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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,
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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.
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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 @
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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-
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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
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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
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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.
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