntage 8 soit ramené au zéro, tandis que le relais d'aiguillage mentionné plus haut alimen- te les groupes des doigts de régression sur les combinateurs 6 et 7, de sorte que ces derniers effectuent conjointement la régression commandée. Au cours de cette régression,le combinateur de couplage 6 n'est actionné que lorsque les ré- sistances R ont été convenablement insérées par le combina- teur 7.
Pour revenir progressivement en arrière depuis une position shuntée ou non vers une position plus fortement shuntée dans un couplage inférieur (par exemple du premier cran de shuntage en parallèle vers le quatrième cran de shuntage en série-parallèle),on peut prévoir conformément à l'invention sur la partie 7' du combinateur rhéostatique un groupe de doigts et de segments destiné à la commande du combinateur de shuntage 8.
Il est facile d'agencer cet asservissement de telle manière que le combinateur 7, en réinsérant progressivement les résistances R dans les cir- cuits des moteurs M1, M2 etc.. fasse progresser de temps en temps le combinateur de shuntage 8 par un mouvement pas à pas vers la position désirée à l'aide de segments espaças qui forment de temps en temps le courant de commande du serve-moteur 12 (Dans l'exemple considéré, le combinateur 6.avancera successivement de 3 crans). Lorsque le combinateur de couplage 6 effectue alors la transition pour passer vers le couplage inférieur par l'intermédiaire du pont, l'équipe- ment atteint directement, mais sans à-coups, la position
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shuntée cc mode opératoire nouveau permet ainsi de faire la régression sans variations importantes de l'effort de traction.
Le retour de l'équipement au cran zéro peut, s'effec- tuer lentement ou rapidement. Pour faire le retour lent, l'opérateur place la manette C d'abord au premier cran de démarrage, cc qui fait fonctionner los servo-moteurs 10 et di de façon àd faire régresser automatiquement et. normalement les combinateurs 6 et 7 àans l'ordre voulu en passant par tous les crans sans shuntage, après quoi l'opérateur passe au zéro en coupant :les courants par le combinateur 6
Pour faire la régression accélérée, l'opérteur met la manette C directement au zéro. L'agencement des circuits d'asservissementpeut être tel que le combinateur 7 revienne alors, comme dans le cas précèdent, progressivement au premier cran de couplage on sorvico;
après quoi, par le jeu des contacts et des serments de régression, le combinateur 6 intervient pour passer directement au premier cran du cou- plage inférieur, ensuite au premier cran du couplage série et finalement au zéro, le combinateur 7 restant immobile.
Ce Mode opératoire peut être facilement réalisé par un agen- cement approprié des doigts et des segments de régression.
Enfin;, pour effectuer une coupure brusque du courant de traction, le conducteur peut faire déclencher les contac teurs principaux 3 par une commando appropriée telle qu'un bouton d'arrêt prévu à cet effet.
Pour la régrémsion secélére qu'on vient d'exposer, on peut, conformément à l'invention, prévoir un dispositif de maintien des contacteurs principaux 3 dans la position formée.Dans cc but, les contacteurs 3 peuvent être excités par l'intermédiaired'un relais temporise qu'on supposera
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monté en 14 et qui est périodiquement relancé par des segments disposés entre les crans de la partie 6' du combinateur de couplage et entre les crans de la partie 7' du combinatour rhéostatique.
Il cn résulte que pendant la régression conju- guée de ces combinateurs, les contacteurs 3 sont maintenus fermés en permanence, mais si les combinateurs viennent à. s'arrêter en cours de route, les contacteurs 3 déclen- ahent, ce qui constitue une sécurité supplémentaire.
Pendant le fonctionnement de l'équipement en récu- pération, les circuits d'asservissement et de commande réalisent, conformément, à l'invention, les mouvements automatiques des combinateurs dans un ordre différent par l'intermédiaire d'autres doigts auxiliaires prévus à cet effet . Quand on met la manette c du manipulateur dans une des trois positions désignées par Rec (et correspondant respectivement à la récupération en parallèle, en série- parallèle, ou en série)le combinateur 8 de shuntage et de récupération est le premier à fonctionner pour brancher tous les inducteurs des moteurs de traction en série sur l'excitatrice E.
Le combinateur 6 est libéré ensuite par des doigts sur le combinateur 8 pour grouper les induits des moteurs suivant la position de la manette C; le combina- teur 7 reste sur son premier cran avoc toutes les résistan- ces R en circuit .
Par la manette Eff. du manipulateur qui agit pendant la récupération sur le rhéostat r2, on règle alors l'excita- tion de l'excitatrice E, et quand la tension aux bornes des induits des moteurs Mi, M2 etc.. devient égale à celle du réseau, un relais spécial de récupération (qui peut être monté on 14) ferme les contacteurs de ligne 3, après quoi le combinatuer 7 est mis en route pour réduire dans une ccr-
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taine mesure les résistances du circuit de récupération.
Le courant récupéré peut êtro réglé ensuite par la même manette Eff. qui, conformément l'invention, sert à, modi- fier l'effort de la locomotive aussi bien on récupération en agissant sur le rhéostat r2 et sur l'excitatrice E qu'en agissant sur le rhéostat ri et sur le relais d'accélération, comme on l'a vu plus haut.
Dans ce qui précède, on n'a pas décrit en détail l'a- gencement des circuits d'asservissement et de commande des combinatours, circuits qui sont nécessaires pour réaliser les divers modes de fonctionnement exposés, ainsi que leurs va- riantes, étant donné que ces détails peuvent être réalisés sans difficulté en présence des indications ci-dessus relati- ires aux moyens essentiels et aux asservissements à obtenir.
On voit que l'agencement décrit des contacteurs groupes en trois combinateurs à fonctions séparées et distinctes en combinaison avec 1'agencement des circuits et relais de com- mande et d'asservissement, permet notamment, en dehors de la simplification notable de 11 équipement, de commander automa- tiquement dans les deux sens les divers combinateurs, d'ef- fectuer diverses régressions des crans sans être obligé do couper le courant, c'est-à-diresans interrompre l'effort de traction, de réaliser;
, avec un nombre réduit de contacteurs, un nombre de crans très élevé et dos modes opératoires très varies qu'il est impossible ou très difficile d'obtenir avec los équipements connus, ainsi que d'obtenir de nombreux asser- vissements de commande ou de sécurité procurant le fonction- nement automatique et semi-automatique de la locomotive.
Il va de soi. que la réalisation de l'invention peut âtre modifiée de plusieurs façons. On peut employer dos com- binateurs d'un type différnet de celui à contacteurs mécaniques
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décirt à titre d'exemple, utiliser des servo-moteurs d'un autre type et des moyens quelconques de démarrage et d'arrêt des combinateurs etc., ainsi que r6aliser d'autres asservissements et modes opératoires en dehors de ceux qui ont été décrits, sans sortir du cadre de l'invention.