Installation de traction électrique par moteurs à courant continu. On sait que le démarrage des moteurs à courant continu a été réalisé en insérant entre le moteur à commander et la source d'énergie à tension constante, une machine auxiliaire dont la force électromotrice est progressivement variable et réversible de sorte que la différence de potentiel appliquée au moteur à commander peut varier depuis zéro jusque, par exemple, au double de la tension du réseau. La variation et le ren versement de cette force électromotrice étaient provoquées, a la main, par réglage et inversion de l'excitation indépendante la dynamo auxiliaire.
La présente invention a pour objet une installation de traction électrique par mo teurs à courant continu, dont le démarrage, le réglage de la vitesse et le freinage par récupération sont obtenus au moyen d'une dynamo auxiliaire tournant à vitesse cons tante, mise en série avec les moteurs et le réseau, et dont la tension est variable en grandeur et en direction, cette installation présentant la particularité que, en vue d'une modification automatique de la tension en grandeur et en direction, la dynamo auxi liaire est pourvue de cieux enroulements d'excitation contraires, l'un en série, destiné à être parcouru par le courant principal, l'autre, à fil fin, branché aux bornes du cir cuit d'utilisation.
Le dessin schématique annexé, donné à titre d'exemple, représente une forme d'exé cution de l'objet de l'invention comportant un équipement de deux moteurs à excitation série; la fig. 1 en montre les connexions pour la marche normale; la fig. 2 en montre les connexions pour le freinage par récupé ration; la fig. 3 donne un diagramme.
Aux fig. 1 et. 2 X est la ligne d'alimen tation à la tension constante V, et G est la terre. Ah M, sont les moteurs de traction dont les inducteurs en série sont désignés par<I>ml</I> mz. R est la dynamo auxiliaire fonctionnant comme survolteur-dévolteur. Ce survolteur-dévolteur est commandé par une machine tournant à vitesse constante, non figurée sur le dessin.
S et P sont les enroulements d'excitation du survolteur-dé- volteur R; l'un, S, est monté en série, l'autre, P, à fil fin, est branché aux bornes du cir cuit d'utilisation: les deux moteurs étant situés de part et cl'autre de la machine auxiliaire R, il suffira de brancher cet en roulement aux bornes d'un des moteurs. Les deux enroulements d'excitation S et P pro duisent des ampères-tours de sens contraires et qui agissent, par exemple, clans le sens des flèches. r est une résistance de réglage reliée en circuit avec l'enroulement d'exci tation P.
On notera que le survolteur-dévolteur R est placé entre les moteurs de traction, cette disposition est avantageuse au point de vue de l'isolement des deux moteurs M1 M2 par rapport à la masse; elle permet en outre un couplage direct facile des moteurs M1 M2 en série ou en parallèle au réseau.
On examinera d'abord les phénomènes qui se produisent durant le démarrage des moteurs. Dans ce cas, l'enroulement d'exci tation série S du survolteur-dévolteur R est branché de manière à produire clans celui- ci une force électromotrice de sens opposé à la tension V du réseau.
Le survolteur-clé- volteur R étant mis en marche et ayant at teint sa vitesse de régime, on ferme l'inter rupteur l; il s'établit clans le circuit M1- R-M2 un courant dont l'intensité est limitée par l'enroulement série S et qui atteint une valeur telle que les ampères-tours de cet enroulement d'excitation série produisent clans le survolteur-dévolteur une force élec tromotrice sensiblement égale à la tension V du réseau, car à ce moment les ampères- tours produits par l'enroulement d'excitation à fil fin P sont nuls.
Toutefois, malgré la présence de cet en roulement série, il se produirait au moment de la fermeture de l'interrupteur L un à- coup important avant que l'intensité de cou rant n'atteigne la valeur voulue. Il y aura donc lieu de prendre à ce moment des pré cautions spéciales dont il sera question plus loin.
Pour suivre la loi de variation de courant, on se reportera au diagramme de la fig. 3,. sur lequel sont portés en abscisses les am- père-tours d'excitation du survolteur-dévol- teur et en ordonnées la tension aux bornes de cette machine; à une autre échelle, les ordonnées peuvent représenter également la tension aux bornes d'un des moteurs de traction.
Dans ce diagramme, la courbe A-0-A représente la caractéristique magnétique du survolteur-dévolteur, machine qui est utilisée surtout clans la partie non saturée de son cycle magnétique.
La droite C-I représente la caractéristi que de l'enroulement d'excitation à fil fin P, dont les ampères-tours augmentent pro portionnellement à la tension aux bornes du moteur M@. L'inclinaison de cette droite sur l'axe des ordonnées est déterminée par la valeur de la résistance de réglage r.
Au début du démarrage, l'enroulement d'excitation série S agit seul: il donne aux bornes du survolteur-dévolteur une tension V; la longueur C-B représente la valeur des ampères-tours de cette excitation. cette excitation étant calculée pour due le courant ainsi produit corresponde au courant de démarrage voulu des moteurs de traction.
Les moteurs démarrant. la tension à leur bornes va en augmentant et la tension aux bornes du survolteur-dévolteur ira d'abord en diminuant, luis s'annulera et changera (le sens.
Pour une tension égale à C-V, aux bornes du moteur M1,. les ampère-tours de l'enroulement d'excitation série sont D1-B@ ceux de l'enroulement d'excitation P: l'1-7),, la résultante de ces deux excitations étant j11l_-n1.
Pour une tension égale à CV., aux bornes (lu même moteur, les ampères-tours de l'en roulement d'excitation série sont. T. ceux de l'enroulement, d'excitation P, la résultante -de ces deux excitations étant V_--B,.
Par conséquent, les ampères-tours<B>(le</B> l'enroulement d'excitation série sont. toujours représentés par la longueur d'une parallèle à l'axe des abscisses comprise entre la caracté ristique magnétique du survolteur-dévolteur et la droite caractéristique de l'enroulement d'excitation à fil fin P. Cette longueur peut donc servir à mesurer en ampères-tours de l'enroulement d'excitation série S le courant traversant les moteurs de traction M1, M2.
Si l'on admet que le courant de régime correspondant au couple résistant de la voi ture est mesuré en ampères-tours, par exem ple par la longueur al-a2, l'accélération se produira jusqu'à ce que la tension aux bornes des moteurs ait atteint la valeur C-V3 déterminée par l'intersection, avec la caractéristique magnétique, de la parallèle à C - I menée par le point al.
Pour modifier la loi<B>de</B> variation du courant, il suffit cl'agir sur la valeur de la résistance r; les caractéristiques de l'enrou lement d'excitation P devront alors être, par exemple. C-II, C-III; pour une tension quelconque C--V2 aux bornes des moteurs, les valeurs du courant, mesurées en am pères-tours de l'excitation série, seraient respectivement B2 D'2, B2-D''2.
Il résulte des explications qui précèdent que le courant au début du démarrage est, toujours le même quelle que soit la valeur de la résistance r qui règle la vitesse de ré gime (lu véhicule; toutefois on pourrait mo difier la valeur de ce, courant en agissant sur l'enroulement d'excitation série S, soit, par exemple, par shuntage, soit par sup pression de spires de cet enroulement.
On a dit ci-dessus qu'afin d'éviter un à-coup au démarrage, il y avait lieu de pren dre certaines précautions; on indiquera, à titre d'exemple, une man#uvre pour l'é tablissement du courant de démarrage.
On suppose les moteurs Ml et M2 arrêtés, l'interrupteur l ouvert, le survolteur-dévol- leur R tournant à sa vilesse normale.
On relie la borne b de l'enroulement d'excitation à fil fin l' au point c du cir cuit d'utilisation, réalisant ainsi les con nexions de la fig, 2 du dessin et on donne à la résistance r une valeur telle que la tension aux bornes du survolteur-dévolteur soit sensiblement égale et opposée à celle (le la ligne; on peut alors fermer sans à-coup le circuit des moteurs M1 M2. A ce moment, on coupe l'enroulement d'excitation à fil fin P en c; l'enroulement d'excitation série S agit seul et établit clans le circuit des mo teurs le courant de démarrage.
Il ne reste plus qu'à rétablir la cou- nexion de l'enroulement d'excitation à fil fin l' en b, c'est-à-dire le schéma de la fig. 1. en donnant à la résistance r une valeur con venable pour réaliser le démarrage désiré.
On remarquera qu'après avoir établi le courant de démarrage par l'enroulement d'excitation série S seul, si on ne rétablissait pas l'excitation de l'enroulement à fil fin l', le courant irait en diminuant et s'annu lerait pour une tension V/2, aux bornes des moteurs de traction. On pourrait de cette façon obtenir un premier cran de marche.
Pour réaliser le freinage par récupération (fig. 2;. en faisant fonctionner les moteurs M1 M2 en génératrices débitant dans le ré seau, on inversera tout d'abord les con nexions des inducteurs ml m2 de ces mo teurs par rapport à leurs induits (cette in version n'est pas figurée sur le schéma);
comme le sens du courant circulant dans le circuit M1 -R-M2 doit être inversé, le sons des amp@i es-tours de l'enroulement d'exci tation sérieSse renverse: l'enroulement, d'eNci- lation à fil fin sera connecté aux points a c el donnera, par conséquent, des ainpères- tours de sens inverse à ceux produits durant le démarrage tant due la tension aux bornes (les moteurs ne sera pas supérieure à la ten sion du réseau.
Pour établir le freinage, on donnera à la résistance r une valeur telle que la force électromotrice produite par le survolteur dévolteur soit. légèrement supérieure à la tension V du réseau. L'interrupteur l étant fermé, l'ensemble 111-R-312 débitera chi courant clans la. ligne d'alimentation.
Les moteurs .111 Al_ fonctionnant en génératrice s'exciteront brusquement et grâce à l'action de l'enroulement série S, la force électro motrice du survolteur-dévolteur R ira en di minuant, s'inversera et augmentera pour atteindre une valeur dépendant de la vitesse des moteurs de traction au moment de l'é tablissement du freinage.
Lorsqu'on emploie des moteurs de trac tion à excitation série, l'établissement du freinage, à cause de l'instantanéité du phé nomène et de la valeur élevée que peut at teindre la force électromotrice à leurs bornes présente des difficultés très grancles; le ré gime de freinage lui-même n'est pas stable et il y a, par conséquent, des précautions à prendre pour réaliser ce régime de fonc tionnement.
On peut montrer sur le diagramme de la fig, 3. les variations du courant en traçant par le point F correspondant à la tension V des droites F-I, F-II,. ... qui représen- lent les caractéristiques (le l'enroulement d'excitation à fil fin pour différentes valeurs de la résistance r. Le courant qui s'établit clans le circuit de freinage et qui dépend Cie la vitesse de la voiture au moment con sidéré, ainsi que de la caractéristique des moteurs, sera mesuré en ampères-tours de l'enroulement d'excitation série S, par exem ple par une longueur B2-Q.
La vitesse des moteurs diminue par suite du couple de freinage dû à ce courant ainsi que la tension à leurs bornes et le courant est toujours me suré pour une tension quelconque C-V par la longueur B, -d, limitée sur une parallèle à l'axe des abscisses entre la caractéristique du survolteur-dévolteur et la droite F-I. Le ralentissement s'opère ainsi jusqu'à l'arrêt.
On ajoutera encore les quelques remar ques suivantes: Le survolteur-dévolteur R fonctionne tan tôt comme moteur, tantôt comme générateur; le rôle de la machine de commande qui lui est accouplée est inverse et pour avoir l'in tensité du courant de ligne absorbé au dé marrage, ou débité au freinage, il faut tenir compte du courant absorbé ou débité par la machine commandant le survolteur-dé- volteur si cette machine est branchée sur le même réseau X--G.
A titre de variante, si par un moyen ap proprié, on interrompt à un moment quel- conque la variation du courant traversant l'enroulement à fil fin P, cet enroulement n'étant plus shunt, mais devenant indépen dant, on déterminera de ce fait un régime de vitesse qui peut être différent du régime correspondant à la demi ou à la pleine ten sion; ce moyen trouvera son application non seulement au démarrage, mais aussi au freinage, notamment sur les descentes.
Au démarrage, on pourra, lorsque la ten sion aux bornes (lu survolteur-dévolteur sera nulle ou lorsqu'elle sera égale et de même sens que celle du réseau, mettre cet appareil hors circuit et coupler les moteurs directement sur le réseau soit en série, soit en parallèle.
L'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution représentée. Ainsi il sera loi sible (le relier directement entre eux les in ducteurs m1 m2 des moteurs de traction, au lieu de les connecter chacun à leur induit correspondant. afin qu'un inverseur unique permette d'air sur les deux moteurs. De plus, le nombre et. le mode d'excitation des moteurs peuvent varier.