<Desc/Clms Page number 1>
Gnérateur de puissance,
La présente invention concerne les générateurs de puis- sance pour véhicules automoteurs et, plus particulièrement, les générateurs de puissance dans lesquels la puissance est donnée par un moteur à combustion interne entraînant une génératrice qui four- nit du courant pour les moteurs électriques qui propulsent le véhi- cule.
La présente invention est un perfectionnement du système décrit dans le brevet américain n . 1.730.340 du 1er. Octobre 1929, dans lequel un moteur à combustion entraîne une génératrice et une excitatrice pour celle-ci, l'excitatrice ayant un enroulement in- ducteur différentiel sur une partie de ses pôles inducteurs, qui est alimenté par le courant de la génératrice principale dans le but de réaliser certaines caractéristiques de fonctionnement des machines électriques améliorant le rendement des moteurs Diesel ou à gaz. Dans le système décrit dans le brevet américain n .2.157.869,
<Desc/Clms Page number 2>
les caractéristiques de charge du moteur sont perfectionnées en superposant un enroulement d'excitation supplémentaire sur les mêmes pôles inducteurs de l'excitatrice que l'enroulement diffé- rentiel décrit dans le brevet antérieur.
L'enroulement d'excita- tion supplémentaire est mis en série avec le circuit d'induit de l'excitatrice et fait diminuer le couple sur le moteur approxi- mativement proportionnellement au carré de la vitesse, ce qui maintient la vitesse du moteur à combustion pratiquement constan- te. On peut ajouter une autre excitation supplémentaire sur cha- cun des pôles de l'excitatrice portant l'habituel enroulement d'excitation indépendante. Les excitations supplémentaires sont alimentées par le courant passant dans le circuit de charge de la génératrice et sont utilisées pour donner une tension d'excita- tion plus faible pour charge nulle.
Quoique les générateurs de puissance antérieurs aient très bien fonctionné sur des locomotives Diesel-électriques, l'ex- périence a montré qu'il y avait une très grande différence dans les caractéristiques à chaud et à froid. Comme de tell es locomo- tives sont souvent utilisées en service intermittent, et que la machine refroidit à l'arrêt,il est utile de supprimer ces varia- tions dans les caractéristiques de fonctionnement.
Les buts de l'invention sont :
Au point de vue général, créer un générateur de puissan- ce dans lequel les caractéristiques de fonctionnement des machines électriques sont pratiquement les mêmes à chaud et à froid;
Plus spécialement, réduire l'effet de variation de la résistance d'excitation de la génératrice principale provoquée par les changements dans la température de travail de la génératri- ce ;
Réduire la perte de temps dans l'établissement d'une partie du champ de l'excitatrice pour la génératrice d'un géné- rateur de puissance pour véhicules automoteurs.
D'autres buts apparaîtront d'eux-mêmes ou seront exposés'- ci-après.
<Desc/Clms Page number 3>
Dans une forme d'exécution de la présente invention, l'enroulement d'excitation superposé supplémentaire, qui était antérieurement monté sur les mêmes pôles inducteurs de l'excita- trice que l'excitation différentielle, est connecté comme une excitation shunt, et non série, aux bornes de l'induit de l'exci- tatrice et de l'excitation de la génératrice principale. De cet- te manière, l'effet de la variation de la résistance d'excitation de la génératrice principale due aux changements de température est fortement réduit, et le temps pour l'établissement d'une par- tie du champ inducteur est aussi réduit.
La nature et les buts de l'invention ressortiront 'clai- rement après la description détaillée suivante avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est un schéma d'un générateur de puissance pour véhicules automoteurs, conforme à l'invention.
La figure 2 est un schéma de connexions utilisées dans le générateur de puissance.
La figure 3 est un schéma d'une variante d'un générateur de puissance semblable à celui représenté à la figure 1.
La figure 4 est un schéma de connexions utilisées dans la variante de l'invention représentée à la figure 3.
La figure 5 donne une famille de courbes montrant les caractéristiques de fonctionnement du générateur de puissance.
Sur les figures 1 et 2, le générateur de puissance re- présenté comprend un moteur à combustion interne 10 qui entraîne une génératrice 11 et une excitatrice 12 pour celle,ci, au moyen d'un arbre 13. La génératrice 11 peut fournir de la puissance à un moteur 14 pour propulser une locomotive ou une autre véhicule (non représenté).
Comme décrit dans le brevet américain n .1.730.340, l'excitatrice 12 a plusieurs pôles inducteurs, 15 à 20 inclusive- ment. Quatre pôles inducteurs, 15 à 18 inclusivement, portent des enroulements d'excitation indépendante 21 pouvant être alimentés @
<Desc/Clms Page number 4>
par une batterie 22. Un rhéostat réglable 23 peut être utilisé pour ajuster le courant dans les enroulementsd'excitation 21.
Les deux autres pôles inducteurs 19 et 20 sont pourvus d'enroule- ments d'excitation différentiels 24 reliés en série avec l'induit de la génératrice 11 et recevant le courant qui parcourt le cir- cuit de charge de la génératrice.
Il est clair que les enroulements inducteurs 21 et 24 fonctionnent de la manière décrite dans le brevet antérieur, l'en- roulement d'excitation différentiel 24 s'opposant au flux établi par les inducteurs 21, ce qui donne à l'excitatrice certaines ca- ractéristiques semblables à celles de l'excitatrice utilisée dans le système du brevet précité.
Un enroulement d'excitation-supplémentaire 26 a été ajouté sur les pôles inducteurs 19 et 20, pour améliorer les ca- ractéristiques de charge du moteur à explosion. Cet enroulement inducteur 26 est superposé et aide donc l'enroulement d'excitation 21 à établir la tension d'excitatrice. La génératrice 11 est exci- tée en fonction de la tension développée par l'excitatrice 12, un rhéostat 29 servant à régler le courant d'excitation de la gé- nératrice. En ajoutant l'enroulement d'excitation superposé 26 sur les pôles inducteurs 19 et 20, on ne change pratiquement pas la caractéristique tension d'excitatrice - ampères de génératrice des machines, qui reste pratiquement la même que celle des machi- nes décrites dans le brevet antérieur.
Cependant, la caractéristique couple-vitesse des machi- nes actuelles est affectée par l'ajoute de l'enroulement d'excita- tion 26 de la manière décrite dans le demande copendante susmen- tionnée. Dans le cas présent, le couple décroît à peu près pro- portionnellement au carré de la vitesse et non directement propor- tionnellement comme dans le système décrit au brevet antérieur.
De ce fait, la vitesse du moteur à combustion reste pratiquement constante puisque lorsque le débit du moteur à com-
<Desc/Clms Page number 5>
bustion et par conséquent sa vitesse diminuent, -le couple tombe rapidement afin de minimiser la diminution de vitesse en déchar- geant automatiquement le moteur à combustion. Comme le couple dé- croit suivant le carré de la vitesse, la diminution du couple est importante à grande vitesse et pleine charge là où il est le plus intéressant de maintenir une vitesse de moteur à une valeur déterminée.
Dans le brevet américain n . 2.157.869, l'enroulement d'excitation superposé 26 est mis en série avec l'enroulement d'ex- citation 27 de la génératrice 11 qui est elle-même mise aux bor- nes de l'induit 28 de l'excitatrice 12. Comme indiqué ci-dessus, l'expérience a montré qu'à cause de l'effet de la variation de la résistance d'excitation de la génératrice principale due aux changements de température, les machines ont des caractéristiques très différentes suivant qu'elles marchent à froid ou à chaud.
Pour réduire l'effet de la variation de la résistance d' excitation de la génératrice principale, l'enroulement inducteur superposé 26 est mis aux bornes de l'induit 28 de l'excitatrice 12 en série avec un rhéostat réglable 25, comme on peut le voir aux présents dessins, au lieu d'être en série avec l'induit comme dans le brevet n .2.157.869. De cette manière, l'enroulement d'ex- citation 26 n'est pas affecté par le changement de résistance de l'enroulement inducteur de la génératrice 27, l'enroulement 26 n'étant plus en série avec cet enroulement inducteur. L'enroule- ment 26 est, au contraire, excité par la tension de l'excitatrice 12 et fonctionne donc de la manière décrite dans la demande copen- dante susmentionnée, réduisant la charge sur le moteur à combustion dans le cas d'une chute de vitesse et donc d'une chute de la ten- sion de l'excitatrice 12.
De plus, le temps nécessaire à établir le champ, d'excitatrice à deux pôles au moyen de l'enroulement 26 est réduit, puisqu'il est indépendant du retard dans le champ de la génératrice principale.
Comme le montrent les courbes de la figure 5 basées sur
<Desc/Clms Page number 6>
un essai sur les machines connectées comme aux figures 1 et 2, il n'y a qu'une légère différence, dans la gamme principale de travail des machines, entre les courants d'excitation de la gé- nératrice à froid et à chaud. Pour la machine particulière mise à l'essai, la résistance de l'inducteur de la génératrice variait de 0,5 ohm à froid à 0,61 ohm à chaud, soit une augmentation de 22%, tandis que le courant d'excitation ne variait que de 4% dans la gamme principale de travail, et varie au total entre 4% et 17%. On voit donc que, dans la gamme de travail principale, les machines ont pratiquement les mêmes caractéristiques à froid et à chaud.
Comme décrit dans le brevet n . 2.157.869 susmentionné, un enroulement d'excitation superposé 31 est ajouté sur chacun des pôles inducteurs 15 à 18, inclusivement, en plus de l'exci- tation indépendante 21 déjà décrite. Les enroulements Inducteurs 31 sont mis en série avec les enroulements d'excitation différen- tiels 24 et reçoivent le courant du circuit de charge de la géné- ratrice.
Les enroulements inducteurs superposés 31 servent à obte- nir une tension d'excitation plus faible en cas de charge nulle.
Comme l'effet cumulatif produit par les enroulements inducteurs 31 dépend du courant de charge de la génératrice, il est clair qu'en cas de charge nulle les enroulements 31 ne produisent pas de flux et la tension de l'excitatrice est donc réduite en cas de charge nulle. L'enroulement inducteur 26 sur les pôles induc- teurs 19 et 20 fonctionne de la manière décrite ci-dessus, en di- minuant le couple sur le moteur à combustion dans le cas d'une diminution de vitesse,maintenant ainsi une vitesse de moteur dé- terminée.
Dans la variante représentée aux figs. 3 et 4, un enrou- lement d'excitation différentiel supplémentaire 32 est ajouté sur chacun des pôles inducteurs 19 et 20. Les enroulements d'excitation
<Desc/Clms Page number 7>
différentiels 32 sont mis en serie avec l'induit de l'excitatrice 12 et l'enroulement inducteur 27 de la génératrice. Afin d'annuler l'effet des enroulements d'excitation différentiels 32 dans des conditions de charge normales, l'enroulement d'excitation super- posé 26 déjà décrit est augmenté pour contrecarrer l'effet de l'en- roulement d'excitation différentiel 32.
On constatera que l'enroulement d'excitation différentiel 32 aidera aussi à réduire l'effet du changement de résistance de l'inducteur de la génératrice principale, parce que, quand la géne- ratrice travaille à froid et que sa résistance est faible, l'enrou- lement d'excitation différentiel 32 réduira la tension de l'exci- tatrice, maintenant ainsi le courant d'excitation de la génératrice plus près de sa valeur normale. Quand la température de l'excita- tion de la génératrice augmente, le courant est maintenu à sa va- leur normale par l'enroulement inducteur superposé 26 qui, comme déjà exposé, sert contrecarrer l'effet de l'enroulement d'exci- tation différentiel 32 dans les conditions de fonctionnement nor- males.
La description précédente montre que les systèmes dé- crits dans la présente demande comportent encore tous les avanta- ges des systèmes décrits dans le brevet n . 2.157.869, et qu'ils présentent, en plus, les avantages de réduire l'effet de la varia- tion de la résistance de l'excitation de la génératrice principale due aux changements de temperature, et aussi de réduire le temps nécessaire à établir une partie du champ de l'excitatrice, en uti- lisant les connexions décrites ici.
Comme il est possible d'apporter de nombreuses modifica- tions à la construction décrite ci-dessus et de réaliser d'autres formes d'exécution de l'invention sans sortir du cadre de celle-ci, la description précédente et les dessins annexés sont donnés à ti- tre exemplatif seulement et non limitatif.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
Power generator,
The present invention relates to power generators for motor vehicles and, more particularly, to power generators in which power is given by an internal combustion engine driving a generator which supplies current for the electric motors which propel the engine. vehicle.
The present invention is an improvement of the system described in US patent no. 1,730,340 from the 1st. October 1929, in which a combustion engine drives a generator and an exciter therefor, the exciter having a differential inductor winding on part of its field poles, which is fed by current from the main generator in the aim to achieve certain operating characteristics of electric machines improving the efficiency of diesel or gas engines. In the system described in U.S. Patent No. 2,157,869,
<Desc / Clms Page number 2>
the load characteristics of the motor are improved by superimposing an additional excitation winding on the same field poles of the exciter as the differential winding described in the prior patent.
The additional excitation winding is put in series with the exciter armature circuit and decreases the torque on the motor approximately in proportion to the square of the speed, which maintains the speed of the combustion engine. practically constant. Another additional excitation can be added to each of the poles of the exciter carrying the usual independent excitation winding. The additional excitations are powered by current flowing through the generator load circuit and are used to provide a lower excitation voltage at zero load.
Although earlier power generators performed very well on diesel-electric locomotives, experience has shown that there is a very large difference in hot and cold characteristics. Since such locomotives are often used in intermittent duty, and the machine cools down when stationary, it is useful to suppress these variations in operating characteristics.
The aims of the invention are:
From a general point of view, to create a power generator in which the operating characteristics of the electric machines are practically the same hot and cold;
More especially, reduce the effect of variation of the excitation resistance of the main generator caused by changes in the working temperature of the generator;
To reduce the waste of time in establishing part of the exciter field for the generator of a power generator for motor vehicles.
Other objects will appear on their own or will be set out below.
<Desc / Clms Page number 3>
In one embodiment of the present invention, the additional superimposed excitation winding, which was previously mounted on the same field poles of the exciter as the differential excitation, is connected as a shunt excitation, and not series, across the armature of the exciter and the excitation of the main generator. In this way, the effect of the variation of the excitation resistance of the main generator due to temperature changes is greatly reduced, and the time for establishing part of the inductive field is also reduced. .
The nature and objects of the invention will become clear from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a diagram of a power generator for motor vehicles, according to the invention.
Figure 2 is a circuit diagram used in the power generator.
Figure 3 is a diagram of a variant of a power generator similar to that shown in Figure 1.
Figure 4 is a circuit diagram used in the variant of the invention shown in Figure 3.
FIG. 5 gives a family of curves showing the operating characteristics of the power generator.
In Figures 1 and 2, the power generator shown comprises an internal combustion engine 10 which drives a generator 11 and an exciter 12 therefor by means of a shaft 13. The generator 11 can supply power. power to a motor 14 to propel a locomotive or other vehicle (not shown).
As described in US Patent No. 1,730,340, exciter 12 has multiple field poles, 15-20 inclusive. Four inductor poles, 15 to 18 inclusive, carry independent excitation windings 21 which can be supplied @
<Desc / Clms Page number 4>
by a battery 22. An adjustable rheostat 23 can be used to adjust the current in the excitation windings 21.
The other two inductor poles 19 and 20 are provided with differential excitation windings 24 connected in series with the armature of the generator 11 and receiving the current which flows through the charging circuit of the generator.
It is clear that the inductor windings 21 and 24 operate as described in the prior patent, with the differential excitation winding 24 opposing the flux established by the inductors 21, which gives the exciter some capacity. - characteristics similar to those of the exciter used in the system of the aforementioned patent.
An additional excitation winding 26 has been added on the field poles 19 and 20, to improve the charging characteristics of the internal combustion engine. This inductor winding 26 is superimposed and therefore helps the excitation winding 21 to establish the exciter voltage. The generator 11 is excited as a function of the voltage developed by the exciter 12, a rheostat 29 serving to regulate the excitation current of the generator. By adding the superimposed excitation winding 26 on the field poles 19 and 20, the exciter voltage - generator amperes characteristic of the machines is practically not changed, which remains practically the same as that of the machines described in the earlier patent.
However, the torque-to-speed characteristic of current machines is affected by the addition of the excitation winding 26 as described in the above-mentioned copending application. In the present case, the torque decreases roughly in proportion to the square of the speed and not directly in proportion as in the system described in the prior patent.
As a result, the speed of the combustion engine remains practically constant since when the flow rate of the engine at
<Desc / Clms Page number 5>
bustion and consequently its speed decrease, the torque drops rapidly in order to minimize the speed decrease by automatically unloading the combustion engine. As the torque decreases with the square of the speed, the reduction in torque is significant at high speed and full load where it is most beneficial to maintain engine speed at a determined value.
In US patent no. 2,157,869, the superimposed excitation winding 26 is placed in series with the excitation winding 27 of the generator 11 which is itself placed at the terminals of the armature 28 of the exciter 12 As indicated above, experience has shown that due to the effect of varying the excitation resistance of the main generator due to changes in temperature, machines have very different characteristics depending on whether they are work cold or hot.
To reduce the effect of varying the excitation resistance of the main generator, the superimposed field winding 26 is terminated by the armature 28 of the exciter 12 in series with an adjustable rheostat 25, as can be done. see it in the present drawings, instead of being in series with the armature as in patent no. 2,157,869. In this way, the excitation winding 26 is not affected by the change in resistance of the field winding of the generator 27, the winding 26 no longer being in series with this field winding. Winding 26 is, on the contrary, energized by the voltage of exciter 12 and therefore operates as described in the aforementioned copending application, reducing the load on the combustion engine in the event of a fall. speed and therefore a drop in exciter voltage 12.
In addition, the time required to establish the field of the two-pole exciter by means of the winding 26 is reduced, since it is independent of the delay in the field of the main generator.
As shown by the curves in Figure 5 based on
<Desc / Clms Page number 6>
a test on the machines connected as in figures 1 and 2, there is only a slight difference, in the main working range of the machines, between the excitation currents of the cold and hot generator. For the particular machine under test, the resistance of the generator inductor ranged from 0.5 ohm cold to 0.61 ohm hot, an increase of 22%, while the excitation current did not varied only 4% in the main working range, and varied in total between 4% and 17%. It can therefore be seen that, in the main working range, the machines have practically the same characteristics when cold and when hot.
As described in patent no. 2,157,869 mentioned above, a superimposed excitation winding 31 is added to each of the field poles 15 to 18, inclusive, in addition to the independent excitation 21 already described. The inductor windings 31 are put in series with the differential excitation windings 24 and receive current from the load circuit of the generator.
The superimposed field windings 31 serve to obtain a lower excitation voltage at zero load.
As the cumulative effect produced by the inductor windings 31 depends on the load current of the generator, it is clear that in the event of zero load the windings 31 do not produce any flux and the voltage of the exciter is therefore reduced in the event of a zero load. zero load. The inductor winding 26 on the inductor poles 19 and 20 operates as described above, decreasing the torque on the combustion engine in the event of a decrease in speed, thereby maintaining an engine speed. determined.
In the variant shown in Figs. 3 and 4, an additional differential excitation winding 32 is added to each of the field poles 19 and 20. The excitation windings
<Desc / Clms Page number 7>
differentials 32 are placed in series with the armature of the exciter 12 and the inductor winding 27 of the generator. In order to negate the effect of the differential excitation windings 32 under normal load conditions, the stacked excitation winding 26 already described is increased to counteract the effect of the differential excitation winding. 32.
It will be found that the differential excitation winding 32 will also help to reduce the effect of the change in resistance of the main generator inductor, because when the generator is cold working and its resistance is low, The differential excitation winding 32 will reduce the exciter voltage, thereby maintaining the generator excitation current closer to its normal value. As the temperature of the generator excitation increases, the current is maintained at its normal value by the superimposed field winding 26 which, as already discussed, serves to counteract the effect of the excitation winding. differential tation 32 under normal operating conditions.
The foregoing description shows that the systems described in the present application still have all the advantages of the systems described in patent no. 2,157,869, and that they present, in addition, the advantages of reducing the effect of the variation of the resistance of the excitation of the main generator due to changes in temperature, and also of reducing the time required for establish part of the exciter field, using the connections described here.
As it is possible to make numerous modifications to the construction described above and to realize other embodiments of the invention without departing from the scope thereof, the foregoing description and the accompanying drawings are given by way of illustration only and not limiting.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.