Dispositif de commande automatique de l'alimentation d'un véhicule automoteur électrique Lors du démarrage d'un véhicule automoteur électrique, les moteurs peuvent être soumis à des régimes très. sévères. En effet, c'est au démarrage que l'appel de courant est le plus grand et en trac tion électrique, le courant maximum admissible est imposé. Or, il est souhaitable que le véhicule auto moteur atteigne sa vitesse nominale dans un temps minimum. Pour cela, il est nécessaire de maintenir le courant de traction le plus près possible de la valeur admissible. Cependant, si le véhicule est peu chargé, son accélération peut devenir inadmissible pour les utilisateurs du véhicule.
(Exemple : trains de voyageurs). Les auteurs de cette invention se sont posé le problème d'éviter cet inconvénient, tout en proposant un dispositif automatique permettant d'utiliser les moteurs de traction au maximum de leurs possibilités.
Les caractéristiques vitesse-intensité sont telles que, pour un courant donné, la vitesse est propor tionnelle à la tension. Pour faire varier la vitesse, il faut donc agir sur la tension.
La présente invention a pour objet un dispositif de commande automatique de l'alimentation d'un véhicule automoteur, comprenant un dispositif de variation de tension commandant la tension d'ali mentation du ou des moteurs électriques du véhicule par crans, caractérisé par le fait qu'il comporte un générateur d'impulsions commandant le dispositif de variation de tension, ce générateur étant com mandé par une grandeur de réglage dépendant elle même du courant d'alimentation du ou des moteurs, le tout étant agencé de manière que la période des impulsions émises et, ;
par conséquent, celle des chan gements de crans, varie automatiquement en fonc tion de la grandeur de réglage, de façon à provoquer une limitation de l'accélération du véhicule. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispositif objet de l'in vention.
La fig. 1 est un schéma électrique de cette for me d'exécution.
Les fig. 2 et 3 sont des diagrammes explicatifs. Dans l'exemple représenté sur la fig. 1, le mo teur électrique 1 est alimenté par un transformateur 2 dont les prises sont commandées par un dispositif de variation de tension 3, par exemple une batterie de contacteurs ou un graduateur. Un générateur d'impulsions, se composant d'un amplificateur ma gnétique auto-excité 4 qui alimente un relais 5, me sure le courant Im du moteur 1 au moyen d'un appa reil 6, par exemple un transformateur d'intensité. Chaque fois que l'amplificateur magnétique 4 émet une impulsion de sortie,
celle-ci provoque la ferme ture d'un contact du relais 5 et l'application par celui-ci d'une impulsion au dispositif 3 qui passe un cran. Ce courant Im est comparé à un courant de référence constant IR, la différence entre les deux étant la grandeur d'entrée de l'amplificateur ma gnétique, que nous appelons grandeur de réglage (IR - Im). Le générateur d'impulsions commande donc le dispositif de variation de tension 3 par l'in termédiaire du relais 5 qui, lui, agit sur le rapport de transformation du transformateur 2.
Nous allons démontrer que la grandeur réglée Im dépend du cou ple résistant.
La fig. 3 est un diagramme représentant, en coordonnées rectangulaires, d'une part, une famille de courbes représentant la vitesse v en fonction du courant de traction Im. Chacune des courbes de cette famille correspond à une tension Ul, U2, ... Un aux bornes du moteur qui peut être un moteur à collec teur à excitation série. Ce diagramme montre, d'autre part, une courbe qui représente le couple M à l'arbre moteur, en fonc tion du courant de traction Im pour des vitesses du moteur et des tensions d'alimentation variables.
Pour une tension U donnée, lorsque la vitesse v augmente, le courant Im diminue. Au moment où ce courant atteint la valeur Ihl ou IK^,, le générateur d'impulsions agit pour diminuer le rapport de trans formation du transformateur 2. La tension U" aug mente alors d'un échelon. Pour obtenir une période i des impulsions qui soit inversement proportionnelle à l'écart (Ilz-I@l), on fait fonctionner, de façon con nue, l'amplificateur 4 en intégrateur (voir fig. 2).
A cet effet, l'amplificateur 4 peut charger un conden sateur ,par l'intermédiaire d'une cellule redresseuse, le condensateur provoquant l'actionnement du relais 5, en se déchargeant dans celui-ci, lorsque la tension à ses bornes atteint une valeur déterminée. Ainsi, le courant de reprise (valeur du courant à l'instant où l'on modifie le rapport de transformation) dépend du couple résistant. En effet, lorsque celui-ci est élevé, l'accélération est faible, et la diminution du courant entre I'K2 et IK,, pour un rapport de trans formation donné, se fait lentement.
Le courant de re prise a alors une certaine valeur IKs voisine de Ilz. Si le couple résistant a une valeur faible, le courant diminue rapidement entre I'Kl et IKl et le courant de reprise IKl est dans ce cas inférieur à IKZ, puisque l'amplificateur magnétique fonctionne en intégrateur (voir fig. 3).
Ainsi, pendant le démarrage, la valeur moyenne du courant I", diminue avec le couple résis tant<B>;</B> par ailleurs, la valeur maximum que peut pren dre ce courant moyen est fixée ,par la valeur de con signe.
Pour mettre en évidence l'avantage du dispositif décrit, imaginons deux trains identiques (sauf en ce qui concerne le dispositif de commande automatique) soumis au même couple résistant, ce dernier étant relativement faible. L'un est muni du dispositif de commande automatique décrit ci-dessus, l'autre est muni d'un dispositif de commande automatique avec relais ampèremétrique, dont la consigne est de main tenir constant le courant de reprise à la valeur maxi mum que supporte le moteur.
A la fig. 3, les lignes en zigzag représentent les variations du courant Ib,I et de la tension U dans le diagramme U-I. Supposons qu'à un instant donné, ces trains aient la même vi tesse va (voir fig. 3). Dans le premier train, puisque le couple résistant est faible, le courant variera entre IKl et I'Kl, le courant moyen I",l déterminant le cou ple moyen Ml.
Dans le deuxième train, le courant variera toujours entre IK2 et I'K," quel que soit le couple résistant et le courant moyen I"" déterminera le couple moyen M2. Nous constatons donc que pour le premier, le couple moteur moyen est Ml et que, pour le deuxième, il est de M.,; mais, à l'instant con sidéré, Ml est plus petit que M2 car I",l (qui dépend du couple résistant) est plus petit que I",\ (qui ne dépend pas du couple résistant).
Il en résulte que, puisque l'accélération augmente avec le couple mo teur, l'accélération dans le cas 1 est plus petite que celle dans le cas 2 ; il y a donc bien limitation d'ac célération grâce au dispositif décrit. Il y a, par ail leurs, simultanément, atteinte de la vitesse nominale du moteur dans un temps minimum.
Si on compare le dispositif décrit aux dispositifs connus, on peut remarquer ce qui suit.
Les dispositifs de démarrage automatique connus sont de deux types.
1. Démarrage à courant constant.
Un relais mesure le courant du moteur et retombe chaque fois que ce dernier descend en dessous de la valeur de consigne. Ce dispositif ne tient pas compte de la charge du véhicule et l'accélération ne pourrait atteindre des valeurs trop grandes lorsque le véhicule est peu chargé. Ce dispositif est généralement complété par un commutateur qui permet au mécanicien d'adap ter le courant de consigne aux nécessités du moment.
2. Démarrage chronométrique et ampèremétrique. Ce dispositif impose au démarrage une ca dence constante, de façon à limiter l'accélération. Toutefois, il doit être complété par un dispositif qui mesure le courant du moteur et qui inter rompt la cadence tant que le courant dépasse une certaine valeur, sans quoi ce dernier pourrait atteindre des valeurs dangereuses lorsque le véhi cule est très chargé.
Ce dispositif a l'inconvénient de limiter la cadence de passage des crans, de sorte que lors d'une reprise (réenclenchement des crans lorsque le véhicule roule sur son élan) l'effort de traction ne prend pas assez vite sa valeur normale. Ce dispositif a l'inconvénient supplémentaire d'exiger un relais mécanique, donc un élément sensible aux vibrations.
Dans le cas du dispositif décrit plus haut, la ca dence des crans n'est pas constante, mais est fonc tion du courant, de sorte que pour une différence de courant (Ilz - I@f) élevée (reprise à grande vitesse), les crans sont passés rapidement et, pour un courant voisin du courant de consigne (démarrage), les crans sont passés à une cadence très lente. De plus, si le courant dépasse la valeur de consigne, la cadence est nulle, de sorte qu'il faudra attendre que le courant baisse au-dessous de la valeur de consigne pour en clencher le cran suivant. En outre, le générateur d'impulsions ne comporte que des éléments stati ques, ce qui est un avantage supplémentaire.