Equipement pour la traction électrique et le freinage rhéostatique de véhicules. L'invention est relative à un équipement pour la traction électrique et le freinage rhéostatique de véhicules qui comportent deux moteurs ou groupes de moteurs fonctionnant en série et en parallèle.
Elle a principalement pour objet d'amélio rer la commande des moteurs, d'augmenter la flexibilité et la sécurité de l'équipement en marche et en freinage, de le simplifier et d'augmenter sensiblement le nombre de crans de freinage en utilisant un nombre réduit de contacteurs du type à cames et d'améliorer la sécurité du fonctionnement.
Conformément à l'invention, l'équipement pour la traction électrique et le freinage rhéostatique de véhicules, comportant deux moteurs interconnectés par un circuit du type à deux branches et commandés par contac teurs à cames, est caractérisé en ce que les contacteurs sont groupés pour former deux combinateurs distincts, actionnés chacun par un arbre à cames séparé, le premier, dit com binateur de couplage, étant prévu pour effec tuer les couplages des moteurs en série ou en parallèle, le shuntage de leurs inducteurs et les connexions de freinage avec inducteurs croisés, tandis que le second, dit combinateur.
rhéostatique est prévu pour la commande de résistances de démarrage et de freinage; leurs arbres à cames étant arrangés pour accomplir des mouvements conjugués en coopération avec un contacteur additionnel de freinage. La fig. 1 des dessins ci-annexés représente, à titre d'exemple, le schéma général d'une forme d'exécution de l'équipement électrique suivant l'invention; les fig. 2, 2A et 3 indi quent respectivement les positions successives du combinateur de couplage, du combinateur rhéostatique et de leurs contacteurs respectifs pendant le démarrage, le shuntage et le frei nage.
Suivant la fig. 1, l'équipement est relié à la ligne d'alimentation par le pantographe PA et mis à la terre. Sur cette figure, A1 et A 2 sont les induits des deux moteurs de traction, B1 et B2 les inducteurs respectifs, RI et R2 des résistances de démarrage et de freinage, R3 et B4 des résistances servant à la fois pour le shuntage des inducteurs et le freinage, comme expliqué plus loin, DJ est un disjonc teur double.
<I>A, B, C, D, E, F, G, H, I, J,</I> K, JI, <I>N</I> sont treize contacteurs à cames servant à coupler entre eux les moteurs et les résistances, soit pour la traction, soit pour le freinage, Q, R, S, <I>T, V,</I> W sont six contacteurs à cames ser vant à shunter les inducteurs.
P est un contacteur additionnel, dit con tacteur de vernier, dont le rôle sera expliqué plus loin. 1 à 16 sont seize contacteurs à cames, dits rhéostatiques, servant à mettre progressivement en court-circuit les résis tances RI et R2 en traction et en freinage. Ces trente-six contacteurs sont actionnés par deux arbres à cames étant groupés pour former deux combinateurs indépendants.
Ce groupement est effectué de la façon suivante: Un combinateur, dit de couplage, comprend les contacteurs de couplage A<I>à N,</I> de shuntage Q à W et de vernier P; un autre combinateur, dit rhéostatique, comprend les contacteurs rhéostatiques 1 à 16.
Les opérations de démarrage et de frei nage sont effectuées par un mouvement com biné des deux arbres à cames de la façon suivante: <I>Démarrage.</I> -- Le combinateur de couplage part d'une position indiquée par 0 sur la fig. 2 et se met en mouvement dans le sens dit positif , c'est-à-dire vers les positions dé signées par 1, 2, 3, etc.; il actionne dans ces positions les contacteurs A à P qui couplent les moteurs et les résistances pour le démar rage.
Les traits verticaux de la fig. 2 indi quent les contacteurs fermés dans les diverses positions, et on voit, en se référant à la fig.1, que dans la position 1 les moteurs sont en série et dans la position 6 en parallèle; les positions 2, 3, 4 correspondent au shuntage en série et 7, 8 et 9 au shuntage en parallèle.
Le couplage désiré des moteurs étant établi par le combinateur de couplage, le combina- teur rhéostatique se met à son tour en mouve ment à partir de la position désignée par zéro dans la fig. 2A. En occupant les positions I à XVI, il actionne les contacteurs 1 à 16 qui mettent progressivement en court-circuit les résistances de démarrage R1 et R2.
Sur la fig. 2A, les traits verticaux indi quent la fermeture des divers contacteurs. Ensuite, le combinateur de couplage, en continuant son mouvement dans le même sens positif, actionne les contacteurs Q à W qui opèrent le shuntage, c'est-à-dire la réduction des champs des moteurs. S'il y a lieu, cette série d'opérations est poursuivie dans le cou plage des moteurs en parallèle.
<I>Freinage.</I> - L'arbre à cames du combina- teur de couplage part de zéro, mais cette fois dans le sens négatif , c'est-à-dire vers les positions -1, -2, -3, etc. de la fig. 2. Il actionne les contacteurs A à P et<B>IV</B> qui cou plent les moteurs Al et !12 et les résistances pour le freinage rhéostatique suivant le schéma classique dans lequel les inducteurs B1 et B2 sont croisés.
Puis l'arbre à cames du combinateur rhéostatique se met à. son tour en mouvement à partir de zéro dans le sens positif, suivant la fig. 2_l, pour action ner les contacteurs 1. à 16 qui éliminent pro gressivement les résistances, exactement de la même façon que pour le démarrage.
Dans les positions -5 et -6, l'arbre à cames du com binateur de couplage, en continuant son mou vement dans le sens négatif au-delà des posi tions de freinage -1 à -4, coupe les circuits des moteurs, puis actionne de façon eonnue un inverseur du sens de marche non représenté (voir à ce sujet, par exemple, la, Revue Géné rale de l'Electricité du<B>10.</B> 12.<B>1938,</B> t. XLIV, p. 719-735).
Dans l'équipement représenté, les résis tances de shuntage R3 et R4 sont utilisées pour obtenir les crans préparatoires de Irei- nage. A cet effet, les résistances R3 et R4, qui servent à shunter les inducteurs en traction par le jeu des contacteurs de shuntage Q, <I>le,.</I> <B><I>8</I></B>, T; Z', <I>IV,</I> se trouvent introduites dans le circuit des moteurs pour le freinage et élimi nées aux premiers crans par le jeu des con tacteurs de couplage, ainsi qu'il résulte de la fig. 2.
On voit. sur cette figure que, pendant le freinage, la. position -1 correspond à. la tot < < - lité des résistances Rl, R2, R3 et R4 en cir cuit;
dans la position -\_', la fermeture du contacteur lJl élimine la résistance de shun- tage R3 et, dans la position -3, la fermeture clé N élimine R4. On obtient ainsi deux crans préparatoires de freinage. Le freinage normal s'effectue sur les crans -3 et -4, les résis tances R1 et R2 étant éliminées par le combi- nateur rhéostatique suivant la fig. 2A.
Sur cette fig. 2-1, la rangée horizontale supérieure des chiffres 1 à 16 correspond aux contacteurs respectifs du combinateur rhéosta- tique, tandis que la rangée verticale de gauche indique les crans I à XVI de ce combinateur rhéostatique. Le freinage normal est obtenu de la façon suivante, en vue d'augmenter sensiblement le nombre de crans.
De la fig. 2, il résulte qu'un contacteur additionnel P, dit contacteur de vernier, se ferme dans la position -4 du com- binateur de couplage, en mettant en court- circuit une faible fraction de la résistance de freinage, ou bien une résistance séparée, insé rée dans le circuit de freinage.
Les deux combinateurs sont agencés et. com mandés pour effectuer des mouvements con jugués suivant les indications de la fig. 3. Sur cette figure, la rangée horizontale supérieure des chiffres -6 à 9 correspond aux diverses positions du combinateur de couplage, et la rangée verticale des chiffres 0 à XVI corres pond à celles du combinateur rhéostatique.
Les points noirs indiquent les positions successives des deux combinateurs pendant le démarrage en série et en parallèle, les cer cles indiquent leurs positions successives pen dant le freinage et les croix pendant l'inver sion.
En se reportant à la rangée des cercles (freinage), on constate que, lorsque le combi- nateur de couplage a atteint le cran -3 et le combinateur rhéostatique le cran VII, ce der nier combinateur s'immobilise, et le combina- teur de couplage passe à -1, de sorte que le contacteur P se ferme. Ensuite, le combina- teur de couplage revient en -3, en ouvrant P, tandis que le combinateur rhéostatique passe au cran VIII.
On voit donc que pour chacune des positions VII à XVI du combi- nateur rhéostatique on obtient deux crans de freinage: un avec le contacteur P ouvert et l'autre avec ce contacteur fermé.
Ces battements du contacteur P sont dus à un mouvement alternatif du combinateur de couplage, et., grâce à ce mode opératoire, on obtient un nombre beaucoup plus grand de crans de freinage, c'est-à-dire un réglage beau coup plus précis du couple négatif, au moyen d'un seul contacteur additionnel.
Tous les mouvements des deux combina- teurs conjugués suivant la fig. 3 sont obtenus au moyen de moteurs-pilotes qui entraînent leurs arbres à cames. L'arrangement de ces m.oteurs-pilotes ne fait pas l'objet de la pré sente invention et ils n'ont pas été représentés sur les dessins.
Pour améliorer le freinage, on fait appel à un circuit d'excitation complémentaire des moteurs par le courant de ligne. Cette excita tion complémentaire est particulièrement utile, sinon indispensable, pour obtenir un amor çage rapide du freinage rhéostatique et pour réaliser un fonctionnement stable aux faibles courants de freinage.
L'excitation complémentaire est fournie par la source du courant de traction qui ali mente les enroulements inducteurs normaux d'une partie des moteurs de traction, donc sans qu'il soit besoin de munir ces moteurs d'enroulements d'excitation spéciaux; le cou rant de ligne n'est fourni qu'aux moteurs d'une branche. Il est à noter que, pendant le freinage, les moteurs Al et A2 sont couplés en deux branches débitant en parallèle sur des résistances communes, suivant le schéma clas sique à inducteurs croisés, d'après lequel cha que moteur est relié en série avec l'enroule ment inducteur de l'autre.
Dans l'exemple représenté par le schéma de la fig. 1, le courant d'excitation complé mentaire est puisé à la ligne de contact par le pantographe<I>PA</I> et il traverse le disjonc teur DJ; il passe ensuite par le contacteur J, traverse les inducteurs B2 de l'un des moteurs et rejoint la terre par un contacteur indépen dant RC d'excitation complémentaire et par une résistance limitative R5.
Le contacteur RC peut, au lieu d'être in dépendant, être actionné par l'arbre à cames du combinateur de couplage sur les positions de freinage. Dans une variante, le contacteur d'excitation complémentaire RC est commandé par un relais d'intensité, excité par le courant. de freinage, de telle sorte qu'il ne se ferme que pour les faibles valeurs du courant de freinage nécessitant l'excitation complémen taire.
Le schéma des connexions de la fig. 1 com porte également un montage spécial du dis- joncteur général DJ. Ce disjoncteur est du type double et il est connecté de telle façon que son ouverture a les effets suivants Pendant la marche en traction, il coupe les deux branches du circuit général. Si les moteurs sont couplés en parallèle, l'ouverture du disjoncteur sépare les deux circuits, ce qui empêche l'un des moteurs de débiter sur l'autre.
Pendant le freinage, le disjoncteur DJ sépare les circuits des moteurs de la source d'alimentation et il ouvre le circuit de l'un des moteurs, provoquant ainsi par voie de conséquence la désexcitation de l'autre mo teur, leurs inducteurs étant croisés comme il a été indiqué plus haut.
L'ouverture de ce disjoncteur est de préfé rence commandée par un ou plusieurs relais différentiels et de surcharge dont les bobines sont schématiquement représentées en<I>SD.</I> On voit que la disposition de ces bobines est telle que ces relais sont sensibles à: ça) une mise à la terre accidentelle des cir cuits des moteurs et des résistances, que l'on soit en traction ou en freinage, b) une surcharge des moteurs en période de traction seulement.
Il résulte de ces dispositions que le dis joncteur DJ réalise les protections suivantes: 1 Protection contre une mise accidentelle à la terre des circuits, que l'on soit en trac tion ou en freinage.
2 Protection contre les surcharges en trac tion, avec insensibilité aux surcharges en frei nage.
3 Ouverture des circuits de telle façon que le fonctionnement en traction et en frei nage soit interrompu par l'ouverture du dis joncteur. En particulier, grâce à la coupure double, aucun des moteurs ne peut jamais s'amorcer en génératrice pour débiter sur l'autre, en supposant que les combinateurs s'arrêtent accidentellement sur une position de traction en parallèle.
Le disjoncteur DJ peut être fermé soit par un petit moteur auxiliaire, soit par l'arbre à cames du combinateur de couplage.