Installation de distribution de courant continu. La présente invention a pour objet une installation de distribution de courant continu, dans laquelle, pour obtenir aux bouts des circuits alimentés par une ligne à courant continu une subdivision de la tension de cette ligné en n tensions fondamentales à gradient constant, est inséré entre cette ligne alimen- tatrice et les circuits alimentés, au moins une machine dyuamo-électrique, comportant trois enroulements, électriquement indépendantQ, qui fonctionnent en série et se succèdent en partant d'un bout de la ligne, dans l'ordre suivant:
le premier enroulement est assujetti à un nme de la tension de la ligne, le second supporte une tension à choisir entre <B>Un et trois</B> nmea, et le troisième supporte une tension à choisir entre un et deux nmea de la tension de la ligne.
Cette disposition a pour but d'obtenir les avantages suivants 1e Abaissement du rapport entre la ten sion maxima aux bornes de chaque collecteur et la tension de la ligne, ce qui permet d'élever la tension des lignes de l'installation. 2 Réduction de la puissance de la ma chine dynamoélectrique par rapport à celle des moteurs alimentés, et par conséquent ré duction du poids et de l'encombrement.
3e Possibilité de fournir à chacun des moteurs alimentés un nombre de tensions supérieur aux six qu'on peut obtenir avec le double collecteur.
Le dessin annexé représente schématique ment, et à titre d'exemple, une forme d'exé cution de la machine dyïiamo-électrique à trois enroulements.
La fig. 1 est une vue de la machine dynamoélectrique.
La fig. 2 montre schématiquement la tri partition des tensions sur les collecteurs; La fig. 3 montre le système de logement des conducteurs des sections superposées dans les mêmes rainures; ' Les fig. 4 et 5 montrent les connexions avec les moteurs.
La machine dynamoélectrique dessinée se distingue des machines dynamoélectriques usuelles à deux collecteurs en ce que un de ces derniers, savoir le collecteur à tension plus basse, est subdivisé en deux collecteurs à tension égale ou non, auxquels aboutissent deux enroulements électriquement indépendants entre eux, de façon que l'on a en tout trois collecteurs se succédant le long de harbre (le l'induit, savoir les collec teurs a., b, a.' (fig. 1).
Les trois enroulements correspondants se réunissent .sur la tension de la ligne alimentatrice, qui partant est divisée en trois parties m, <I>p,</I> q lorsque la machine dynamoélectrique, qui est excité en shunt, est en marche.
Même dans la machine dynamoélectrique la prise de courant pour les moteurs se fait sur une, au moins, des bornes centrales 13 et C (fig. 2). En tous les cas les trois enroulements a, b, a' se divisent en deux groupes dont l'un fonctionne comme dynamo et l'autre comme moteur; pour l'équilibre dynamique il faut que -les ampères-tours d'un groupe balancent à peu près les ampères-tours de l'autre groupe.
Si les trois enroulements comportent le même nombre de sections logées dans les mêmes rainures (fig. 3) et le même nombre de lamelles au collecteur, et si l'en roulement est fait d'après la règle que les sections des divers enroulements logées dans les mêmes rainures aboutissent à des lamelles situées dans le même plan axial (de façon que, s'il y a une seule ligne de balais homo nymes, la commutation se fait simultanément pour les sections gisant dans les mêmes rai nures), il est facile de démontrer que dans ce cas aussi les effets de l'induction mutuelle neutralisent les effets de la self-induction pendant la commutation, .de façon que les f. e. m.
de réactance ce seront pratiquement négligeables et les commutations sous haute charge seront facilitées.
Le fait d'avoir introduit trois enroulements au lieu de deux n'a donc privé la machine ainsi construite de sa capacité de fonctionner, non seulement avec des réactions d'armature négligeables, mais avec des f. e. m. de réac tance négligeables aussi, ni par conséquent de son mérite d'être particulièrement adapte à supporter de lourdes charges soudaine, comme il est spécialement demandé dans le service de traction.
La disposition en question est toutefois spécialement caractérisée par la manière de diviser en trois la tension de la ligne et de dériver sur la ligne les groupes de moteurs (pour simplicité nous supposerons qu'ils sont au nombre de deux) qui peuvent être ali mentés par un même couple de bornes en série ou en parallèle, ou séparément par des bornes séparées.
Pour ce qui regarde la division de la ten sion V de la ligne en trois tensions<I>an,</I> 1 a doit être égal à un nme de V.
2 q peut être égal à un ou deux nn'e\ de-V. 30 p peut être égal à un, deux ou trois limes de<B>V.</B>
En choisissant<B>ni,</B><I>p, q</I> entre lesdites limites et en se rappelant que<B>ni</B> -f-p + q <I>=V,</I> on peut obtenir plusieurs combinaisons don nées par la table suivante, donc chacune peut fournir n tensions à gradient constant à l'un quelconque des circuits alimentés par deux des quatres bornes<I>1,</I> 13, <I>C, D</I> de la série des en roulements de la machine dynamoélectrique.
Une augmentation ultérieure du nombre de tensions dont on pourra disposer est réali sable lorsque les groupes indépendants de moteurs à alimenter sont au nombre de deux comme nous l'avons supposé. La dernière colonne de la table indique précisément le nombre des tensions qui peuvent être fournies à chaque groupe dans ledit cas:
EMI0002.0025
7fZ <SEP> p <SEP> I <SEP> Q <SEP> Tension <SEP> sur <SEP> chacun
<tb> n <SEP> des <SEP> deux <SEP> groupes
<tb> exprimées <SEP> en <SEP> nmes <SEP> de <SEP> V <SEP> (le <SEP> moteurs
<tb> 6 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 9
<tb> 1 <SEP> 3 <SEP> 1 <SEP> 8
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 8
<tb> 4 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 6
<tb> ,3 <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 1 En examinant cette table on voit tout de suite la possibilité de réaliser les avantages 1 et 3 mentionnés au commencement.
Il nous reste à voir si cette disposition permet effec tivement de réduire la puissance de la ma- chine auxiliaire interposée entre la ligne et les moteurs en comparaison avec les dispositifs déjà connus.
Dans ce but nous allons exposer un exemple d'exécution pratique, dans lequel, pour permettre la comparaison, nous supposons qu'il s'agisse d'obtenir aux bornes de chaque moteur d'une installation à deux moteurs le même nombre (6) clé tensions qui est le nombre maximum que l'on peut atteindre avec les machines dynamo-électriques à deux collecteurs.
Nous choisirons (voir la table) la quatrième combinaison avec laquelle
EMI0003.0004
EMI0003.0005
Vitesse <SEP> Tension
<tb> Ire <SEP> <I>- <SEP> --X</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> C <SEP> et <SEP> Y <SEP> avec <SEP> <I>D;</I> <SEP> I121 <SEP> et <SEP> 1122 <SEP> en <SEP> série <SEP> 1/s <SEP> V
<tb> 2-e <SEP> <I>= <SEP> X</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> <I>B</I> <SEP> et <SEP> Y <SEP> avec <SEP> <I>C; <SEP> M'</I> <SEP> et <SEP> M2 <SEP> en <SEP> série <SEP> 2/s <SEP> V
<tb> 3m8 <SEP> <I>=X</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> <I>B</I> <SEP> et <SEP> <I>Y</I> <SEP> avec <SEP> <I>D;
<SEP> <B>311</B></I> <SEP> et <SEP> <I>1112</I> <SEP> en <SEP> série <SEP> 3/s <SEP> V
<tb> 4-e <SEP> <I>= <SEP> X <SEP> est</I> <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> 9 <SEP> et <SEP> <I>Y</I> <SEP> avec. <SEP> <I>D; <SEP> M1</I> <SEP> et <SEP> M2 <SEP> en <SEP> série <SEP> °/s <SEP> V
<tb> 5me <SEP> = <SEP> H <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> A <SEP> et <SEP> K <SEP> avec <SEP> C;
<SEP> Hl <SEP> est- <SEP> en <SEP> contact <SEP> .
<tb> avec <SEP> B <SEP> et <SEP> <B>111</B> <SEP> avec <SEP> D <SEP> 3/s <SEP> V
<tb> 6m8 <SEP> <I>= <SEP> H <SEP> et <SEP> H'</I> <SEP> sont <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> A <SEP> et <SEP> <I>H</I> <SEP> et <SEP> Kl <SEP> avec <SEP> <I>D</I> <SEP> 3/s <SEP> V On remarquera que les gradients de la tension sont exactement identiques aux gra dients que l'on obtient avec deux seuls enrou lements ayant un rapport de 1: 3.
Passant à la répartition des courants sur chacun des trois enroulements et pour chacune des six vitesses obtenues, on a la table sui vante des courants en huitièmes de 1, l'unité étant comme déjà dit le courant d'un moteur.
EMI0003.0006
Courants <SEP> exprimés <SEP> en <SEP> huitièmes
<tb> Vitesses <SEP> de <SEP> I <SEP> dans <SEP> les <SEP> enroulements
<tb> a <SEP> I <SEP> b <SEP> I <SEP> a#
<tb> Ire <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 6
<tb> 2me <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> 3me <SEP> 6 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> 4me <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 5me <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> 6me <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 Alors si<I>a</I> et<I>a'</I> comportent deux tours, par section, h en comportera quatre (fig. 3,
dans laquelle on remarquera aussi que les sections de l'enroulement a sont entrelacées avec celles de a' dans le but de faire passer le même flux dans les deux enroulements a <I>et a'</I> et d'obtenir, de la sorte, la même diffé rence de potentiel aux extrémités de tous les deux).
On aura donc la table suivante des ten sions, et partant des vitesses normales indé pendantes auxquelles on peut faire successi vement marcher les moteurs sous une charge déterminée I. Cette table donne aussi les connexions (fig. 2, 4 et 5). Au contraire dans le cas de deux enrou lements seulement on a:
EMI0003.0010
Courants <SEP> exprimés <SEP> en <SEP> huitièmes
<tb> Vitesses <SEP> de <SEP> I <SEP> dans <SEP> les <SEP> enroulements
<tb> 1 <SEP> 3
<tb> ire <SEP> I <SEP> 6 <SEP> 2
<tb> 2me <SEP> 12 <SEP> 4
<tb> 3me <SEP> 6 <SEP> 2
<tb> 4me <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 5me <SEP> 12 <SEP> 4
<tb> 6me <SEP> 0 <SEP> 0 En comparant les deux tables, il résulte clairement que les collecteurs à tension plus élevée (b et 3) doivent supporter le même courant dans les deux cas, mais avec cet important avantage dans le cas de b, que l'en roulement est assujetti à une tension plus basse, c'est-à-dire
EMI0004.0001
au lieu de
EMI0004.0002
Pour ce qui regarde le collecteur 1 à basse tension, ceci doit supporter un courant maximum qui est le double du courant que doivent supporter les enroulements<I>a</I> et<I>a'</I> dont la tension est égale.
Le système<I>a, a'</I> est donc équivalent au collecteur unique a.
La collection du courant est facilitée. Pour ce qui regarde la puissance totale de la machine dans les deux cas, prenons une pé riode de mise en marche allant du repos jusqu'au moment où la vitesse maxima (6) est atteinte et supposons, comme à l'ordinaire, que la durée de la permanence des moteurs sous chaque contact varie comme le gradient des tensions, c'est-à-dire que pour les positions 5 et 6 ladite durée soit le double de la durée des positions précédentes.
Pour les valeurs efficaces moyennes des courants dans chacun des enroulements a, b, a' et 1, 3 on obtiendra alors les chiffres suivants:
EMI0004.0004
Vitesses <SEP> Tension
<tb> <I>11'e <SEP> = <SEP> X</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> C <SEP> et <SEP> Y <SEP> avec <SEP> <I>D;</I> <SEP> Ml <SEP> et <SEP> <I>1b12</I> <SEP> en <SEP> série <SEP> 1/1o <SEP> V
<tb> 211e <SEP> <I>- <SEP> II</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> A. <SEP> et <SEP> <I>K</I> <SEP> avec <SEP> <I>B;</I> <SEP> H' <SEP> avec <SEP> C <SEP> et <SEP> fis' <SEP> avec <SEP> <I>D</I> <SEP> '71o <SEP> V
<tb> 31"e <SEP> <I>= <SEP> X</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> <I>B</I> <SEP> et <SEP> <I>Y</I> <SEP> avec <SEP> C;
<SEP> <I>1t71</I> <SEP> et <SEP> <I>111s</I> <SEP> en <SEP> série <SEP> 3/1o <SEP> V
<tb> 4me <SEP> <I>--- <SEP> X</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> <I>B</I> <SEP> et <SEP> <I>Y</I> <SEP> avec <SEP> <I>D; <SEP> <B>31</B></I><B>1</B> <SEP> et <SEP> J13 <SEP> en <SEP> série <SEP> 4/1o <SEP> V
<tb> 511e <SEP> <I>=X</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> d <SEP> et <SEP> Y <SEP> avec <SEP> D; <SEP> <I>1111</I> <SEP> et <SEP> <I>11I </I> <SEP> en <SEP> sérieV
<tb> 61n8 <SEP> <I>=- <SEP> H</I> <SEP> et <SEP> H1 <SEP> sont <SEP> contact <SEP> avec <SEP> <I>B</I> <SEP> et <SEP> <I>K</I> <SEP> et <SEP> K <SEP> 1 <SEP> avec <SEP> C <SEP> u%10 <SEP> V
<tb> 7n'8 <SEP> <I>= <SEP> H</I> <SEP> est <SEP> en <SEP> contact <SEP> avec <SEP> <I>B</I> <SEP> et- <SEP> K <SEP> avec <SEP> <I>D;
<SEP> H'</I> <SEP> avec <SEP> 4 <SEP> et <SEP> <I>Ii'</I> <SEP> avec <SEP> C <SEP> 8/1o <SEP> V
<tb> 811e <SEP> <I>= <SEP> H</I> <SEP> et <SEP> H <SEP> 1 <SEP> sont <SEP> eu <SEP> contact <SEP> avec <SEP> r1 <SEP> et <SEP> <I>h</I> <SEP> et <SEP> K1 <SEP> avec <SEP> <I>D <SEP> - <SEP> 10,/1o <SEP> V</I> La table correspondante montrant la répar tition des courants est la suivante:
EMI0004.0005
Courants <SEP> en <SEP> dixièmes <SEP> de <SEP> I
<tb> Vitesses <SEP> a <SEP> I <SEP> b <SEP> I <SEP> a'
<tb> 11'e <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 8
<tb> 2me <SEP> 6 <SEP> 4 <SEP> 6
<tb> 3me <SEP> 6 <SEP> 4 <SEP> 6
<tb> 4me <SEP> 8 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> 511e <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 6me <SEP> <B>12</B> <SEP> 8 <SEP> 12
<tb> <B>7</B>me <SEP> <B>6 <SEP> 4 <SEP> 6</B>
<tb> gme <SEP> <B>0</B>
EMI0004.0006
en <SEP> a <SEP> et <SEP> a' <SEP> valeur <SEP> moyenne <SEP> efficace <SEP> 0,414 <SEP> I
<tb> en <SEP> L <SEP> 0,33 <SEP> I
<tb> en <SEP> 1 <SEP> ,, <SEP> <B>0,9931</B>
<tb> en <SEP> 3 <SEP> <B>31 <SEP> 31</B> <SEP> 0,
33 <SEP> <B>1</B> En multipliant lesdites valeurs par les tensions correspondantes et en sommant les résultats pour chacune des deux machines, il résulte due la puissance de la machine à trois colleeteurs est donnée à peu prés par 0;27 VI, tandis que celle de la machine à deux collecteurs est à peu près 0,5 VI.
L'économie de puissance réalisée dans le cas de la machine à trois collecteurs est donc dans les environs de 25'/o; l'économie en poids est encore plus considérable en tant que, du fait que le diamètre des collecteurs est moindre, on peut établir la machine pour des vitesses de marche plus élevées.
Une autre disposition fort avantageuse est celle qui correspond à:
EMI0004.0012
Les huit tensions et les huit vitesses réalisées par cette disposition résultent de la table suivante qui indique aussi les contacts: Les avantages 1 et 2 signalés au com mencement de cette description sont un peu diminués, mais il restent toutefois plus sen sibles que dans le cas de la machine dy namoélectrique à double collecteur.
La présente disposition de la machine dy- namoélectrique est applicable aux installations pour tractions aussi bien qu'aux installations fixes toutes les fois qu'on a intérèt à avoir la possibilité de marcher à des vitesses diffé rentes ou à réduire les courants de ligne pendant les démarrages, lesdits courants, naturellement, variant pour un même courant dans les moteurs en raison inverse de la tension appliquée aux moteurs. Tout cela quel que ce soit le système d'excitation des moteurs.
Dans le cas de moteurs excités en shunt 011 compound ou d'une faon quelconque réalisant la réversibilité du moteur on pourra, aussi dans ce cas, par une simple inversion de la manaeuvre de démarrage, produire le freinage de l'équipement de traction jusque près de l'arrêt total et réaliser en même temps le recouvrement de la force vive.
En un mot, le système se prête à être appliqué dans tous les cas où la disposition à deux collecteurs est applicable. Son appli cation cependant peut s'étendre à des instal lations de puissance plus élevée, le nombre de tensions disponibles qu'il fournit étant plus élevé et chaque collecteur étant soumis à une tension relative moindre.