Installation électrique comprenant des moteurs à courant continu à excitation subdivisée. On sait qu'un des modes de régulation de la vitesse des locomotives et automotrices électriques fonctionnant sur courant continu consiste à faire varier le champ des induc teurs des moteurs de traction, par exemple par l'un ou l'autre des moyens suivants: Mise en parallèle de résistances avec des inducteurs;
Alimentation séparée des inducteurs par le réseau, avec interposition de résistances variables; Alimentation des inducteurs par une source indépendante et variable (batterie, groupe moteur-génératrice, etc.).
En ce qui concerne ce dernier moyen., il est connu, notamment, de régler la. vitesse de moteurs série à excitation subdivisée, ou de moteurs compound, à l'aide d'une généra trice auxiliaire, entraînée par un moteur ali menté par le réseau et branchée en dériva tion sur une fraction des inducteurs sub divisés (voir fig. <B>1</B> où M désigne l'induit du moteur, m et i<I>n</I> ses inducteurs, et G la géné ratrice).
Mais si l'on veut appliquer cette méthode au cas d'une pluralité de semblables moteurs couplés en parallèle ou en série-parallèle, on est conduit à l'emploi d'autant de généra trices auxiliaires qu'il y a de groupes mo teurs en parallèle, ce qui rend l'installation encombrante, onéreuse et d'un contrôle dif ficile.
On pourrait, il est vrai, comme le montre la. fig. 2, employer une génératrice unique G, branchée aux extrémités réunies des frac tions complémentaires m'1, <U>m'.,</U> W, m', des inducteurs <I>ml,</I> m2, m3, ua., de chacune des branches 1L11, M2, M3, M., couplées en paral lèle.
Mais, avec une semblable organisation, il est évident qu'il serait impossible dans la pratique, et en tout cas d'autant plus diffi cile que le nombre de branches en parallèle serait plus grand, d'obtenir une égale répar tition du courant dans les divers inducteurs complémentaires. De plus, on ne diminuerait pas de façon importante l'encombrement des appareils.
La présente invention a pour objet une installation électrique comprenant des mo teurs à courant continu à excitation sub divisée, notamment en vue du réglage des vitesses économiques, en traction et récupé ration, ces moteurs, au nombre de 7t., étant répartis dans z branches disposées en paral lèle et comportant chacune
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moteurs montés en, série.
Conformément à l'invention, l'enroule ment inducteur ou enroulement de champ de chaque moteur étant décomposé en deux frac tions, l'une d'elles est, pour chaque moteur, parcourue par le courant qui traverse la branche dans laquelle sont. insérés l'induit et les enroulements de commutation du moteur considéré, tandis qu'au contraire, toutes les autres fractions que l'on appellera "fractions complémentaires", sans pour cela préjuger de leur valeur relative à l'égard des premières sont associées entre elles et montées en séries de façon à constituer pour l'ensemble des mo teurs une chaîne unique.
Suivant le cas, cette chaîne peut être montée en. série par rapport à l'ensemble des :différentes branches montées en parallèle, ladite chaîne .étant alors, sui vant qu'elle est ou non shuntée, parcourue par tout ou partie de la somme des courant qui traversent les branches précitées, ou alors elle peut être montée de façon séparée en l'alimentant exclusivement par une ou plu sieurs génératrices auxiliaires, dont tout ou partie des inducteurs sont eux-mêmes parcou rus par un courant proportionnel à la somme des courants qui traversent les branches mon tées en parallèle.
Dans le premier cas, le réglage de la vi tesse de la machine peut être réalisé en bran chant en dérivation sur la chaîne inductrice complémentaire, soit une ou plusieurs géné- ratrices auxiliaires, soit une résistance ré glable, le courant qui traverse ladite chaîne. étant alors soit la somme algébrique (cas de la génératrice auxiliaire), soit la différence arithmétique (cas de la résistance) des cou rants qui parcourent respectivement, d'une part, l'ensemble des branches en parallèle (in duits et première fraction d'inducteurs) et, d'autre part, la, dérivation précitée.
Dans le deuxième cas, le courant qui par court la chaîne inductrice complémentaire est uniquement fonction de la, somme des cou rants qui traversent les diverses branches (induits et première fraction d'inducteurs).
Dans le dessin annexé, représentant entre autres, à. titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention: La fig. 3 est. un schéma d'un caupla.ge dans lequel ii- moteurs sont répartis dans z branches reliées en parallèle et comportant chacune et moteurs couplés en série, La. fig. 4 représente. concurremment avec celles du moteur-série normal, les courbes: effort, vitesse en fonction des intensités, obtenues avec le montage suivant la fi- . 3;
La. fig. 5 est un schéma analogue à celui <B>(le</B> la fig. 3 et comportant un shuntage par génératrice auxiliaire;
La fi-. 6 est un schéma. analogue au pré cédent, mais avec un shuntage par résistance ré @ylable La fig. î est un schéma représentant l'ali mentation séparée des champs complémen taires, à. l'aide d'une génératrice auxiliaire dont. les inducteurs sont parcourus par la totalité du courant qui traverse les .; bran- elles; Le schéma de la fi-;. 8 représente une va riante du précédent.
Dans l'installation suivant la fig. 3@, les ri. moteurs sont groupés dans z branches cou- plées en parallèle et dont chacune comporte u. moteurs représentés par leurs induits <I>l</I><B>...</B> le, et la fraction<I>l'</I><B>...</B> ac' de l'enroulement inducteur qui reste constamment en série avec son induit, quelle que soit d'ailleurs sa position dans la. branche série considérée.
Le dernier moteur est désigné par fa. et la frac tion correspondante d'inducteur est désignée par -n'.
Les enroulements complémentaires d" <B>...</B> n" de la totalité de ces moteurs sont montes en série les uns par rapport aux autres, de façon à constituer une chaîne commune uni que, connectée au point commun amont ou aval des diverses branches groupées en pa rallèle, en sorte que le courant traversant la dite chaîne<I>l"</I><B>...</B> n' est égal à la somme des courants qui traversent chacune desdites branches l <B>...</B> z. L'ensemble est intercalé entre les bornes positive et négative d'une alimentation usuelle en courant continu.
Dans la fig. 3, de même que dans les fi gures suivantes, on a supposé la chaîne con nectée au point commun aval visé ci-dessus.
Bien entendu, la constitution des enroule ments complémentaires est telle que le pas sage .du courant (somme des courants des branches parallèles) ne produise pas d'effets nuisibles dans cette partie des moteurs.
Cette installation fonctionne comme suit (voir fig. 4): Si l'on appelle a le nombre de spires de la fraction d'enroulement<I>l'</I> du moteur<I>1,</I> et <I>b</I> celui de l'enroulement complémentaire<I>1"</I> dudit moteur, I désignant le courant qui passe dans chacune des branches 1... z, on sait que, pour un moteur série normal, le champ serait fonction de (a + b) I, tandis que dans le montage .décrit ci-dessus il sera évidemment fonction de<I>(a</I> + <I>z b) I;
</I> c'est- à-dire que, pour une même intensité I pas sant dans l'induit, le point de fonctionne ment normal bien connu<I>(A, B),</I> de la carac téristique V<I>- f (1) et F -</I> cp <I>(I)</I> du moteur série classique, passera en un point<I>(A,,</I> B,) caractérisé, par rapport au point précédent, par le fait que A1 se trouve au-dessous de A, et B, au-dessus de B.
Pour les différentes valeurs de I. on ob tiendra des points A, et B, disposés d'une ma nière analogue à celle indiquée ci-dessus, ces différents points se groupant respectivement sur les deux courbes V, et F, représentées en traits discontinus sur la fig. 4, où les courbes normales V -et F sont au contraire représen tées en traits pleins.
D'après les positions respectives des courbes F,, V, par rapport aux courbes F, V, l'homme du métier comprend immédiate- ment que la zone de régulation possible par shuntage est accrue des aires hachurées.
Les montages :suivant les fig. 5 à & cons tituent des modes variés d'obtention de courbes effort-vitesse économiques, à partir des courbes fondamentales F,, V,.
Dans l'installation suivant la fig. 5, éta blie en partant de la fig. 3;, le moyen d'obten tion des courbes précitées consiste dans l'em ploi d'une ou plusieurs génératrices groupées en série, en parallèle ou en série-parallèle et montées en dérivation aux bornes de la chaîne-série commune 1"... <I>ni'.</I>
Sur le dessin, il n'a -été représenté qu'une seule génératrice G, avec son moteur d'en traînement N,,, branché de façon connue aux bornes de l'alimentation (+ et -).
La génératrice G peut être découplée par l'ouverture d'un contacteur c, et sa régula tion est réalisée de façon connue (non repré- sent6e), par exemple au moyen d'une excita tion séparée, avec, suivant la forme des courbes à obtenir, adjonction éventuelle d'un enroulement supplémentaire traversé par tout ou partie du courant qui passe dans la chaîne inductrice complémentaire 1" . . . na".
Le fonctionnement est le suivant en ré gime établi: Si l'on suppose le contacteur c ouvert, l'installation se comporte comme un ensemble de moteurs en série-paralléle à champs ren forcés, comme il résulte de ce qui a été dit plus haut.
Si l'on suppose au contraire le contacteur e. fermé, et la génératrice G non excitée, le courant issu des branches en parallèle sera dérivé en partie dans ladite génératrice qui se comporte comme une résistance constante.
Si, maintenant, la génératrice reçoit une excitation déterminée, suivant que la tension aux bornes de ladite génératrice sera supé rieure ou inférieure à celle à l'entrée de la chaîne complémentaire 1"<B>...</B> na", le courant dans ladite chaîne sera renforcé ou diminué, la diminution tendant vers son maximum lorsque l'excitation tend vers zéro.
Dans le cas où l'excitation de la généra trice serait en_ dépendance du courant trans- versant les induits, la tension aux bornes de ladite génératrice varierait avec ledit cou rant, et on obtiendrait une forme de cour bes, également intéressante, mais différente des précédentes.
Si l'on veut conserver la forme intégrale de la caractéristique de moteurs série, on peut, comme le montre la fig. 6 au lieu et place de la génératrice auxiliaire G prévue dans le montage suivant fig. 5, connecter une résistance réglable R en dérivation aux bor nes de la chaîne complémentaire l" . . . 7z'.
Le fonctionnement est évident.
Bien entendu, un semblable dispositif exclut la récupération par l'unique réglage de la résistance R.
Au point .de vue constructif, à partir d'une certaine puissance, les dimensions et les poids de la ou des génératrices auxiliaires du dispositif suivant la fig. 5 dépasseraient les valeurs qui peuvent être admises sur du matériel roulant. On est alors conduit à en visager un mode de montage différent, repré senté sur les fig. 7 et 8.
Suivant la fig. 7, la chaîne-séiie formée par les inducteurs complémentaires l"<B>...</B> ii!' est alimentée séparément et exclusivement par la génératrice auxiliaire G, laquelle, étant indépendante du circuit des induits, n'a plus dès lors à supporter le passage d'une fraction importante de la somme des courants des branches parallèles, et peut, par suite, re cevoir des dimensions beaucoup plus réduites que dans le montage suivant la. fig. 5. Les r branches parallèles pourraient alors être purement et simplement connectées aux bornes négative et positive :de l'alimentation.
Toutefois (et c'est le schéma représenté dans la figure), sans un correctif, le montage qui serait ainsi obtenu réaliserait le montage intégral de moteurs à forme de caractéristi ques compound. Or, il peut être nécessaire, pour certains cas de traction, de réaliser des formes de courbes beaucoup plus voisines des caractéristiques série.
Il est aisé de s'en rapprocher en pré voyant, pour la génératrice, un enroulement excitateur réglable, parcouru par la totalité du courant traversant les branches en paral lèle.
Comme le montre ladite fig. 7, il suffit de monter en parallèle avec l'enroulement excitateur E, une résistance réglable r.
On comprend immédiatement que la va riation de tension aux bornes de la généra trice, et, par voie de conséquence, le courant qui traverse la chaîne complémentaire <I>l"</I><B>...</B><I>n"</I> seront proportionnels à l'intensité qui passe dans l'enroulement E précité. Notamment, pour une position déterminée de réglage de la résistance r, le sens de la varia tion du courant dans la chaîne l" <B>... n</B><I>i'</I> sera le même que dans chacun des induits des mo teurs.
Il est évident que le fonctionnement en récupération pourrait être obtenu par l'ad jonction, sur la génératrice, d'un deuxième enroulement séparé El ; E, maintenu en circuit pour la marche en trac tion, pouvant être éventuellement. éliminé pour la marche en récupération, par l'ouver ture d'un contacteur d.
Du point, de vue constructif pratique, pour des puissances supérieures à, une cer taine valeur, le mode de montage de l'enrou lement E et de la résistance r peut conduire à des dimensions et des poids prohibitifs.
La variante suivant la fi-.<B>8</B> (où les lettres de référence désignent. les mêmes or ganes que dans la. fig. <B>7).</B> remédie à. cet in convénient du fait qu'on ne laisse passer dans l'enroulement E qu'une fraction du cou rant total, ce dernier traversant une résis tance o, de dimensions réduites, aux bornes de laquelle sont branchés ledit enroulement E et sa résistance de réglage r.
Pour la récupération et la stabilité de fonctionnement, ce dernier mode de montage est identique au précédent.
En particulier, en ce qui concerne la sta bilité électrique des montages suivant l'une ou l'autre des fig. 7 et 8, elle est démontrée par le fait que, pour toute variation de ten sion du réseau, l'intensité du courant dans les inducteurs <I>l'</I><B>...</B><I>ta' et</I> l" <B>...</B> 7t" tend, comme dans un moteur-@série, à varier dans le même sens.