Dispositif de commande à, distance de moteurs électriques. La présente invention a pour objet un dispositif de commande à. distance de moteurs électriques, caractérisé par un commutateur de commande disposé pour produire des mo difications de courant dans un circuit élec trique de commande qui comporte un organe récepteur disposé pour obéir à ces modifica tions de courant, et pour orienter, conformé ment à l'orientation du commutateur de com mande, un commutateur secondaire dont la position détermine celle d'un tambour-com- mutateur qui contrôle le circuit des moteurs électriques.
Ce dispositif présente l'avantage de ré duire à un le nombre des circuits qui permet tent de modifier à distance la position du tambour-commutateur.
Le dispositif -est plus particulièrement applicable à. la traction électrique, bien qu'il puisse trouver son emploi dans d'autres do maines.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple seulement, une forme d'Cxécutiç)n du dispositif, appliqué à la traction électri que.
La fig. 1 est un schéma d'ensemble; La fig. 2 est une coupe suivant II-II dans la fig. 1; La fig. 3 est une coupe suvant III-III dans la fig. 1.
Sur le schéma de la fig. 1, on a désigné par 1 une prise de courant (sur la ligne 2 aérienne ou souterraine) et T est la terre (rail de roulement). Une résistance 3 est connec tée à la prise de courant 1 et à la terre et comporte des prises 4, 5, 6. r, 8, 9, 10, 11 au nombre de huit sur la figure, mais pou vant être en nombre quelconque suivant les besoins. 12 .désigne un commutateur de com mande qui, par sa rotation autour de l'axe A-A à l'aide de la manette 13, amène le fil 14 (fil général de commande) successivement en connexion avec les points 4,. 5<B>...</B> 11 de 3.
Un interrupteur 16, qui constitue dispositif de sécurité, ouvre le circuit de la résistance 3 quand l'opérateur cesse de presser sur le bouton<B>15</B> et par exemple lorsqu'il lâche la manette 13. La connexion chi fil 14 avec les différents points 1 à 11 s'établit par la série de contacts 17 à. 24 du commutateur de com mande 12.
Pour chaque position du commutateur de commande 12, un seul contact de 17 à. 2-1 viendra, en connexion avec le contact corres pondant de la série de contacts 4 à. 11. de sorte que pour chaque position du commuta teur de commande 12, le fil général de com mande 14 sera. placé sous une tension bien dé terminée, correspondant à la, différence de potentiel entre chacun des points 4 à, 11, et la. terre.
Le fil 14 court tout le long du train. Dans chaque locomotive (ou automotrice) est établi le circuit suivant: jonction 25, fil 26, contact 28, réactance 27, fil 29, enroulement 30, fil 31, contact 32. Le contact 32 frotte sur une bague 33 solidaire d'un frotteur Ma qui peut toucher une série de contacts fixes 31- à 41 séparés par des touches isolantes 42 à 49 et qui constituent l'organe sélecteur, la baie 33 étant solidaire d'un tambour-com- mutateur 50 rotatif. Les contacts 34 à 41 sont reliés à des résistances différentes 51 à. 58.
D'autre part, un condensateur 59 est monté entre 31 et la terre pour absorber les étincelles de rupture aux contacts frottants.
L'électro-aimant 30, dont le rôle est dé- crit plus loin, s'excite lorsque son enroule ment est traversé par une intensité minimum donnée: il peut s'exciter également pour une intensité supérieure, mais ne doit pas s'exci ter pour une intensité inférieure.
Si l'on dé signe par R. la résistance de la partie du fil (le contrôle 14 qui court le long du train, T, celle de la, dérivation entre 25 et la. terre, non compris la résistance 51, 52 ... ou 58 qui fait partie de ce circuit, r, celle de l'une de ces résistances 51 à 58, V le voltage auquel est. amené le fil de commande 14, le courant Z qui passe dans l'électro 30 est:
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R peut. être fait négligeable devant (R, + r) de sorte que I devient
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L'électro-aimant 30 actionne un robinet 60 qui laisse entrer l'air comprimé contenu dans un réservoir 61 dans le cylindre 62 où se meut un piston 63, ce qui provoque un dé placement de ce piston 63 vers le haut.
La tige 64 du piston 63 porte une articulation 65; par l'intermédiaire de la bielle 66 et de la manivelle 67, le mouvement du piston 63 est transmis à l'arbre 68; ce dernier est soli daire de l'engrenage 69, lequel entraîne par un train l'engrena;
,e 70. dont l'axe est B-B. Les engrenages 69 et 70 sont tels que lors que 69 fait une révolution complète, 70 ne tourne que d'une fraction de circonférence
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(où n est le nombre des contacts 34 à 41) et dans l'exemple considéré 1!.. Sur la fil. 1, on a implicitement supposé pour la mise en marche complète qu'il fallait réaliser huit combinaisons dans le circuit des m o- teurs. Il a. donc été fait, sur 3, huit prises et dans ce cas le rapport des engrenages 69 et 70 sera.
que pour une révo lution complète de 69 autour de C-C. 70 tournera de circonférence autour de B-B.
La. valve 60 sera à. surfaces de contact coniques pour le rattrapage automatique Î1r# ,jeu: un ressort: antagoniste maintient la. clé dans la position de fermeture de l'admission 71, et ouverture de l'échappement 72; en sorte que lorsque l'électro-aimant 30 ne sera pas excité suffisamment, la. valve 60 rPStcra dans la position rle fermeture de l'aclmissinn et d'ouverture de l'échappement.
Ainsi, si la valve ii'admct pas une quantité d'air suffi sante pour que le centre de gravité de la. nia- nivelle 67 arrive au-dessus (le l'axe de rota tion de cette manivelle, le piston revien@Zra sans difficulté à s;7 position de départ- sous l'petion du ressort 93a: ce cas se produira quand l'électro-aimant 73, dont le rôle est dé crit plus loin, ouvrira, le circuit 25 à 34.
Le tambour-commutateur 50, dont le rôle consiste à réaliser dans le circuit de moteurs les combinaisons voulues pour la mise en vi tesse, à. la, manière des tambours-coininuta- teurs de tramways, est disposé sur le même axe que l'engrenage<B>70.</B>
En se reportant à la fig. 1, on voit que la valve 60 admet l'air comprimé dans le cy lindre 62 quand 30 est excité, en même temps qu'elle ferme l'échappement de l'air 72. L'air refoulé dans l'espace 93 s'échappe en 94 lors que la tête de piston monte; quand celle-ci redescend, l'air contenu dans l'espace 95 s'é chappe par 72. Quand 30 n'est plus excité, l'admission de l'air est fermée et l'échappe ment ouvert. Des robinets 98 et 99 permet tent de régler la vitesse du mouvement de la tête de piston 64 et, par conséquent, la. vi tesse de rotation du tambour-commutateur 50. L'électro-aimant 30 est excité tant que le frotteur 33a touche un contact 34 à 41.
Mais pour qu'il agisse sur le robinet 60, il faut qu'il existe entre ses bornes un voltage minimum, comme il a été dit précédemment;. autrement .dit qu'un courant minimum tra verse son enroulement. Par conséquent, pour des résistances 51 à 58 données dans le cir cuit, il faut que le fil général de commande 14 soit sous une tension minimum, ou supé rieure, pour que la valve 60 fonctionne. De plus, la durée de l'action de 30 dépendra. de la. longueur des segments qui constituent les contacts 34 à 41 et 42 à 49.
On peut donc déterminer la longueur de ces segments de façon à avoir une admission d'air suffisante pour amener la manivelle 67 dans la. position cl'équilibré instable; à ce moment, elle fran chira. la position critique et complètera sa ro tation autour de C-C. La. vitesse de cette rotation sera. réglée en agissant .sur les robi nets 98 et 99.
D'autre part, l'électro-aimant 30 actionne un contact 131 qui contrôle le circuit d'un électro-aimant 130. Cet électro est solidaire d'un plateau 132 calé sur l'arbre B=B; l'ali mentation de cet électro-aimant a lieu par les deux bagues 133 et 134, sur lesquelles frot tent les contacts 135 et 136 dont l'un, 135, est relié à la terre, et l'autre, 136, au fil 137 connecté, par 131, au fil 29.
L'électro-aimant 130a en s'excitant, attire son armature 138 qui, normalement, forme clavette entre le pla- teau 132 et le plateau 133, solidaire du tam- bour-commutateur 50, monté librement sur l'arbre B-B. L'excitation de 130 supprime ce clavetage, et sa désexcitation le rétablit, comme expliqué ci-après, par l'action du res sort 139, portant contre une butée 140 du plateau 132.
Le fonctionnement du dispositif sera le suivant: On a supposé, pour fixer les idées, qu'il fallait amener le clans huit positions pour lui faire réaliser la. gamme des combinaisons nécessaires à la.
mise en vi tesse du train. Si l'on désire démarrer à la main, c'est-à-dire si le machiniste veut gra duer lui-même la vitesse du train, il amènera le commutateur de commande 12 dans la pre mière position, ce qui met sous tension le fil général de commande 14 au voltage entre 4 et la terre, soit à V, volts, le sélecteur étant à la position -de repos, Si r, est la résistance 51, et R, celle du circuit entre 25 et 34, le courant L, traversant l'électro 30 sera:
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La résistance 51 = r, sera choisie de fa çon -que I, soit le minimum nécessaire pour que la valve 60 fonctionne. En outre, 131 est attiré de telle sorte que l'électro-aimant 130 est désexcité, et que le tambour-commutateur 50 est solidarisé avec l'arbre B-B. L'arbre 68 va donc tourner d'un tour complet, c'est- à-dire que le tambour-commutateur 50 va tourner d'1/@ de tour, ce qui amène le frot- teur 33a en face de la. résistance 52 et l'in sèïe dans le circuit entre 25 et la terre.
Le courant est interrompu dans 30 pendant une grande artie de la rotation complète de 68,- p l'électro-aimant<B>130</B> se trouve clone excité, mais il ne peut pas attirer son armature 138 parce qu'à ce moment elle solidarise les pla teaux 132 et 133, et que la friction ainsi. réalisée empêche le déclavetage, qui ne peut avoir lieu qu'au repos.
Or, le circuit de 30 est rétabli quand 52 est insérée dans le cir cuit entre 25 et 34 avec une valeur
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r2 étant la. valeur de la résistance<B>521.</B> Si rL a. été choisi, de façon que l2 soit nettement insuffisant pour que 30 fonctionne, le tam- bour-commutateur restera à sa deuxième po sition.
Toutefois, dans cette position d'im mobilité, l'excitation de 30, qui est insuffi sante pour actionner le robinet 60, rappelé par un ressort, est néanmoins suffisante pour ouvrir 131, de telle sorte que l'électro-aimant 130 n'est pas excité.
Si maintenant on amène le commutateur de commande dans la deuxième position, le fil général de com mande 14 sera mis sous tension au potentiel entre 5 et la terre, soit V., et le courant dans 30 prend une nouvelle valeur
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Si r _ a été choisi de façon que I'., <I>= I,,</I> la valve FO va fonctionner à nouveau, faisant faire un tour complet à l'arbre 68, et une ro taticn élémentaire (dans ce cas "f' de tour) au tambour-commutateur 50 et ainsi de suite;
en amenant successivement le commutateur (le commande aux crans 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et R, on amènera le tambour-commutateur aux positions 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, la. position 1 du tambour-commutateur étant la position de repos.
Si maintenant on désire démarrer auto- matiquernent, on amènera le commutateur<B>(le</B> ccmmande au cran qui correspond au cou plage voulu. Si par exemple c'est le couplage 4-rie parallèle qu'on veut réaliser automati- nuement, et qu'il soit réalisable par la posi tion 6 du combinateur, c'est-à-dire que le combinateur a opéré cinq rotations élémentaires, on amènera le contrôleur au cran nc 5, ne qui mettra sous tension le fil de contrâle général 11 au potentiel V;
, c'est- à-dire le potentiel entre 8 et T. Le tambour- commutateur 50 étant dans la position Île re pos (première position) le courant traversant l'électro 30 sera qui est. supérwur à h puisque V5
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est le potentiel entre 8 et la terre, supérieur au potentiel entre 4 et la terre. Le tambour-commutateur effectuera donc une rotation élémentaire, ce qui l'a- mènera. à la position no ?.
Le courant par courant l'électro-aimant 311 sera lors <B>Pli</B> r2 qui est encore supérieur à I, en raison de la façon dont 5? ci été choisie comme il a été vu précédemment. Le tambour-commutateur ef fectuera donc à nouveau une rotation élémen taire et ainsi de suite jusqu'à ce qu'il arrive à la position ne 6. 1 ce moment,, le courant qui parcourra 30 sera.
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qui est in férieur à I,; le tambour-commutateur restera donc à cette position.
La. vitesse d'opération dépendra. évidem ment du volume d'air admis pour soulever le piston. Ce volume d'air sera fonction de<B>la</B> durée d'admission de l'air, c'est-à-dire (le la longueur des seo,ments <B>31</B> à 41 et de leur po sition.
Cette vitesse d'opération çzr ra c#@a@c- ment fonction de la facilité d'échappement offerte à l'air (que le piston comprime clans chacun de ses mouvements ascendants et des cendants) par les robinets 98 et 99.
On peut clone fier la v itessi, d'opération en détermi nant la'longtieur et la position des segments 34 à 41, ainsi que la tension (lu ressort 93a, et ensuite parfaire l'ajustement en agissant sur les robinets 98, 99 et 100. Par un ajuste ment approprié, la rotation du taml)our-com- niutateur 50 s'effectuera avec un certain ra lentissement à la fin (le chacune des rotations élémentaires.
Il i aura un léger temps d'ar rêt une fois cette rotation élémentaire effr-- tuée, avant de rep.i i-tir pour une autre rota tion élémentaire dîi à l'inertie de la manivelle 67 et du ressort 93a. De cette manière, eba- que combinaison dans le circuit des moteurs sera effectuée par le tambour-cominutateur de façon très positive.
Si, maintenant on ramène le commutateur de commande 12 dcc la position 6 à la. position 3 par exemple, le voltage sur le fil de con trôle 14 diminue, et 'l'excitation de 30 devient insuffisante pour maintenir ouvert le con tact 131. L'tleetro-aimant <B>130</B> s'excite, et le clavetage entre<B>132</B> et 133 est supprimé.
4 ce moment, un ressort spirale 88 relié au tambour-commutateur 50, ramène celui-ci en arrière jusqu'à ce que le frotteur 33a vienne mettre en circuit la résistance 53 (position 3).
Lette résistance correspond au voltage déter miné par la situation de 12, de telle sorte que l'électro-aimant 30 s'excite partiellement, et ouvre en 131 le circuit de 130 qui, n'étant plus excité, permet le rétablissement du cla- vetage 138 et la solidarisation du tambour- commutateur 50 avec l'arbre B-B.
Pour éviter que les moteurs ne soient tra versés par de trop fortes intensités, le circuit entre 25 et la terre (fig. 1) comporte un con tact 28 (ou plusieurs en série) fermé par l'électro-aimant 73 dont l'enroulement est in séré .dans le circuit à protéger.
Si à la fin d'une rotation élémentaire du tambour-com- mutateur 50, une surintensité se produit dans le circuit moteur, le contact 28 est soulevé, le circuit entre 25 et la terre est ouvert en 28; l'électro-aimant 30 n'étant plus excité, la valve 60 ne fonctionne plus, et le tambour- commutateur 50 ne tourne pas. Dès que l'in tensité dans le circuit moteur sera redevenue normale, le contact 28 se fermant, 30 et 60 agissent et le tambour-commutateur 50 se re met à effectuer ses rotations élémentaires.
Le rôle de l'électro-aimant est de modérer l'ac tion du tambour-commutateur, mais il ne dis pense pas de l'établissement des relais de protection usuels dans le circuit moteur.
Quand on cesse d'appuyer sur 15, le tam- bour-commutateur revient au repos, l'électro aimant 130 étant alors excité en vue de pro- vôquer le déclavetage à la manière suivante: le circuit des moteurs alimentant l'électro aimant 73 comprend un contact 75 commandé par l'électro-aimant 74; ce dernier commande également un contact 76 qui connecte l'en roulement de l'électro-aimant 130 avec la dif férence de potentiel aux bornes des moteurs.
Quand on appuie sur 15, le fil 14 est sous tension, l'électro-aimant 74 est excité, le con tact 75 est fermé et l'enroulement 130 n'est pas excité par ce circuit.
Quand on cesse d'appuyer sur 15, le fil 14 n'est plus sous tension, l'électro-aimant 74 n'est plus excité, le contact 75 est ouvert, l'enroulement 130 relié à 76 est excité et l'électro-aimant 130 déclavette le plateau <B>133,</B> ce qui permet au tambour-commutateur 50 de rétrograder jusqu'à la position de re pos sous l'action du ressort antagoniste 88.
La commande marche arrière sera réali sée de la façon suivante, en se reportant à la fig. 1.
Dans chaque locomotive ou automotrice, le courant d'alimentation des moteurs passe par un interrupteur inverseur 100 manaeuvré à main, puis dans un inverseur électro-pneu- matique 101 manaeuvré à distance de la cabine de tête. Lors de la formation du train, on amènera 100 à la position marche avant dans chaque locomotive ou automotrice. L'inver seur 101 a pour rôle d'inverser les connexions faites par 100, de sorte que pendant la marche avant on n'agira pas sur 101, alors que pour la marche arrière, on agira sur 101 pendant toute la durée de cette marche ar rière.
Pour ne pas interférer avec la com mande générale précédemment décrite qui esz à courant continu, on actionnera la valve 102 de l'inverseur 101 en excitant son électro aimant 103 avec du courant alternatif à haute fréquence. A cet effet, on montera dans chaque cabine un petit groupe moteur générateur 104, 105, branché sur la canalisa tion 106 des appareils auxiliaires (ventila teurs, compresseurs) à travers un interrupteur 107. Le générateur est connecté, d'une part, à la terre, et, d'autre part, au fil général de commande 14 par un circuit comprenant un condensateur 108 et un interrupteur 109.
Le courant alternatif traversera 108, mettra 14 sous tension, et, par conséquent, le circuit de l'électro-aimant 102 en traversant le conden sateur 110. La réactance 27 empêchera le courant alternatif de circuler dans le circuit entre 25 et la terre et les condensateurs <B>108</B> et 110 empêcheront le courant continu de cir culer dans le circuit de 108 et de 105.
Le train étant formé, le wattman ayant amené les inverseurs 100 de chaque locomo tive ou automotrice à la position correspon dant à la marche avant, si l'interrupteur 107 est ouvert, il ne pourra réaliser -que la marche avant; s'il veut faire marche arrière, il fer mera 107, ce qui met en marche le moteur 1U4. La valve 102 est mécaniquement cons tituée de façon semblable à la valve 60, mais l'enroulement de 103 sera dimensionné diifé- reniment de celui de 30. L'interrupteur 109 permet d'isoler le générateur 105 de 1.1.
L'inverseur 101 comporte en 111 un cy lindre mobile autour de son axe et portant deux lames de cuivre isolées 112 et 113 sur lesquelles frottent les paires de contacts 11.1 et 116 ainsi que la paire de contacts 115 et 11"c indiquées sur la fig. 1. Quand l'électro aimant 103 ne sera pas excité, le cylindre sera maintenu dans sa position normale par un ressort antagoniste et alors les contacts 114 et 115 sont reliés directement par 112, alors que les contacts 116 et 117 sont relié par 113, de sorte que pour cette position l'in verseur 101 ne modifie pas les connexions faites par l'inverseur-interrupteur 100.
Le dispositif de commande est disposé sur l'une des bases 111 du cylindre ou bien sur les deux, mais dans ce cas avec, de préférence, une seule valve de commande 102. Quand l'électro-aimant 103 de la valve 102 est ex cité, 102 admet de l'air comprimé du réser voir 61 dans la conduite 118, ce qui a. pour effet de faire tourner le cylindre 111 de telle sorte que 114 se trouve relié par 112 à 117 et que 1l5 se trouve relié à 116 par 113. Par conséquent, les connexions de l'inverseur-in- terrupteur 100 sont inversées d'où résulte la marche arrière.
Quand l'électro-aimant 103 de 102 n'est plus excité, 102 laisse échapper l'air par 121 et l'inverseur rotatif 101 revient à. sa position de repos en rétablissant les con nexions de l'inverseur-interrupteur 100, d'où résulte la marche avant. Un interrupteur 122 permet d'isoler du fil général de commande 14 les cabines non utilisées.
Les dispositifs décrits pourront être mo difiés au cours des applications.
Le ressort 93a pourra être supprimé en donnant à la manivelle 67 une masse suffi sante. L'embrayage entre 132 et<B>133</B> pour rait aussi être reporté entre l'arbre 68 et l'engrenage 1ï9, ce qui permettrait d'employer un électro-aimant de commande d'embrayage fixe.
Pour exciter le fil général de commande 1.1, on a décrit un enroulement 3 muni des prises 1 à 11 comice étant un moyen simple d'obtenir différentes tensions de valeur dé terminée; mais on pourrait également les ob tenir par d'antres moyens et par exemple par un groupe moteur-générateur débitant sur une résistance avec prises pour chaque tension à obtenir ou débitant directement. sur 1.1 avec variation de tension obtenue en agis sant sur l'excitation du générateur, sur une résistance en série avec l'induit ou tout autre dispositif.
On pourrait également se servir de batteries d'accumulateurs. Ce système sera donc applicable en traction par courant alternatif ou continu. Dans l'exemple d'ap plication choisi, on a prévu que la com mande était effectuée avec du courant con tinu et la marche arrière avec du courant alternatif. L'inverse pourrait être adopté notamment dans le cas de distribution à cou- Tant alternatif.
Si la tension de distribution est sujette à de fortes variations, la position du point 126 sera, réglée à la main ou à l'aide d'un régulateur automatique, de façon à maintenir les tensions entre 4,<B>5 ...</B> 11 et la terre sen siblement constante.. Dans des cas spéciaux, on pourra. utiliser plusieurs tambours-com- mufateurs et le nombre de valves et électro- aimants voulus.