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"INSTALLATION POUR LA TRANSFORMATION DU COURANT MONOPHASE EN COURANT POLYPHASE, NOTAMMENT POUR L'ALIMENTATION DES REDRES SEURS A VAPEUR DE MERCURE, DESTINES AU SERVICE DES CHEMINS DE FER"
L'exploitation de locomotives utilisant le courant mono- phasé nécessite des moteurs réglables auxquels la tension du réseau est amenée directement où après transformation en un courant d'une nature appropriée.
Les moteurs à courant continu s'adaptent très bien à un service difficile, étant donné qu'ils permettent d'obtenir, d'une manière simple et dans des limites étendues, un réglage presque constant de la vitesse, par le réglage de la tension et du champ, effectuée à l'aide d'organes de réglage à fonctionnement sûr Etant donné.que dans les
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exploitations ferroviaires, l'énergie électrique est générale- ment distribuée et transmise à distance sous forme d'un cou- rant alternatif monophasé, les moteurs à courant continu installés sur la locomotive ne peuvent être mis on service qu'en passant par l'intermédiaire de transformateurs alterna- tif-. - continu, ce qui nécessite l'installation de transfor- mateurs rotatifs ou statiques.
Toutefois, les transformateurs rotatifs à induit unique présentent divers inconvénients; ainsi, par exemple, le rapport entre la tension du courant continu et celle du courant primaire alternatif reste fixe, de sorte que le réglage de la tension du courant continu nécessite des dispositifs compliqués. En outre, le transforma- teur doit toujours comporter un enroulement pourvu d'un collec- teur, le courant de service étant pris du collecteur au moyen de balais. Abstraction faite de la difficulté d'obtenir une bonne commutation avec des transformateurs monophasé-continu, un tel transformateur rotatif 'exige une surveillance et un contrôle constant du collecteur et des balais.
C'est pour cette raison qu'on a envisagé dernièrement l'emploi de transforma- teurs statiques et notamment des redresseurs à vapeur de mer- cure, lesquels rendent le collecteur superflu et sont d'un fonctionnement absolument sûr.
Toutefois, les redresseurs à vapeur de mercure présantent encore de graves inconvénients qui s'opposent à l'application et au montage de ces redresseurs sur la locomotive. Comme premier inconvénient;', le courant de service, obtenu par la transformation du courant monophasé en courant continu, n'est pas en courant constant, mais un courant continu fortement pulsatoire (un courant dit "ondualtoire") dont le caractère ondulatoire fortement accentué a pour effet de gêner le ser- vice utilisant le courant continu.
pour parer à cet inconvénient,
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on a produit à l'aide du courant alternatif du réseau et au moyen de machines rotatives auxiliaires, des courants alterna- tifs à phases décalées, lesquels, en combinaison avec le cou- rant alternatif du réseau, produisent un courant triphasé, après quoi le courant polyphasé ainsi obtenu était amené au re- dresseur. Il en résultait cet inconvénient que les phases additionnelles présentaient une chute de tension différente à la chute de tension des phases originales, de sorte qu'on n'ob- tenait ni égalité ni symétrie absolues des tensions d'anode dans le redresseur. En outre, cette disposition ne permettait pas encore d'obtenir un réglage indépendant de la tension du courant continu.
Le problème, résolu par la présente invention, consiste à transformer, au moyen d'un transformateur rotatif, le courant alternatif du réseau en un courant triphasé régu- lier à tension réglable dans certaines limites. Ce n'est qu'en transformant un tel courant triphasé en un courant conti- nu, au moyen d'un redresseur à vapeur de mercure et en utili- sant ce courant continu pour l'alimentation des moteurs de chemin de fer, qu'il est possible d'éviter les inconvénients de la disposition utilisée jusqu'à présent.
La présente invention a pour objet une installation pour la transformation du courant monophasé en courant polyphasé, notamment pour l'alimentation des redresseurs à vapeur de mer- cure, destinés au service des chemins de fer, dans laquelle le courant monophasé du réseau est amené à l'enrouleme,nt du stator d'un transformateur rotatif , dans lequel-tourne librement un rotor portant un ou plusieurs enroulements excitée par du cou- rant continu, un induit fixe étant agencé à l'intérieur du rotor et portant un enroulement polyphasé auquel on soutire le courant polyphasé servant à alimenter un redresseur à vapeur de mercure, qui fournit le courant continu pour le moteur.
L'ins-
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tallation suivant l'invention est décrite d'une manière plus détaillée, en regard du dessin annexé.
Dans la Fig. 1 de ce dessin,
I désigne un stator (extérieur)
II " ' un rotor
III " un stator (intérieur).
A - un enroulement monophasé disposé sur le stator I et allât menté par le courant alternatif du réseau.
B - un enroulement'excité par courant continu, disposé sur le rotor II et opposé à l'enroulement A.
C -un enroulement d'amortisseur (ou en cage d'écureil) disposé sur le rotro II et opposé à l'enroulement A.
D - un enroulement excité par courant continu, disposé sur le rotor II et opposé à 1) enroulement du stator in- tériear III.
E - un enroulement triphasé couplé en étoile et disposé sur le stator III.
Les lettres de référence de la Fig. 2 désignent les mêmes éléments que celles de la Fig. 1. En plus de ces éléments, le schéma de montage de la Fig. 2 représente encore le redresseur à vapeur de mercure G, les barres collectrices à courant conti- nu N et les moteurs à courant continu M connectés à ces barres
L'enroulement monophasé A est connecté par un pôle au réseau et par l'autre pôle à la terre. Cet enroulement produit dans le stator l un flux monophasé qui se ferme à travers le rotor II et le stator III. Lorsque l'enroulement B est excité par du courant continu et le rotor II mis en synchronisme, ce dernier se met à tourner comme partie rotative d'un moteur synchrone monophasé.
Par conséquent, l'effet de l'enroulement d'amortisseur 0 de ce rotor est le même que celui de l'enrou- lement d'amortisseur d'une machine synchrone et peut être considéré comme connu. Ce même effet empêche les fluctuations
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du champ continu du rotor et, par conséquent, aussi celles du champ qui pénètre dans le stator intérieur III. On voit donc que mêmesans la prévision de l'enroulement D, l'enroulement triphasé E du stator intérieur aurait été induit par un champ continu rotatif de l'intensité constante.
Par conséquent, la tension obtenue aux bornes de ce dernier enroulement serait une tension régulière triphasés ou hexaphasée, c'est-à-dire une tension parfaitement appropriée à l'alimentation d'un redresseur, Toutefois, on prévoit sur le rotor II, outre l'en- roulement 0, un deuxième enroulement d'excitation D, lequel est disposé dans le cercle intérieur du corps en fer de ce rotor.et sert à régler le flux traversant le stator intérieur.
Suivant l'excitation de cedexième enroulement on obtient, ou @ bien qu'une partie du flux est amenée à se refermer dans le fer même du rotor et, par conséquent, ne traverse pas le sta- tor III ou bien qu'il se produit un flux additionnel dans le fer du stator III, lequel flux additionnel se ferme également .dans le fer du stator. On voit donc que le réglage de l'exci- tation de l'enroulement D n'est autre chose que le réglage exigé par le service ferroviaire de la f. é. m. induite dans l'enroulement E. Par contre, lorsqu'on règle le courant d'exclu tation de l'enroulement d'excitation B, il en résulte avant tout un réglage du décalage des phases entre le courant alter- natif produit par le transformateur rotatif, d'une part, et la tension du réseau , d'autre part.
Ainsi, grâce à la prévi- sion des deux enroulements excitateurs on obtient, outre 'le réglage du cos. , la possibilité de régler la tension du re- dresseur.
L'installation décrite ci-dessus peut être exécutée et perfectionnée de plusieurs manières . Ainsi, par exemple, l'en- roulement d'amortisseur peut être établi de la manière connue,
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sous forme d'un enroulement à cage d'écureil, constitué par une'série de barres, ou sous la forme d'une enveloppe conductrice établie en tôle, recouvrant le rotor et tournant dans un liquide de refroidissement, tel que l'huile. Le principe de l'installation restera inchangé si l'on interver- tit les rôles desu deux stators, en disposant l'enroulement monophasé sur le stator se trouvant à l'intérieur de l'élé- ment rotatif et en disposant l'enroulement'polyphasé sur le stator extérieur.
Dans le cas où un seul enroulement excité par courant continu est prévu sur la partie rotative, il est avantageux de disposer cet enroulement sur la face du rotor, tournée vers le stator polyphasé, car il importe plus de pro- duire un courant triphasé parfait pour l'alimentation du re- dresseur que d'obtenir un cos. avantageux dans le réseau.
Là où le rotor est pourvu de deux enroulements excités par courant continu, dont chacun est opposé à l'un des stators, il est avantageux de rendre chacun de ces enroulements réglable indépendamment et de calculer l'épaisseur du fer de l'élément rotatif, de telle manière que ces enroulements puissent venir se loger dans des rainures séparées et qu'un champ transver- sal puisse se produire dans l'anneau de fer constituant le rotor, afin que les flux traversant les doux stators puissent être réglés suivant les besoins. Ceci est nécessaire afin de pouvoir régler indépendamment d'une part, le décalage des phases du courant alternatif alimentant le transformateur et, d'autre part, la tension du courant continu.
D'autre part, il faut tenir compte de ce que le transfor- mateur xpetu "se mettre à contre-pas et il y a lieu de prévoir des dispositifs destinés à empêcher les perturbations qui pourraient en résulter pour le service. Lorsqu'un tel cas se produit,, le.transformateur continue à tourner comme machine
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asynchrone (sous l'effet de l'enroulement d'amortisseur) et l'enroulement polyphasé continue à subir l'induction du champ de l'enroulement (excité par courant continu) qui lui est assigné, et ceci sans qu'il se produise au commencement une modification sensible, de la f. é. m.
Par contre, le champ de l'enroulement (excité par courant continu) opposé au stator monophasé exerce un effet gênant étant donné que ce champ in- duit dans l'enroulement monophasé une f.é.m. d'une fréquence différente de celle du; réseau. Afin de supprimer l'action gênante dece champ, il sera avantageux de prévoir un disposi tif lequel, dans le cas où le transformateur se "mettrait à contre-pas" aura pour effet d'affaiblir ou de supprimer l'excitation par courant continu, de l'enroulement opposé au stator monophasé et lequel dispositif rétablira cette excita- tion dès que le transformateur se sera remis au pas. Lq fono" tionnement de la locomotive ne subira aucune interruption du fait de cette opération.
Le transformateur décrit ci-dessus peut être agencé sur la locomotive même ou peut faire partie dela c'entrale ou de la sous-station fournissant le courant de service.
REVENDICATIONS.
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