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SYSTEME PERFECTIONNE DE COMMANDE DE TRACTION ELECTRIQUE.
La présente invention concerne, de façon générale,les systè- mes de commande de traction électrique et plus particulièrement la répres- sion du patinage des roues de traction.
Il a déjà été proposé de réprimer le patinage en déchargeant les enroulements inducteurs de la génératrice d'alimentation dans les mo- teurs de traction, lorsqu'une roue de traction patine, au moyen d'un relais de patinage qui enclenche en réponse à des conditions électriques de désé- quilibre dans le circuit des moteurs de traction. Ceci provoque une inter- ruption assez brutale et prolongée du courant d'alimentation des moteurs et, par conséquent, du couple moteur. A la réexcitation des inducteurs de la gé- nératrice qui débite à nouveau le courant initial, le patinage peut se re- produire, à moins que le conducteur ne règle avec soin l'énergie débitée par la génératrice.
Grâce à la présente invention, la répression du patinage des roues est réglée automatiquement sans intervention du conducteur. L'énergie débitée aux moteurs est réglée de façon à éviter des variations brusques et prolongées du débit, de sorte que l'effort de traction de la locomotive n'est que légèrement réduit. Ce résultat est obtenu en utilisant plusieurs enrou- lements inducteurs sur la génératrice et en réduisant le courant qui les traverse quand une roue patine. Cette opération en cascade est convenable- ment réalisée au moyen d'un relais à retard.
L'invention ressortira clairement de la description donnée ci- après avec référence au dessin annexé qui représente le schéma des circuits d'un système conforme à l'invention.
L'installation représentée schématiquement sur le dessin com- prend un moteur à combustion E du type à allumage par compression et une
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génératrice électrique compound G reliée à ce moteur E et entraînée par ce- lui-ci. La génératrice alimente quatre moteurs série de traction électrique Ml, M2, M3 et M4, chacun de ces moteurs attaquant sa propre roue de traction W de la locomotive, de la manière habituelle. Le courant vient de la généra- trice G par des conducteurs de puissance (en gros trait) aux moteurs qui'peu- vent être mis en série par paires par les commutateurs série S14, 523, ou en parallèle par les contacteurs parallèles Pl, P2, P3 et P4.
Les circuits des moteurs Ml et M4 passent en sens inverses entre les pôles d'un électro-aimant en U d'un relais de patinage de roue SW14. De même, les circuits des moteurs M2 et M3 passent entre les pôles d'un électro-aimant en U d'un autre relais de patinage de roue WS23.
Un bobinage du relais de patinage WS14 est connecté, par une extrémité, par un conducteur 1 au circuit série entre les moteurs Ml et M4, et, par l'autre extrémité, par un conducteur 3 à un conducteur commun 5 en- tre les résistances R1 et R4 de même valeur, connectées en série aux lignes de puissance par les conducteurs 5, 7 et 9. De même, un bobinage du relais de patinage WS23 est connecté par un conducteur 11 au circuit série entre les moteurs M2 et M3, et, par un conducteur 13, à un conducteur commun 15 entre les résistances R2 et R3 de même valeur, connectées en série aux lignes de puissance par les conducteurs 15,17 et 19.
Un interrupteur de batterie BS est connecté en série entre un conducteur de commande positif PC et un conducteur 21 relié à la borne posi- tive de la batterie BAT ; un conducteur de commande négatif NC est relié à la borne négative de la batterie.
Un interrupteur de commande de démarrage série S est connecté entre le conducteur de commande positif PC et une extrémité de bobinage de chacun des contacteurs série S14 et S23, par les conducteurs 23, 25 et 27; et les autres extrémités des bobinages des contacteurs S14 et S23 sont reliées, par des conducteurs 29, 31, 33 et 35 au conducteur de commande négatif NC.
En fermant l'interrupteur S, on alimente les bobinages des contacteurs S14 et S23 qui connectent chaque paire de moteurs en série aux bornes des lignes de puissance. Quand les moteurs Ml et M4 sont ainsi en série, les deux bornes du bobinage du relais de patinage de roue WS14 se trouvent au même potentiel en ce qui concerne les lignes de puissance, entre les résistances Rl et R2 et les moteurs M1 et M4, aussi longtemps qu'il y a équilibre électrique entre les deux moteurs Ml et M4, et aucun courant ne circule dans le bobinage du relais de patinage de roue.
Si au contraire un léger accroissement de la vi- tesse et de la force contre-électromotrice d'un des moteurs Ml, M4, dû au' patinage d'une roue W, provoque un déséquilibre entre les moteurs Ml et M4, l'enroulement du relais est excité et les contacts du relais de patinage de roue WS14 se ferment.
De même, avec les deux moteurs M2 et M3 connectés en série aux bornes des lignes de puissance, tout accroissement même léger de la vitesse et de la force contre-électromotrice d'un des moteurs M2, M3, provoque l'ex- citation de l'enroulement et la fermeture des contacts du relais de patinage de roue WS23.
Un interrupteur de commande de marche parallèle P est connecté entre le conducteur de commande positif PC et une borne de l'enroulement de chacun des contacteurs parallèles Pl, P2, P3 et P4, par des conducteurs 37, 38 et 39. Les autres extrémités d'enroulement de ces contacteurs sont reliées au conducteur de commande négatif NG, par des conducteurs 31, 35 et 41. Les enroulements de ces contacteurs sont excités par la fermeture de l'interrup- teur P et connectent les moteurs Ml, M2, M3 et M4 en parallèle aux bornes des lignes de puissance, de manière à établir la marche à grande vitesse.
La fermeture des contacts de l'un ou l'autre des relais de pa- tinage de roue WS14 ou WS23, provoque l'excitation d'un relais de commande de patinage de roue WSCR, que les moteurs soient connectés en série-paral- lèle ou en parallèle.
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Une extrémité du bobinage du relais WSCR est reliée par un conducteur 42 au conducteur de commande négatif NC, et l'autre borne est reliée à un contact de chacun des relais de patinage de roue WS14 et WS23, par des conducteurs 43 et 45.Les autres contacts' des relais de patinage' de roue WS14 et WS23 sont reliés, par des conducteurs 47 et 49, au conduc- teur positif de commande PC.
La régulation du groupe moteur-génératrice comprend un régula- teur à commande par moteur GOV pour le régulateur d'injection de Qcombusti- ble (non représenté) et pour un rhéostat de champ FR d'un enroulement induc- teur à excitation par batterie BF de la génératrice G. Le régulateur GOV'peut être réglé pour une vitesse,une charge et un débit déterminés. Le régula- teur comporte un solénoide de substitution ORS qui peut être excité de maniè- re à se substituer au régulateur et amener le curseur du rhéostat de'champ FR vers la position de résistance maximum, ce qui diminue l'excitation de la génératrice et, par conséquent, son débit.
La génératrice G comprend aussi un enroulement d'excitation shunt SH et des enroulements d9excitation différentiel DF, de compensation CF et de commutation IF, reliés en série.
Le rhéostat de champ FR et l'inducteur BF sont connectés - en - série avec un jeu de contacts normalement ouverts de relais d'excitation in- dépendante BR, entre les conducteurs de commande positif PC et négatif NC, par des conducteurs 51, 53 et 55. Une résistance de décharge BD est mise en série avec un redresseur au sélénium SR aux bornes de 1 enroulement BF, par des conducteurs 57,59 et 61. Le groupe inférieur de contacts normalement' ouverts du relais de commande de patinage de roue WSCR est connecté aux bor- nes de la résistance de décharge BD par les conducteurs 63 et 65. Le relais d'excitation indépendante BR a un groupe de contacts normalement fermés en série, par des conducteurs 69 et 71, avec le solénoïde d'emballement du ré- gulateur ORS, entre les conducteurs de commande positif PC et négatif NC.
Une extrémité du relais d'excitation indépendante BR et un groupe de contacts normalement ouverts d'un relais d'excitation shunt de la génératrice SHR, et un groupe de contacts normalement fermés du relais de commande de patinage de roue WSCR sont reliés en série entre le conducteur de commande positif PC et cette extrémité du relais d'excitation indépendante, par des conduc- teurs 73, 75 et 76. L'autre extrémité du bobinage du relais d'excitation in- dépendante BR est connectée au conducteur de commande négatif NC, tandis qu'une résistance de décharge R5 est mise en shunt sur le bobinage du relais BR, directement entre le conducteur de commande négatif NC et le conducteur 76.
L'enroulement d'excitation shunt de la génératrice SH est con- necté, par des conducteurs 77, 79, 81, 83 et 85, en série avec une résistan- ce de décharge SD et deux autres résistances R6 et R7 entre les bornes d'in- duit de la génératrice. Les autres contacts normalement ouverts du relais d'excitation shunt SHR sont connectés en parallèle avec la résistance de dé- charge SD, par des conducteurs 87,89 et 91. Les contacts normalement fermés restants du relais de commande de patinage de roue WSCR sont connectés en parallèle avec la résistance R, par des conducteurs 89, 91 et 93. La bobine du relais d'excitation shunt est mise en série avec un interrupteur de com- mande CS1, entre les conducteurs de commande positif PC et négatif NC, par des conducteurs 95,97 et 99.
Le démarrage et l'accélération de la locomotive, avec le mo- teur primaire E entraînant la génératrice C sans charge, en marche à vide, se font par la fermeture de 1*'interrupteur de batterie BS, de l'interrupteur de commande CS1 et de 19interrupteur de commande de marche en série S et par l'augmentation du réglage de vitesse et de charge du régulateur GOV. Ces opé- rations sont effectuées de la manière habituelle au moyen d'un maftre-control- ler à commande manuelle.
La fermeture de 1*'interrupteur de batterie BS et de l'inter- rupteur de démarrage série S, alimente les enroulements des contacteurs série
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S14 et S23 par les conducteurs 21, PC,25, 27, 29, 31, 33, 35 et NC, de ma- nière à fermer les contacts de ces contacteurs. Les moteurs M1, M4 et M2, M3 sont ainsi connectés respectivement en série aux bornes de la génératri- ce G, de manière à établir ainsi un circuit de démarrage série-parallèle à couple moteur élevé. La fermeture de l'interrupteur de la batterie BS et @ de l'interrupteur de commande CS1 excite aussi le solénoide de substitution du régulateur ORS par les conducteurs 21, PC, 67, 69, 71 et NC et les con- tacts normalement fermés du relais d'excitation indépendante BR.
Le solénoi- de de substitution ORS emballe ainsi le régulateur GOV et amené le curseur du rhéostat de champ FR vers une position à résistance accrue, cé qui ré- duit l'excitation de la génératrice et son débit pour le démarrage de la locomotive. La fermeture de l'interrupteur de batterie BS et de l'interrup- teur de commande CS1 alimente aussi la bobine du relais d'excitation shunt de la génératrice SHR, par les conducteurs 21, PC, 95, 97, 99 et NC, ce qui provoque la fermeture de ses deux groupes de contacts. La fermeture du grou- pe supérieur de contacts du relais d'excitation shunt SHR shunte la résis- tance de décharge d'excitation shunt SD, par les conducteurs 87, 89 et 91.
Les conducteurs 91 et 89 par le groupe supérieur de contacts normalement fermés du relais de commande de patinage de roue WSCR, et le conducteur 93 shuntent normalement la résistance R6 dans le circuit de l'excitation shunt de la génératrice. La fermeture des contacts inférieurs du relais d'excita- tion shunt SHR alimente la bobine du relais d'excitation indépendante de @ la génératrice BR par le groupe milieu de contacts normalement fermés du re- lais de commande de patinage de roue WSCR et les conducteurs 21, PC, 73, 75, 76 et NC. Une résistance R5 entre les conducteurs 76 et NG shunte le relais BR.
En étant excité, le relais d'excitation indépendante BR ouvre ses contacts inférieurs normalement fermés, de manière à déconnecter le so- lénoïde de substitution du régulateur GOV, et ferme ses contacts supérieurs normalement ouverts de manière à connecter en série l'enroulement d'excita- tion indépendante BF et le rhéostat de champ FR, entre les conducteurs posi- tif PC et négatif NC de commande, par les conducteurs 51, 53 et 55.
En déconnectant le solénoïde de substitution du régulateur ORS, le relais BR ramène le rhéostat de champ FR vers une position de résis- tance moindre et provoque donc une augmentation du courant dans l'excitation indépendante de la génératrice G. Le régulateur GOV commande alors l'injec- tion de combustible dans le moteur E et le rhéostat de champ FR de manière à maintenir la vitesse,la charge et le débit de la génératrice G constants, en fonction du réglage de vitesse et de charge du régulateur. La tension de la génératrice augmente en conséquence, et comme la résistance de décharge de l'excitation shunt SD et la résistance R6 sont court-circuitées dans le circuit de l'enroulement inducteur shunt SH de la génératrice, l'excitation shunt augmente et s'ajoute à l'excitation indépendante.
Le courant débité par la génératrice G dans les moteurs de traction augmente en conséquence.
Par l'augmentation de la vitesse qui en résulte, la force con- tre-éleetromotrice des moteurs augmente et réduit la tension appliquée par la génératrice, ce qui diminue le courant débité par celle-ci aux moteurs et le couple moteur de ces derniers. Pour obtenir une nouvelle augmentation du courant et de la vitesse des moteurs, les moteurs de traction sont mis en parallèle avec la génératrice G, par la fermeture de l'interrupteur de commande parallèle P, soit manuellement soit automatiquement en réponse aux: conditions électriques dans le circuit des moteurs connectés en série-paral- lèle.
Quand chaque paire de moteurs de traction est connectée en série ou série-parallèle aux bornes de la génératrice, et fonctionne à la même vitesse sans patinage de roue, aucun courant ne circule dans les bobi- nages des relais de patinage de roue WS14 et WS23 et leurs contacts restent donc dans leur position normale représentée.
Au contraire, si, par exemple, les moteurs de traction étant en série-parallèle, une roue de traction W patine, les circuits électriques
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sont déséquilibrés et l'enroulement de l'un ou l'autre des relais de patina- ge de roue WS14 ou WS23 s'excite et ferme le contact associé. Ceci alimente le relais de commande de patinage de roue WSCR qui ferme ses contacts infé- rieurs normalement ouverts et ouvre ses deux groupes de contacts normalement fermés,
L'ouverture du groupe intermédiaire de contacts du relais WSCR déconnecte le relais d'excitation indépendante BR shunté par la résistance R5 pour retarder la baisse de flux de l'enroulement du relais BR et retarder ainsi l'ouverture de ses contacts supérieurs qui déconnecte l'enroulement d'excitation indépendante BF de la génératrice.
Le retard à la fermeture des contacts inférieurs du relais BR cause un retard dans l'excitation du solénoide de substitution du régulateur ORS qui entraîne le curseur du rhéostat de champ FR vers une position de plus grande résistance et qui donc diminue le courant d'excitation.
L'ouverture du groupe supérieur de contacts du relais 'de com- mande de patinage de roue WSCR qui shuntent normalement la résistance-16' dans le circuit d'excitation shunt de la génératrice, provoque la mise en série de la résistance R6 avec la résistance R7 se trouvant déjà dans ce circuit, de manière à augmenter la résistance totale et diminuer l'énergie envoyée aux moteurs de traction par la génératrice G, par la diminution du courant d'excitation.
La fermeture des contacts inférieurs du relais de commande de patinage de roue WSCR shunte la résistance de décharge de 1'excitaìon indé- pendante BD, et à l'ouverture retardée des contacts supérieurs du relais de batterie BR, le courant de décharge de l'excitation indépendante est envoyé, à travers le redresseur au sélénium SR et les contacts inférieurs fermés du relais de commande de patinage de roue WSCR, pour régler la chute du flux dans l'enroulement d'excitation indépendante et assurer une vitesse contrô- lée de décroissance 'de la tension de sortie de la génératrice, en même temps qu'il y a une réduction du courant de la génératrice par suite de l'inser- tion de la résistance R6 dans le circuit de l'excitation shunt de la géné- ratrice.
Le débit de la génératrice dans les moteurs de traction diminuant, la roue cesse de patiner, et les contacts fermés du relais de patinage de roue WS13 ou WS24 excité se rouvrent et désexcitent le relais WSCR dont les contacts reprennent la position normale.
Les contacts inférieurs shuntent à nouveau la résistance de décharge BD d'excitation indépendante. La fermeture des contacts supérieurs du relais WSCR élimine, par court-circuitage, la résistance R6 du circuit d'excitation shunt de la génératrice, et les contacts intermédiaires provo- quent la réexcitation du relais d'exeitation indépendante BR. Le solénoide de substitution du régulateur ORS est déconnecté et l'enroulement d'exci- tation indépendante BF est réalimenté, mais par un courant réduit comparati- vement à celui au début du patinage de la roue.
En étant déconnecté, le so- lénoide ORS ramène le curseur du rhéostat de champ FR vers une position de résistance moindre, ce qui augmente progressivement le courant débité par la génératrice dans les moteurs de traction jusqu'à sa valeur initiale.
Le patinage de la roue est souvent arrêté simplement par dimi- nution du courant dans l'excitation shunt, suite à l'insertion de la résis- tance R6 dans ce circuit, et avant que l'excitation indépendante commence à se décharger au moment où le relais d'excitation indépendante BR s'ouvre avec un certain retard. Dans ce cas, le solénoïde de substitution du régulateur OSR n'est pas excité et n'augmente pas la résistance du rhéostat de champ FR, de sorte que le relais de patinage de roue WS14. ou WS23 et les contacts du relais de commande de patinage de roue WSCR reprennent immédiatement leur position normale avec simplement une petite diminution du débit de la géné- ratrice.
Dans d'autres cas, le patinage de la roue est arrêté après insertion de la résistance R6 dans le circuit d'excitation shunt, la déchar- ge de l'enroulement d'excitation indépendante BF et l'excitation du solénoïde
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de substitution du régulateur ORS,mais avant la réduction maximum du cou- rant d'excitation dans ces deux circuits inducteurs de la génératrice. Dans ce cas, le courant d'excitation de la génératrice dans les 'deux inducteurs est réduit à un plus grand degré et est ramené progressivement à sa valeur originale par l'action du solénoïde de substitution, de manière à éviter que la roue ne se remette à patiner.
L'opération décrite ci-dessus est la même quand les moteurs de traction sont connectés en parallèle, pour la marche à grande vitesse, sauf que chacun des relais de patinage de roue WS14 et WS23 répond à un dé- séquilibre de courant entre une paire de moteurs connectés en parallèle..-
Le dispositif, en réglant la vitesse de décroissance de l'ex- citation et du débit de la génératrice lorsqu'une roue patine, arrête le patinage pendant cette décroissance et ramène ensuite progressivement le courant d'excitation et le débit à leurs valeurs initiales, sans que le con- ducteur doive intervenir. Le débit ne doit être diminué que de 15 à 20 pour cent de la valeur initiale pour arrêter le patinage. L'interruption du cou- ple moteur est de courte durée.
L'emballement du moteur primaire est évité en réduisant le débit de la génératrice, et le retour au débit initial de- la génératrice se fait progressivement, ce qui empêche la roue de se remet- tre à patiner.
REVENDICATIONS.
1.- Système de commande de traction électrique comprenant une génératrice à moteur d'entraînement, comprenant plusieurs enroulements in- ducteurs et connectée à plusieurs moteurs de traction, et des dispositifs répondant aux patinages des roues qui, à la suite d'un déséquilibre de cou- rant entre les moteurs provoquent une réduction progressive du courant d'ex- citation dans les différents enroulements de manière à abaisser le débit de la génératrice dans les moteurs.
2.- Système de commande de traction électrique comprenant une génératrice à moteur d'entraînement, ayant un inducteur alimenté par batte- rie et un enroulement inducteur shunt, qui peut être connecté, par exemple en parallèle ou en série-parallèle, à plusieurs moteurs de traction auxquels sont associés des dispositifs répondant aux patinages des roues qui, à la suite d'un 'déséquilibre de courant! réduisent le courant dans ces enroule- ments, l'un après l'autre.
3.- Système de commande suivant la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que l'opération progressive est effectuée par l'interposi- tion d'un relais à retard de manière que le courant soit réduit immédiate- ment dans un enroulement et après un retard appréciable dans l'autre.