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SYSTEME PERFECTIONNE DE TRACTION ELECTRIQUE.
La présente invention se rapporte d'une façon générale à la trac- tion électrique et elle vise plus spécialement à empêcher le patinage des roues motrices des locomotives de ce type.
Le principal objet de la présente invention est un système de com- mande perfectionné et simplifié comportant un relais combiné directement avec les circuits et les commutateurs entre la génératrice et les moteurs de traction, pour agir lorsqu'il se produit une légère rupture d'équilibre entre les conditions électriques des moteurs (qu'ils soient couplés en sé- rie ou en série-parallèle) par suite d'une légère différence de la vitesse de 1-'un ou l'autre des moteurs due à un léger patinage d'une roue motrice actionnée par ce moteur,
et pour provoquer une prompte réduction du débit de la génératrice de manière à arrêter promptement le patinage de la roue et ramener les conditions d'équilibre au point de vue du courant et de la vitesse des moteurs de traction à leur valeur initiale à une allure réglée.
L'invention sera décrite ci-après en détail, en se référant au dessin annexé qui représente à titre d'exemple un schéma des différents é- léments d'un système suivant l'invention et des connexions électriques.
Le système de traction et de commande comprend une installation motrice de locomotive comportant un moteur Diesel E relié positivement à une génératrice électrique compound G pourvue d'enroulements inducteurs en série SS, en dérivation SF et excités par une batterie d'accumulateurs BF et fournissant l'énergie à des moteurs de traction électriques.du type série M1, M2, M3 et M4 reliés chacun positivement à des essieux moteurs séparés 1 pourvus de roues motrices Wl, W2, W3 et W4 qui y sont fixées.
L'installation motrice comporte des dispositifs régulateur d.e vitesse, de charge et de puissance de type conventionnel comprenant un ré- gulateur de vitesse GOV actionné par le moteur thermique pour commander un dispositif à force hydraulique relié positivement d'une manière convention- nelle au dispositif régulateur de combustible du moteur (non représenté)
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ainsi qu'à un rhéostat de champ FR de la génératrice en vue de faire fonc- tionner l'installation motrice comportant le moteur thermique et la généra- trice à une vitesse, une charge et une puissance pratiquement constantes, d'une manière bien connue.
Le régulateur GOV est pourvu d'un dispositif con- ventionnel variant en fonction de la vitesse et de dispositif s de réglage de la vitesse commandés électromécaniquement Tl-T2-T3-T4 qui y sont reliés fonctionnellement. Le dispositif surrégulateur OR du régulateur électromagné- tique est relié fonctionnellement au dispositif à force hydraulique du régu- lateur GOV pour faire démarrer le rhéostat de champ FR de manière à l'amener dans la position de la résistance maximum et réduire ainsi l'excitation de génératrice et la puissance lorsque le dispositif surrégulateur OR cesse d'ê- tre alimenté.
La réalimentation de ce dernier provoque le démarrage du rhéo- stat de champ FR pour le ramener dans la position de résistance minimum et ramener graduellement la puissance aux bornes de sortie de la génératrice à sa valeur initiale.
Un coupleur ou controller principal MC actionné à la main, com- mande l'excitation du dispositif Tl-R2-T3-T4 de réglage de la vitesse du ré- gulateur commandé électromagnétiquement, les dispositifs interrupteurs en série et en parallèle commandés électromagnétiquement S13-S24-Pl-P2-P3-P4 pour les moteurs de traction et les relais du champ en dérivation SFR et du champ alimenté par batterie BFR de la génératrice par l'intermédiaire de conducteurs appropriés du câblage du train qui seront décrits ci-après et sont logés dans une conduite du câblage du train.
Ces connexions du câbla- ge du train sont susceptibles d'être raccordées en multiples à des connexions similaires des câblages d'autres locomotives d'une manière conventionnelle de telle sorte que plusieurs locomotives peuvent être réglées et commandées par un controller principal MC appartenant à l'une quelconque des locomotives couplées.
Le controller principal MC est pourvu de contacts fixes et de contacts mobiles au moyen desquels le relais du champ en dérivation SFR est excité pour commander l'excitation du relais BFR du champ alimenté par accu- mulateurs et du dispositif de réglage de la vitesse du régulateur Tl-T2-T3- T4. D'autres contacts du controller commandent l'excitation des différents dispositifs de réglage de la vitesse du régulateur, séparément et en différen- tes combinaisons pour assurer le fonctionnement de l'installation ou groupe moteur thermique-génératrice sous la commande du régulateur à l'une quelcon- que d'une série de valeurs constantes de la vitesse, de la charge et de la puissance, d'une manière connue.
Le controller principal MC possède aussi d'autres contacts pour provoquer l'excitation soit des interrupteurs élec- tromagnétiques en série S13-S24 soit des interrupteurs en parallèle Pl-P2- P3-P4 pour passer d'un circuit série-parallèle des moteurs de traction Ml-M2- M3-M4 à un circuit parallèle par rapport à la génératrice G du groupe moteur, au moyen des connexions décrites ci-après qui sont directement conjugées avec un relais de contrôle du patinage des roues WSR, de telle sorte qu'il fonc- tionne à la suite d'une légère rupture de l'quilibre des conditions électri- ques des moteurs provoquée par de légères différences dans les vitesses des moteurs de traction et des roues,
pour provoquer une réduction de l'énergie fournie aux moteurs par le groupe générateur de manière à arrêter promptement toute augmentation du déséquilibre et ramener graduellement l'état d'équili- bre des conditions électriques et de vitesse des moteurs.
Le relais de patinage des roues WSR représenté, comprend une culas- se magnétisable 5, en forme d'U pourvue d'une armature 7 articulée à l'une des branches de la culasse et un ressort 9 qui y est fixé et agit sur une extrémité de l'armature de manière à maintenir normalement l'autre exi;rémi- té, à laquelle est fixé un contact 11, à une certaine distance de la secon- de branche de la culasse et d'un contact fixe adjacent 13. Un enroulement à spire unique 15, sur l'une des branches de la culasse, est pourvu d'une pri- se ou d'une prise médiane et de prises d'extrémités en regard l'une de l'au- tre.
L'enroulement inducteur série SS de la génératrice est connecté en sé- rie entre une borne de l'induit de la génératrice et la prise médiane de l'en- roulement 15 par des conducteurs 17, 19 et 21.
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Le courant est fourni par la génératrice G à travers des parties distinctes de l'enroulement 15 à des paires distinctes de moteurs de trac- tion actionnant les différentes roues motrices le plus sujettes à patiner tant en marche avant qu'en marche arrière de la locomotive. Par exemple, dans une locomotive ayant des bogies avant et arrière à deux essieux, en marche avant, le moteur Ml actionne la roue avant W1 du bogie avant tandis que le moteur M3 actionne la roue avant W3 du bogie arrière, car le poids est trans- féré des roues avant Wl-W3 aux roues arrière W2-W4 en marche avant, et les roues W1-W3 sont le plus sujettes à patiner.
En marche arrière, le moteur M4 actionne la roue W4 qui devient alors la roue avant du bogie arrière, tandis que le moteur M2 actionne la roue W2 qui devient alors.la. roue avant W2 du bogie avant, et les roues W4 et W2 sont alors celles qui sont le plus sujet- tes à patiner pour les mêmes raisons que celles qui ont été données ci-des- sus.
Le moteur M1 et l'interrupteur en parallèle Pl sont par consé- quent montés en série entre une borne d'extrémité de l'enroulement 15 du re- lais WSR et l'autre borne de l'induit de la génératrice par des conducteurs du circuit moteur 23, 25, 27, 29, 31 et 33. Le moteur M3 et l'interrupteur en parallèle P3 sont par conséquent montés en série entre les conducteurs 23 et 33 par les conducteurs 35,37 et 39. L'interrupteur en série S13 pour les moteurs M1-M3 est raccordé par des conducteurs 41-43 en série entre les con- ducteurs 29-35. Le moteur M2 et l'interrupteur en parallèle P2 sont par con- séquent montés en série entre l'autre borne d'extrémité de l'enroulement du relais WSR et le conducteur 33 par les conducteurs 45, 47, 49, 51 et 53.
Le moteur M4 et son interrupteur en parallèle P4 sont montés en série entre les conducteurs 45-33 par des conducteurs 55 et 57. L'interrupteur en série S24 pour les moteurs M2-M4 est monté en série entre les conducteurs 51-55 par des conducteurs 59 et 61.
Lorsque les connexions entre les moteurs, les interrupteurs en série et en parallèle et les parties séparées de l'enroulement à spire uni- que du relais de patinage des roues WSR sont établies' comme c'est décrit ci-dessus, il est évident que si les enroulements des interrupteurs électro- magnétiques en série S13-S24 sont excités de manière à fermer leurs contacts, les moteurs Ml-M3 sont couplés en série avec la moitié de l'enroulement du relais WSR et sont branchées sur les bornes de l'induit de la génératrice,
tandis que les moteurs M2-M4 sont couplés en série avec l'autre moitié de l'enroulement du relais de patinage des roues WSR et branchés sur les bornes de la génératrice et sont par conséquent couplés en parallèle avec les mo- teurs M1-M3 de façon à établir un circuit moteur série-parallèle. A condi- tion que les vitesses des différents moteurs et des roues qu'ils actionnent soient sensiblement égales, le courant fourni par la génératrice sera unifor- mément réparti entre les paires de moteurs couplés en parallèle, chaque pai- re (Ml, M3 et M2, M4) étant montée en série sur la génératrice. Comme le courant qui circule dans chaque moitié de l'enroulement 15 du relais est sen- siblement de même intensité mais de sens opposés par rapport à la culasse 5, celle-ci ne sera pas aimantée.
Toutefois, si l'une ou l'autre roue motrice vient à patiner il se produit un léger accroissement de la vitesse du moteur qui actionne cette roue, ce qui provoque un déséquilibre de la force contre- électro motrice des moteurs et un déséquilibre de l'intensité du courant en- tre les deux parties de l'enroulement du relais, ce qui a pour effet de pro- voquer l'aimantation de la culasse et l'attraction de l'armature 7 du relais de manière à fermer les contacts 11-13 du relais de patinage des roues.
Lorsque les enroulements des interrupteurs en parallèle Pl-P2-P3 P4 sont excités de manière à fermer leurs contacts, les moteurs Ml-M3 sont couplés en parallèle sur la génératrice, une moitié de l'enroulement 15 du relais de patinage des roues WSR étant en série avec cette paire de moteurs, tandis que l'autre moitié de l'enroulement 15 du relais est couplée en série avec l'autre paire de moteurs montés en parallèle M2-M4 pour établir un cir- cuit moteur en parallèle.
Un interrupteur de commande CS est monté en série entre la borne positive de la batterie d'accumulateurs BAT et le controller principal MC
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par un conducteur de commande positif PT du câblage du train. Un conducteur négatif NT du câblage du train est raccordé à la borne négative de la batte- rie et passe dans le conduit de câblage de la-locomotive pour se raccorder au controller principal ; conducteurs négatifs NT' de branchements du câblage du train raccordés au conducteur négatif Nt du câblage du train par- tent du conduit de câblage et sont reliés à une borne de chacun des inter- rupteurs électro-magéntiques Pl-P4 précités.
Des conducteurs de commande po- sitifs 63, 65, 67, 69, 71, 73, 75 et 77 du câblage du train, raccordés au controller principal MC, passent à l'extérieur du conduit de câblage du train.
Une résistance x et les contacts 11-13 normalement ouverts du relais de pati- nage des roues sont montés en série entre le conducteur de commande positif 63 du branchement du câblage et un conducteur négatif NT' du branchement du câblage, par un conducteur 79. L'enroulement du relais SFR est relié par des conducteurs 81-83 entre le conducteur 79 et le conducteur négatif NT' d'un branchement du câblage et est par conséquent branché en dérivation sur les contacts 11-13 du relais de patinage des roues WSR.
Les contacts supérieurs normalement ouverts du relais SFR sont montés en série entre le conducteur de commande positif 6 du câblage du train et une borne de l'enroulement du re- lais BFR et le dispositif surrégulatuer OR du régulateur par les conducteurs 85-87. Les contacts inférieurs normalement ouverts du relais SFR sont montés en série avec l'enroulement inducteur en dérivation SF de la génératrice, en- tre les conducteurs 17-33, par l'intermédiaire des conducteurs 89-91, et par conséquent en dérivation sur les bornes de l'induit de la génératrice,
et u- ne résistance de décharge SDR de l'inducteur en dérivation de la génératrice est montée entre les conducteurs 33 et 91 par l'intermédiaire de conducteurs 93-95 et par conséquent en dérivation sur les contacts inférieurs du relais SFR qui est pourvu de contacts d'armature séparés qui relient les contacts supérieurs et les contacts inférieurs de ce relais lorsque l'enroulement est excité par le mouvement du controller principal amené dans une position acti- ve en vue de provoquer la mise sous tension des enroulements du relais BFR et du dispositif surrégulateur OR du régulateur, ainsi que de l'enroulement du champ en dérivation SF de la génératrice.
Ceci provoque la fermeture de la paire de contacts supérieure du relais BFR et l'ouverture des contacts in- férieurs par le mouvement du contact d'armature et le déplacement du plongeur du dispositif surrégulateur pour provoquer le fonctionnement du rhéostat de champ FR de la génératrice par le dispositif hydraulique du régulateur GOV.
Le rhéostat de champ FR, l'enroulement inducteur BF de la génératrice alimen- té par batterie et les contacts supérieurs du relais BFR sont montés en sé- rie entre le conducteur positif 65 du câblage du train et un conducteur néga- tif NT' d'un branchement du câblage par les conducteurs 96, 97, 98 et 99 et lors de la fermeture de ces contacts, l'enroulement du champ alimenté par bat- terie est mis sous tension, le courant d'excitation qui le parcourt étant a- lors réglé par le rhéostat de champ. Les contacts inférieurs du relais BFR et une résistance de décharge BDR du champ alimenté par batterie sont montés en série sur l'enroulement-inducteur alimenté par batterie entre les conducteurs 97-98 par l'intermédiaire des conducteurs 101-103.
Il est évident que lors de l'excitation de la bobine du relais SFR et de la fermeture des contacts supé- rieurs de ce dernier, la bobine du relais du champ alimenté par batterie est excitée de manière à provoquer la fermeture des contacts supérieurs et l'ou- verture des contacts inférieurs. Ceci provoque la mise sous tension de l'en- roulement BF de la génératrice par l'intermédiaire du rhéostat FR et des con- ducteurs 65-96-98-99-NT'.
Les enroulements des interrupteurs en série S13- S24 sont montés en parallèle sur les conducteurs positif et négatif 77 et NT' du câblage par l'intermédiaire des conducteurs 105,107 et 109 et ces enroulements sont ex- cités pour établir les connexions du circuit moteur série-parallèle avec la génératrice G lorsque le controller principal MG est amené dans une position de couplage.
Les enroulements des interrupteurs en parallèle Pl-P2-P3-P4 sont montés en parallèle sur les conducteurs positif et négatif 75-NT' du câblage du train par l'intermédiaire des conducteurs 111, 113, 115, 117, 119 et 121 et ces enroulements sont excités par suite du mouvement du controller princi-
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pal amené dans une position de couplage en parallèle pour établir les con- nexions du circuit moteur parallèle avec la génératrice G.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, lorsque le controller prin- cipal MC est amené dans une position active, le régulateur GOV provoque la fourniture par le groupe générateur d'un courant sensiblement constant aux moteurs de traction lorsqu'ils sont couplés en série ou en parallèle, comme le détermine la position du controller principal.
Comme chaque paire de mo- teurs couplés en série ou en parallèle est montée en série avec chaque demi- spire de l'enroulement 15 du relais de patinage des roues, lorsque les moteurs sont ims, soit en série-parallèle, soit en parallèle avec la génératrice G, s'il n'y a pas de différence dans la vitesse des roues motrices, des courants pratiquement égaux circulent dans les deux moitiés de l'enroulement à spire unique 15 du relais WSR de patinage des roues, en sens opposés autour d'une branche de la culasse 5 qui est ainsi désexcitée tandis que les contacts 11- 13 du relais s'ouvrent.
Si une roue quelconque actionnée par un moteur vient à patiner sur le rail, la vitesse du moteur associé et sa force contre-électro motri- ce augmentent, en réduisant ainsi l'intensité du courant circulant dans une moitié de l'enroulement du relais de patinage des roues par.rapport à celle du courant de l'autre moitié., ce qui provoque l'excitation du relais et la fermeture des contacts de relais 11-13. Ceci court-circuite l'enroulement du relais SFR du champ en dérivation et provoque l'ouverture de ses contacts su- périeurs et inférieurs.
L'ouverture des contacts inférieurs a pour effet de mettre la résistance de décharge SDR du champ en dérivation en série avec l'enroulement inducteur en dérivation SF et provoque une prompte diminution du flux dans ce champ et une réduction correspondante de l'énergie fournie par la génératrice aux moteurs.
L'ouverture des contacts supérieurs du re- lais SFR provoque la désexcitation des enroulements du relais BFR et du dispo-
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sitif surrégulateur OR du. regu.lateur.,L'wv ture ',Qes ,contacts- supérieurs du relais BER désexcite l'enrouleemnt BF et la fermeture des contacts inférieurs du relais met la résistance de décharge BDR en dérivation sur l'enroulement de champ alimenté par batterie BF d'une manière analogue,provoquant une prompte dimi- nution du flux dans le champ alimenté par batterie et la puissance aux bor- nes de la génératrice est en conséquence réduite à une faible valeur et le patinage de la roue rapidement arrêté.
En même temps, le ,désamorçage du dis- positif surrégulateur OR du régulateur se produit de telle sorte que la for- ce hydraulique du régulateur GOV déplace l'élément mobile du rhéostat de champ FR situé dans le circuit ,du champ alimenté par batterie et l'amène dans sa position de résistance maximum. Cet arrêt du patinage de la roue ramène les conditions d'équilibre des roues et de la vitesse des moteurs et de l'in- tensité des courants circulant dans chaque moitié du relais de patinage des roues, de telle sorte que les contacts du relais s'ouvrent pour remettre sous tensi on les enroulements de la génératrice et du relais du champ ali- menté par batterie et du dispositif surrégulateur. Ceci a pour effet de remet- tre sous tension l'enroulement en dérivation SF et l'enroulement du champ a- limenté par batterie BF de la génératrice.
Le courant d'excitation de l'en- roulement BF est à sa valeur minimum du fait que le dispositif surrégulateur
OR fait mouvoir, lorsqu'il est désexcité, l'élément mobile du rhéostat de champ de manière à l'amener dans sa position de résistance maximum.
Il en résulte un rétablissement du courant de la génératrice à une valeur réduite en comparaison de sa valeur originale, de manière à empêcher la roue de pati- ner davantage, mais la, puissance augmente pour atteindre la valeur initiale graduellement lors de la réexcitation du dispositif surrégulateur OR qui fait mouvoir l'élément mobile du rhéostat de champ FR en arrière pour le ramener dans sa position initiale de manière à augmenter le courant d'excitation dans le champ alimenté par batterie de le. génératrice jusqu'à sa valeur initiale en augmentant ainsi la, puissance des moteurs graduellement jusqu'à ce qu'el- le atteigne la valeur existant avant le patinage de la roue.
Le fonctionnement est le même, que les moteurs soient montés en série-parallèle ou en parallèle sur la génératrice, par suite de la disposi- .lion de l'enroulement sectionné du relais de patinage WSR dans le circuit
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de la génératrice et le circuit moteur.
La construction du relais de patina- ge des roues est simple et peu coûteuse et elle est sensible aux légères dif- férences du courant de charge dans chaque moitié de cet enroulement, arrête promptement le patinage des roues et ramène graduellement l'état d'équilibre des vitesses et des courants de manière à empêcher la continuation du patina- ge du fait que le relais est conjugué directement avec les conducteurs d'ame- née de la façon décrite et assure une protection adéquate contre le patinage des roues lorsque les moteurs sont couplés tant en série qu'en parallèle sur la génératrice pour la marche avant ou la marche arrière de la locomotive.
REVENDICATIONS
1. Système de traction électrique comportant des paires de moteurs de traction montées en parallèle, susceptibles d'être couplées en série ou en parallèle, entre lesquelles est raccordé un relais comportant un enroulement à prise médiane et des groupes opérables et en série avec chaque partie de l'enroulement du relais sur le circuit moteur,pour agir lorsqu'il se présen- te une différence dans les conditions de vitesse et les conditions électri- ques d'un moteur quelconque de l'un ou l'autre groupe couplé en série ou en parallèle, pour réduire le débit d'énergie aux moteurs et ramener l'état d'é- quilibre des conditions de vitesse et des conditions électriques entre les moteurs des deux groupes.