CH172930A - Equipement de traction électrique à freinage électrique avec moteurs compound. - Google Patents

Description

Equipement de traction electrique ä freinage electrique avec moteurs compounda

Cette Invention a pour objet un equipe inent de traction utilisant des moteurs coin pound et ayant pour but de realiser: la mar che ä, faible et constante vitesse, une gamme trix etendue de vitesses, 1e freinage par reeu lieration d'energie et 1e freinage rheostatique.

L'emploi en traetion eleetrique d'equipe inents < i moteurs compound ä couplage fixe Petit ne pas correspondre h certains eas parti cuiiers d'exploitation; par exemple au cas des i@( :seaiix qui presentent ä la fois,des caracteres urbains et suburbains, e'est-ä-dire pour les quels la vitesse de marche des vehicules, rela t:ivenient faible ä. 1'interieur des villes, est treelevee en dehors des awblomerations. 11 en est @de meine .des reseaux presentant des Profils de ligne tres varies et pour lesquels il est indispensable .de realiser un couple mo teur important en meme temps qu'une grande vitesse.

L'Pquipement -d'apres 1'invention qui re mPdie @i ces inconvenients comporte des mo teur:, eomponnd dispoes en :-Arie pour 1e de- marrage et pour la marche normale h, vitesse moyenne Ges excitations shunt et Serie exer- Qant des aetions additionnelles) et uttlises pour les vitesses plus elevees en moteurs cou- ples en parallele.

Ces moteurs peuvent comporter une exci- tation Serie utilisee Pendant Ies transitions et la marche en parallele des moteurs, reduite par shuntage ou par tont autre moyen tonnu Pendant la marche en Serie avec moteurs .coin- pound.

Par modifications successives inverses des circuits electriques, c'est-ä-dire: transition pa rallele - :-Arie des moteurs precedemment couples en parallele et retablissement probres- sif .de 1'exeitation shunt des moteurs Tors de leur mise en Serie, 1e freinage par recupera- tion peut etre obtenu par renvoi -ä la ligne d'un eourant dort 1'intensite .depend de l'im- portance relative de 1'excitation shunt et de 1'excitation sPrie, cette derniere exervant, par rapport ä. la precedente, une action diff6ren- tielle, afin .de realiser une application pro gressive de 1'effort de freivage.

Le freivage Mectrique par recuperation peut etre ainsi obtenu jusqu'ä la plus basse vitesse compatible avec la marche en g6n6ra- triee avec excitation shunt portee ä sa valeur maxima.

Le freivage, depuis cette vitesse jusqu'ä 1'arret, est -de preference obtenu rheostatique- ment en faisant debiter leg induits couples en parallele sur un circuit comprenant en serie: leg inducteurs serie disposes en serie et une resistance en un .ou plusieurs elements pou- vant etre court-circuites successivement, leg enroulements inducteurs shunt etant alimen- tes par la ligne, leg actions exercees par cha- que systeme,d'excitation etant additionnelles et de seng tels qu'en .cas de suppression de 1'excitation shunt, par exemple ä la suite du derapement de 1'organe de Prise de courant, 1e freivage rheastatique en moteurs serie sub- siste, la disposition en parallele :des induits et en serie des inducteurs serie ayant pour effet utile principal de reduire .l'importance du flux transversal des moteurs par rapport ä leur flux prineipal, @dans 1e but d'eviter une elevation anormale de la tension entre leg lames .des collecteurs et d'accroitre ainsi, par rapport aux systemes connus, la securite du freivage rheostatique en garantissant 1'ab- sence de flashs. , Cet equipement permet d'obtenir 1a plu- part des avantages des equipements connus ,ä moteurs compound avec couplage variable de ces moteurs, tont en evitant leur complication et leurs difficultes de fonotionnement inhe- rentes aux transitions des differents cou- plages.

Pour repondre aux necessites rencontrees en certains cas de marche ä vitesse sensible- ment constante, quel que soit 1e Profil .des lignes et de limitation automatique de 1a vi- tesse dans leg declivites, an pourrait retablir 1'excitation shunt apres la transition du cou- plage serie au couplage parallele. L'equipe- ment ainsi modifie realiserait en outre 1'a= vantage de recuperer automatiquement et saus intervention du conducteur, dang leg de- clivites, lors du couplage en parallele des mo- teurs.

Les difficultes de realisation correcte des transitions pour moteurs compound ä cou- plage variable etant principalement dues ä la faible importance de 1'excitation serie qui, sang autres dispositions supplementaires, ne permettrait pas la transition en moteurs se- rie et ä la preponderance des enroulements d'excitation shunt qui impose des modifieä- tions importantes et rapides de cette derniere au moment de la. transition, an pourrait, sann sortir de 1'invention, effectuer leg transitions sur la moitie du nombre tota-1 des moteurs par la methode connue du court=circuit, en main- RTI ID="0002.0270" WI="10" HE="4" LX="1212" LY="827"> tenant 1'excitation sliunt ä une faible valeur, soit Pendant tonte la duree des transitions, soit Pendant la duree de la mise en court- circuit de la moitie du nombre total des mo- teurs, avec interposition de resistances dann 1e circuit des moteurs.

Les inconvenients resultant de la presence de cette faible excitation shunt sont a-insi tres minimes et peuvent, 1e cas echeant, etre en eore reduits par une disposition judicieuse de resistances .dang leg differents elements des circuits de traction.

Cette txcitation shunt est, sitöt la trausi- tion terminee, ramenee ä la valeur convenable. 0n evite ainsi 11s complications @d'equiPe- ments et lea incidents de fonctionnement des systemes connuus, dann lesquels leg transitions s'effechient par la meine methode .du court- circuit dune moitie des moteurs, mais avec 1'annulation par court-circuit de 1'excitation shunt de ces meines moteurs et accroissement simultane de 1'exeitation shunt de 1'a.utre moitie .de ces moteurs.

Le dessin ann exe represente sehematique- ment des exemples d'execution de 1'clquipe- ment selon 1'invention.

Fig. 1. ä 9 montrent leg diverses modifi- cations de eouplage dang 1e cas de deux mo- teurs utilises comme moteurs compound pour la marehe en serie et comme moteurs serie pour la marche en parallele et pour leg transi- tions;

Fig. 7.0 ä 18 montrent les diverses modi fications de couplage Jans 1e cas de,deux mo teurs utilises comme moteurs compound pour la. marche en serie et la marahe en paral lele et comme moteurs serie pour les transi tions ; Fig. 19 ä 28 montrent les diverses mo,di fications de couplage dans 1e cas de deux mo teurs utilis6s en permanence comme moteurs eompounrl; Fig. 29 et 30 montrent deux couplages successifs .de freinage rheostatique en moteurs @oi.2pound Jans 1e cas de deux moteurs avec induit..33 en parallele et inducteurs sArie en sArie.

En fig. 1 sont repr6senths: En 1 1e pöle positif de la ligne @d'alimen tation, en 2 la r6sistance .de demarrage; en 3, et 3" les enroulements inducteurs s6rie .des moteurs I et 1I, en 41 et 4= les enroulements induits (y cojnpris 1e cas ech6ant les enroule menta inducteiirs de commutation ou de com pensation) :des moteurs I et II, en 5, et 52 les enroulements inducteurs shunt des mo teur@ I et 1I, en 6, et 6. les r6sistances de shuntabe des enroulements inducteurs s6rie des rnoteurs I et II, en 7 le rh6ostat d'exeita tion shunt, en 8 1e pöle negatif de la ligne d'alinientation.

En partant de cette Position qui corres pond au debut du Umarrage des deux mo tr@ur<B>.#</B> eompound disposes en spie avec resis i ance ? ins6ree, le., op6rations successives sui vantes sont realisees: Fig. ? mise hors eireuit de 1a r6sistance de d(marrage ?, shuntage des inducteurs shie des nioteurs I et Il au moyen des r6sis l < ince-s 6, et 62.

Cette modification a pour but: -d'accroitre 1u vitvsse de marche, de Hduire 1'exeitation .Arie qui, sims cette dispositiou, tendrait, pen (lant 1e d(-marriige, i, limiter tont accroisse tnent ,ile vitesse et, Pendant 1e freinage, ä re duire l'iinportance de la rkuperation.

Fig. 3, rAduction en une ou plusieurs opA rations, de l'excitation shunt des moteurs I et <B>11</B> par insertion du rh6ostat 7.

Fig. 4, Premiere Phase de la transition, ouverture :du tircuit d'excitation shunt des moteurs I et II.

Retablissement de l'excitation serie totale des moteurs I et II, par e1imination des r6sis t.ances de shuntage 6, et 62.

Insertion ,de tont ou Partie :de la r6sistanee de demarrage 2.

Fig. 5, deuxieme Phase de la transition, mise en court-circuit de 1'inducteur-s6rie 3, et de 1'induit 4, du moteur I.

Fig. 6, troisieme Phase de la transition, 61imination :du moteur I.

Fig. 7, quatrieme Phase ,de la transition. couplage du moteur I en parallele avec 1e mo teur II.

Fig. 8, Elimination de la r6sistance 2 de @demarrage.

Fig. 9, shuntage ä un taux appropri6 ä la vitesse ä, realiser .de 1'excitation s6rie des mo teurs I et II: par une fraction,des r6sistances 6, et 62.

Cette :derniere opsration, qui permet 6co nomiquement -d'aacroitre la vitesse du v6hi eule, peut 6ventuellement eire supprimee.

En r6alisant successivement les opfations inverses, an revient, comme il est proc6d6 ha bitaellement avec les equipements compor tant ,des moteurs sArie jusqu'au couplage de fig. 3, auquel correspon.d 1e retablissement,de 1'excitation shunt .des moteurs I et II avec insertion du rh6ostat 7.

Les deux moteurs renvoient ä la ligne un courant .dont 1'intensite est limit6e, par un choix judicieux .des valeurs des excitations shunt et s6rie, ä la valeur ä laquelle eorres pond 1'effort de freinage recherche.

Par accroissements successifs de 1'excita tion shunt, an passe du couplage fig. 3 au couplage fig. 2, auquel correspond l'excita tion shunt maxima et la fin du freinage par rkuperation auquel succede 1e freinage rheos tatique dont fig. 29 et 30 donnent un exem ple de realisation.

En fig. 10 ä 1$ qui se rapportent ä la pre mic.re Variante de 1'equipement pr6cedent et en partant de fig. 10 qui correspond au dAbut du dAmarrage des @deux moteurs compound disposes en Serie avec resistance 2 inseree, les operations successives suivantes sont reali- s6es: Fig. 11 et 12, marche en Serie des deux moteurs compound avec resistan-ce 2 eliminee et excitation shunt progressivement r6duite, operations correspondantes de Gelles reprAsen- tees fig. 2 et 3.

Fig. 13, 14, 15 et 16, transition en mo- teurs Serie, par la methode connue du court- circuit d'un moteur, aperations correspon- dantes de Gelles representees fig. 4, 5, 6 et 7.

Fig. 17, rRablissement ä sa valeur maxi- mum, ou tout au moins ä une valeur e1evee de 1'excitation shunt des moteurs I et II par ali- meatation des enroulements 5, et<B>5,</B> saus ou avee insertion dune faible Partie du rh6os- tat 7.

- Reduction .de 1'importance de 1'excita- tion Serie, par shuntage ä un,degre judicieux des enroulements 3, et 32 des moteurs I et II au moyen des r6sistances 61 et 6,.

- Elimination .de la res istance 2 de 4e marrage.

Fig. 18, reduction en une ou plusieurs operations de 1'excitation shunt des moteurs I et II, par insertion des divera elements du rheostat 7. ` En r6alisant successivement les opera- t:ons inverses, an voit qu'il y a recuperation de la Position fig. 18 ä la Position fig. 17, puis annulation momentan6e, pendaut la transition parallele-serie, du freinage par re- cuperation qui est repris des 1e Passage Sur la Position fig. 12 et se prolonge jusqu',ä la Position fig. 11, comme Jans 1e ras des fig. 1 ä, 9.

0n voit egalement que pour leg positions fig. 17 et 18, an realise par rapport au Pre mier ras, Pendant la marche en parallele, les avantages supplementaires suivants: Limitation de la vitesse et recuperation automatiques et saus intervention .du conduc- teur du v6hicule, dann les .declivites.

Plus Brande .constance de la vitesse du v ehicul.e selon les differents Profils de la ligne.

En fig. 19 ä 28 qui se rapportent ä, une deuxieme variante, fig. 19 ä 21, eorrespondent re.spectivement aux fig. 1 ä 3 et 10 5, 12, c'est ä-dire ä la. marche en Serie .des deux moteurs compound.

L'exeitation shunt presente, Sur la Posi tion 3, sa valeur minima et conserve rette va leur ou une valeur plus faible Pendant la transition.

Fig. 22, retablissement ä sa valeur maxima de 1'exeitatioii-serie des moteurs I et 1I, par e1imination des resistanees 6, et 6-.

Fig. 23, mise en court-circuit Sur 1'en semble des elements 21 et 22 de la. resistance de demarrage 2 de 1'enroulement indueteur Serie 3, et .de 1'induit 4, du moteur I.

Fig. 24, inise ho-rs circuit de 1'element de resistance - de 1'enroulement inducteur Serie 31 et de 1'induit 4, du moteur I.

Fig. 25, mise en Liaison de 1'extreniite li bre,de 1'induit.du inoteur I avec 1e p"ole 8 de la ligne d'alimentation.

Fig. 26, accroissement de 1'intensite de 1'excitation shunt par ajustement .de la rAsis tance utilisee du rheostat d'exeitation 7 ä. une valeur convenable (rette operation pour rait 6galement Atre r6alisee avant la prece deute, .de maniere ä, developper a.ux bornes de. Finduit du moteur I une tension voisine de la ligne d'alimentation).

Fig. 27 et 28, correspondent ä fig. 17 et 18, et representent la marche en parallele des denx moteurs compound.

La transition parallele-sirie s'effectue en realisant tres exaetement les memes oph-a tions, mais dans Fordre inverse.

En fig. 29 et 30 qui se rapportent au frei nage rheostatique: Fig. 29 represente un Schema de freinage rheostatique, ,dans lequel les induits 4, et 4, des moteurs I et 1I, disposes en parallele, de bitent Sur 1e circuit comprenant en Serie: les enroulements 3, et 3. des moteurs I et 1I <B>(Je-.</B> r6sistances .de shuntage 6, et 6. etant Mimi nees), et la resistanee de demarrage 2 utili sAe en totalite,ou partiellement.

Les enroulements -d'excitatio-n shunt 5, et 5= sont alimentes par la ligne ä laquelle ils sont reliés par le pôle positif 1 et le pôle né gatif 8 avec insertion de tout ou partie du rhéostat d'excitation 7.

Les deux systèmes d'excitation shunt et série exercent des actions additionnelles et telles qu'en cas de suppression accidentelle de l'excitation shunt l'amorçage du système s'ef fectue en génératrice série.

I ig. 80 est une variante de fi-.<B>29</B> dans laquelle pour accroître ou pour prolonger l'ef ficacité du freinage, la résistance 2 a été éli minée et la valeur de l'excitation shunt portée au maximum par l'élimination du rhéostat 7.

Dans les diverses variantes, on pourrait, bizan entendu, utiliser, au lieu de deux mo teurs, toit nombre quelconque de moteurs, les transition-z successives série-parallèle lors du démarrage et parallèle-série lors du freinage étant effectuées comme dans le cas de deux moteurs, soit en moteurs série par la méthode du court-circuit ou par celle du pont, soit en moteurs compound par la méthode du court- circuit avec excitation série prépondérante, réglage -de l'excitation shunt de l'ensemble des moteurs et disposition de résistances ap propriées dans les circuits de traction.

Il en est de même pour la réalisation du système -de freinage rhéostatique dans lequel les induits peuvent former des groupes pa rallèles ou série-parallèles de même que les inducteurs série, en adoptant toutefois des dispositions telles que l'intensité -du courant traversant les inducteurs série soit supérieure à l'intensité traversant les induits correspon dants, afin de réduire l'importance du flux transversal par rapport au flux principal.

L'équipement décrit suivant l'une ou l'antre des variantes indiquées, offre l'avan tage de permettre l'application de l'invention aux installations existantes, étant donné qu'elle n'exige pas de moteurs spéciaux et permet ainsi la transformation à peu de frais desdites installations.

Claims (3)

1. REVENDICATION Equipement de traction électrique à frei nage électrique avec moteurs compound, ca ractérisé par le fait que les moteurs compound disposés en série pour le démarrage et pour la marche normale à vitesse moyenne, sont utilisés pour des vitesses plus élevées cou plés en parallèle, le freinage par récupération étant effectué après opérations inverses. SOUS-REVENDICATIONS: 1 Equipement d'après la revendication, ca- ractérisé par le fait que le freinage par voie rhéostatique est obtenu en faisant,dé- biter les induits des moteurs disposés en parallèle sur le circuit des inducteurs série disposés en série, les enroulements shunt restant excités et créant par rapport aux enroulements série un flux de même sens, le sens du flux étant tel qu'en cas de sup pression éventuelle de l'excitation shunt, l'équipement puisse s'amorcer en généra trice série.
2. 2 Equipement d'après la revendication, ca ractérisé par le fait qu'aux vitesses élevées, on réalise la marche en parallèle avec mo teurs compound par rétablissement -de l'ex citation shunt d'après la transition série- parallèle effectuée en moteurs série, dans le but de permettre la marche à vitesse sen siblement constante, quel que soit le profil de la ligne, et de permettre en outre la ré cupération automatique et sans interven tion -du conducteur dans les déclivités lors du couplage en parallèle des moteurs.
3. 3 Equipement d'après la revendication, ca ractérisé par le fait que la transition -du couplage série au couplage parallèle ou ré ciproquement, est effectuée selon la mé fhode du court-circuit sur une partie seu lement du nombre total -des moteurs, tan dis que l'excitation shunt est réduite sur la totalité des moteurs à une valeur très fai ble par rapport à celle de l'excitation série.