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PERFECTIONNEMENTS AUX SYRTEMES DE TRANSFORMATRICES A COURANT COTLNU . -
Cette invention est relative aux systèmes de transformatrices à courant continu du type appelé Métadyne transformatrice.
Une métadyne transformatrice est une machine rotative dont la construction rappelle celle des dynamos en ce qu'elle porte un rotor muni d'un collecteur (de plusieurs collecteurs même parfois) et d'un stator à pô- les saillants. Dans sa forme la plus simple et la plus usuelle, deux paires de balais s'appuient sur le collecteur, celle des balais primaires par laquel- le le courant primaire, fourni par une source extérieure,
alimente le circuit primaire du rotor et celle des balais secondaires qui recueille le courant se- condaire produit Le rotor tourne à vitesse constante dans le champ magné%1- que créé par les courants circulant dans l'enroulement du rotor* Le stator
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offre un chemin de faible réluctance au flux créé par ces courants! il porte ordinairement des enroulements variés qui créent divers flux dont le rôle est de régulariser le fonctionnement électromécanique de la machine* Un de ces
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enroulements, 00=imdmcmt appelé enroulement régulateur,
est prévu pour agir sur le courant du rotor de telle sorte qu'm couple accélérateur est cri6 quand la vitesse baisse au-dessoUQ de la vitesse normale désirée et qu'un cou- ple retardateur intervient quant le vitesse dépasse cette vitesse normale.
Ceci est obtenu en connectant en série cet enroulement régulateur avec l'in-
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duit d'une dynamo monté sur le même arbre que la métadyne trmefonnatnoo. La dynamo régulatrice peut @@re une dynamo shunt reliée à une source à voltage substantiellement constant et qui peut agir comme moteur ou comme génératrice suivant le sens du courait qui parcourt l'enroulement régulateur en vue de maintenir la vitesse de la métadyne constante*
Suivant la présente invention, un enroulement additionnel est prévu sur le stator de la métadyne,
ayant le même axe que l'enroulement régu- lateur et étant alimenté par une source auxiliaire* Un tel enroulement sur le stator est appelé enroulement variateur primaire, En faisant varier le sens et l'importance des ampères tours de cet enroulement additionnai, les anpères tours à fournir par l'enroulement régulateur sont amenés à se modifier et le
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courant dans le circuit de l'enroulement réguiateur est lui-mtlne amené, dans le sens désirable, à varier en direction et en Importance* Le courant alimen- tant l' 81l'OtÙement variateur primaire peut être obtenu d'un dynamo appelée dynamo modulatrice primaire, excitée séparément et entraînée par l'arbre de la métadyae transformatrical, Quand le courant dans l'enroulement régulateur est d'un certain sens,
la dynamo régulatrice agit comme moteur, l'énergie étant fournie par une a aaxae à oanrant continu à voltage constant et quand le oou-. rant dans l'enroulement régulateur est de sens opposé la dynamo régulatrice agit comme génératrice, l'énergie mécanique nécessaire étant fournie par la
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métad3ne tranBfo:matr1Cs.
La dynamo régulatrice peut être alimentée par une source quel- conque à voltage constant qui peut être la mine que celle alimentant le pri- maire de la métadyne ou mis source différente* L'énergie peut donc itre four-
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nie à la métadyne transformatrice des deux àiéféimtex sources et lvénorgu peut être transférée d'une source à une autre.
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L'invention peut être avantageusement appliquée aux cas où la source d'énergie de la dynamo régulatrice est une batterie secondaire car celle-ci, par modification du sens du courant circulant dans l'enroulement variateur primaire du stator de la métadyne transformatrice, peut être re- chargée, quan4 nécessaire,
par la dynamo régulatrice* L'enroulement d'exci- tation de la dynamo modulatrice primaire qui fournit le courant à l'enroule- ment variateur peut titre alimenté par la batterie*
Les dessins annexés représentent des diagrammes électriques d'équipements de moteurs de traction d'une locomotive électrique alimentée en courant continu par une ligne de trolley ou un troisième rail à travers un système métadyne transformatrice et dynamo régulatrice comme décrit ci- d@ssus.
Dans ces diagrammes le rotor de la métadyne transformatrice est indiqué en MT, les balais primaires en a et .9. et les balais secondaires en b et d. La rotor de la dynamo régulatrice qui est monté sur l'arbre de la métadyne est indiqué en RM, les moteurs de traction figurent en M1 et M2 et la batterie en B.
Les enroulements de champ des moteurs qui peuvent titre ali- mentés de n'importe quelle manière convenable ne sont pas figurés*
L'enroulement régulateur du stator de la métadyne qui produit un flux en ligne avec les balais primaires a et c est indiqué en RW et l'en- roulement variateur primaire du stator de la métadyne qui produit un flux coaxial à celui de l'enroulement régulateur figuré en PVW. La dynamo régula- trice est représentée avec un enroulement d'excitation shunt S.
Se référant à la Fig.1, le circuit primaire de la métadyne transformatrice est alimenté par les balais primaires a et cw le courait arrivant d'une prise par trolley ou par troisième rail et le retour se fai- sant par la terre en Ge; la batterie B peut avoir un voltage égal ou Inférieur à celui existant entre la ligne T et la terre G.
L'enroulement variateur pri- maire PVW est connecté à une source de courant non indiquée sur le diagramme et des moyens sont prévus pour modifier le sens et l'intensité du courant d'alimentation de cet enroulement de façon à ce que le courant dans l'enrou- lement régulateur RW soit amené à varier en gens et importance comme mention- né plus haut et entraîne la dynamo régulatrice RM à fonctionner soit en mo- teur dont l'énergie est fournie parla batterie B, soit en génératrice race- @
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vant son énergie mécanique de l'arbre de la métadyne UT et débitant sur la batterie B.
Il est à observer que lorsque l'alimentation ne peut se faire par le trolley T, les moteurs de traction M1 M2 peuvent être'alimentés par la batterie B à travers la métayne- Comme le circuit primaire de celle-ci n'est pas relié à la batterie, un point quelconque de cette dernière peut être mis à la terre, de sorte que la différence de potentiel entre le polo positif et la terre peut être réduite:
si. le point milieu de la batterie est ainsi mis à la terre, la différence de potentiel entre les pales et la terre sera la marne et les fuites seront réduites au minimum
Se référant à la Fig.2, on voit à la place d'un enroulement régulateur et d'un enroulement variateur primaire disposés sur le stator de la métadyne transformatrice, un Bava enroulement RVW disposé pour être ali- menté, à la fois, par la dynamo régulatrice R@ disposée en série avec la batterie B et par une dynamo dite dynamo modulatrice, dont le rotor MD est monté sur l'arbre de la métadyne. La dynamo modulatrice est connectée de telle sorte à l'enroulement variateur primaire RVW que son voltage est en opposition avec celui de la batterie B.
La dynamo modulatrice a deux enroule- mente d'excitation F1 et F2. le premier F1, relié à une source à voltage cons- tant donnant un nombre d'ampères tours constant, le deuxième F2 relié aux bornes de la batterie.
Au diagramme 3, un équipement est figuré dans lequel le voltage de la batterie, à pleine charge, est substantiellement égal à celui de la ligne, de sorte qu'an cas d'accident à celle-ci la batterie peut être substi- tuée à la ligne- Une telle disposition peut être avantageusement employée sur une locomotive électrique qui, par exemple. sera alimentée normalement par une ligne à trolley et qui, sur des voies de garage ou de manoeuvre, utilise- ra la batterie.
A $et effet, des interrupteurs 1, 2 et 3 sont prév@es, l'in- terrupteur simple 1 étant relié au balais primaire a et son plot 4 à la ligne! l'interrupteur à deux directions 2, a son plot fixe relié au polo négatif N de la batterie B, le couteau pouvant être fermé sur le plot 5 ou le plot 6; 3 est un interrupteur simple, dont la couteau est relié au Polo positif P de la batterie et dont-le plot 6 est commun avec l'interrupteur 2, celui-ci et l'interrupteur 3 ne pouvant être fermés un même temps sur ce plot.
On voit d'après le diagramme que si l'interrupteur 1 est famé
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IMPROVEMENTS TO COTLNU CURRENT TRANSFORMER SYSTEMS. -
This invention relates to DC transformer systems of the type called Transformer Metadyne.
A transforming metadyne is a rotating machine whose construction recalls that of dynamos in that it carries a rotor fitted with a collector (sometimes several collectors) and a stator with salient poles. In its simplest and most usual form, two pairs of brushes are supported on the collector, that of the primary brushes through which the primary current, supplied by an external source,
supplies the primary circuit of the rotor and that of the secondary brushes which collects the secondary current produced The rotor rotates at constant speed in the magnetic field% 1- that created by the currents circulating in the rotor winding * The stator
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offers a low reluctance path to the flux created by these currents! it usually carries various windings which create various flows whose role is to regulate the electromechanical operation of the machine * One of these
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windings, 00 = imdmcmt called regulator winding,
is intended to act on the current of the rotor so that an accelerating torque is increased when the speed drops below the desired normal speed and a retarding torque occurs when the speed exceeds this normal speed.
This is achieved by connecting this regulator winding in series with the in-
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The result of a dynamo mounted on the same shaft as the metadyne trmefonnatnoo. The regulating dynamo can be a shunt dynamo connected to a source of substantially constant voltage and which can act as a motor or as a generator depending on the direction of the current which traverses the regulating winding in order to maintain the speed of the metadyne constant *
According to the present invention, an additional winding is provided on the stator of the metadyne,
having the same axis as the regulator winding and being supplied by an auxiliary source * Such a winding on the stator is called the primary variator winding, By varying the direction and the magnitude of the ampere turns of this additional winding, the previous ones turns to be supplied by the regulating winding are caused to change and the
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current in the circuit of the regulating winding is itself caused, in the desired direction, to vary in direction and in magnitude * The current supplying the primary drive unit can be obtained from a dynamo called dynamo modulator primary, separately excited and driven by the shaft of the transformatrical metadyae, When the current in the regulator winding is of a certain direction,
the regulating dynamo acts as a motor, the energy being supplied by an aaxae with continuous oanrant at constant voltage and when the oor-. rant in the regulating winding is in the opposite direction the regulating dynamo acts as a generator, the necessary mechanical energy being supplied by the
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metad3ne tranBfo: matr1Cs.
The regulating dynamo can be fed by any constant voltage source which can be the same as that feeding the primary of the metadyne or a different source * The energy can therefore be supplied.
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denies to the transforming metadyne of the two sources aiéféimtex and lvénorgu can be transferred from one source to another.
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The invention can be advantageously applied to cases where the energy source of the regulating dynamo is a secondary battery because the latter, by modifying the direction of the current flowing in the primary variable winding of the stator of the transformer metadyne, can be recharged, when necessary,
by the dynamo regulator * The excitation winding of the primary dynamo modulator which supplies the current to the inverter winding can be supplied by the battery *
The accompanying drawings show electrical diagrams of traction motor equipment of an electric locomotive supplied with direct current by a trolley line or a third rail through a metadyne transformer and dynamo regulator system as described above.
In these diagrams the rotor of the transforming metadyne is indicated in MT, the primary brushes in a and .9. and the secondary brushes in b and d. The rotor of the regulating dynamo which is mounted on the metadyne shaft is indicated in RM, the traction motors are shown in M1 and M2 and the battery in B.
The field windings of motors which can be supplied in any suitable way are not shown *
The regulator winding of the metadyne stator which produces a flux in line with the primary brushes a and c is indicated in RW and the primary variator winding of the metadyne stator which produces a flux coaxial with that of the winding regulator shown in PVW. The regulating dynamo is shown with a shunt S excitation winding.
Referring to FIG. 1, the primary circuit of the transformer metadyne is supplied by the primary brushes a and cw running it arriving from a socket by trolley or by a third rail and the return being made by the earth in Ge; battery B may have a voltage equal to or lower than that existing between line T and earth G.
The PVW primary variator winding is connected to a current source not shown in the diagram and means are provided to modify the direction and the intensity of the supply current of this winding so that the current in the The RW regulator winding is made to vary in people and size as mentioned above and causes the regulating dynamo RM to operate either as a motor whose energy is supplied by battery B, or as a race- @ generator
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owing its mechanical energy from the UT metadyne shaft and discharging onto battery B.
It should be observed that when the power supply cannot be done by the trolley T, the traction motors M1 M2 can be supplied by the battery B through the metayne- As the primary circuit of this one is not connected to the battery, any point of the latter can be earthed, so that the potential difference between the positive polo and the earth can be reduced:
if. the midpoint of the battery is thus earthed, the potential difference between the blades and the earth will be marl and leaks will be reduced to a minimum
Referring to Fig. 2, we see instead of a regulator winding and a primary variator winding arranged on the stator of the transformer metadyne, a Bava RVW winding arranged to be powered, at the same time, by the regulating dynamo R @ arranged in series with the battery B and by a dynamo called modulating dynamo, the rotor MD of which is mounted on the metadyne shaft. The modulator dynamo is connected in such a way to the RVW primary inverter winding that its voltage is in opposition to that of battery B.
The modulating dynamo has two excitation windings F1 and F2. the first F1, connected to a constant voltage source giving a constant number of ampere turns, the second F2 connected to the battery terminals.
In diagram 3, an equipment is shown in which the voltage of the battery, at full load, is substantially equal to that of the line, so that in the event of an accident to the line the battery can be substituted for. line- Such an arrangement can be advantageously employed on an electric locomotive which, for example. will be supplied normally by a trolley line and which, on sidings or maneuvers, will use the battery.
A $ and effect, switches 1, 2 and 3 are provided, the single switch 1 being connected to the primary brush a and its pad 4 to the line! the two-way switch 2, has its fixed pad connected to the negative polo N of battery B, the knife being able to be closed on pad 5 or pad 6; 3 is a simple switch, the knife of which is connected to the positive Polo P of the battery and of which the pin 6 is common with the switch 2, the latter and the switch 3 cannot be closed at the same time on this pin .
We see from the diagram that if switch 1 is famous
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