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"RELAIS D'ACCELERATION POUR VEHICULE à TRACTION ELECTRIQUE
FAISANT VARIER LE COURANT EN FONCTION DE LA VITESSE"
Pour démarrer ou freiner électriquement un véhicule, @ on peut se servir d'un équipement de contrôle dont la progres- sion dépend d'un relais d'accélération. Ce relais,comporte une bobine d'excitation parcourue par le courant des moteurs. Cette bobine attire ou retient une armature qui, par l'intermédiaire de ses contacts, empêche la progression de l'équipement de contrôle aussi longtemps que le courant des moteurs de trac- tion dépasse la valeur fixe pour laquelle le relais a été réglé.
Avec un relais de ce genre le passage de l'équipement de contrôle d'une position à la position suivante s'effectue tou- jours pour une même intensité du courant des moteurs de trac- tion. On obtient ainsi un effort moyen de démarrage ou de frei- nage constant et par suite on utilise mal le pouvoir adhérent des essieux moteurs. En effet, l'adhérence d'une roue diminue
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quand sa. vitesse croit. Avec un relais dtaccél6ration réglage fixe, l'effort moyen constant doit correspondre à l'adhérence à la plus grande vitesse.
Il s'ensuit qu'aux faibles vitesses, l'essieu développe un effort sensiblement inférieur à celui per- mis par l'adhérence. L'emploi d'un relais d'accélé'ration à ré-
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glage fixe ne réduit donc pas au minimum la durée du démarrage ou du freinage électrique.
L'invention consiste a faire varier le réglage du relais d'accélération en fonction de la vitesse du véhicule et suivant l'état du rail ou de la route. Ce relais commandera par conséquent l'avance de l'équipement de contrôle de manière à réaliser un démarrage ou un freinage automatique avec un effort moyen aux essieux très voisin de celui autorisé par l'adhérence,
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permettant ainsi üqut111Seï intégralement, dans toute la gamme des vitesses, l'adhérence des essieux moteurs.
ani notamment A cet effet, le nouveau relais d'accélération comporte, une bobine supplémentaire, dont l'excitation dépend de la position dans laquelle se trouve l'équipement de contrôle, ainsi que des conditions d'adhérence présentées momentanément par le rail ou la route, et qui modifie l'attraction exercée par la bobine ampère-
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mo=fiiri:e usuelle. des dessins schématiques ci-annexés La fi g. laontre un exemple de réalisation de l'invention appliquée un démarrage automatique de deux moteurs de traction.
Le circuit de puissance des moteurs de traction Mi et M2 est re- présenté en traits forts. Ces moteurs sont connectés en'parallèle .
Ils sont alimentés par la ligne à travers une résistance de dém,.r- rage R; ce Lie résistance est t court-cir cuitée progressivement; par l'équipement de contrôle au moyen du curseur P et des prises P1 à.
.En.
Le relais d'accélération RA, d'une construction connue,
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possède outre, la bobine dl 6 Lion à parcourue par le courant. des moteurs MI. et Un et les autres bobines (non représentées sur la figure) nécessaires éventuellement à son fonctionnement, une bobine supplémentaire y dont les ampères-tours s'ajoutent à ceux de la bobine a. L'alimentation de la bobine v est dérivée entre
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deux curseurs T et Q; le curseur T se déplace sur les prises de t1 à th d'une résistance W et le curseur Q se déplace sur les pri- ses de q1 à qn d'une résistance r.. Les résistances r et W con- nectées en série sont alimentées aux bornes d'une source auxi- liaire à tension constante.
Le déplacement du curseur T est commandé à la main; on lui donne une position d'après l'état du rail ou de la route. Le déplacement du curseur Q est effectué par l'équipement de contrôle en même temps que celui du curseur P pour l'élimination des éléments de la résistance de démarrage R, de telle sorte qu'à chaque position du curseur P corresponde une position déterminée du curseur Q.
L'armature du relaisRA retombe et permetà l'équipement de contrôle d'avancer d'une position lorsque la somme des ampères- tours fournis par les bobines d'excitation a et v devient infé- rieure à une valeur dépendant de la tension du ressort de rappel u de l'armature.
A l'instant initial du démarrage,le curseur P est en contact avec la prise et le curseur Q avec la prise q1, la résistance branchée aux'bornes de la bobine v a une petite va- leur ohmie, la tension d'alimentation de cette bobine est faible et par suite les ampères-tors qu'elle fournit sont faibles. La bobine & doit donc fournir des ampères-tours élevéspour attirer ou retenir l'armature du relais d'accéléra- tion RA. Il s'ensuit que le relais d'accéda ration RA permet à l'équipement de contrôle d'avancer jusqu'à une position pour laquelle l'intensité du courant des moteurs de traction atteint la valeur élevée requise pour produire l'enclenchement de ce relais.
Le démarrage s'effectue ainsi à l'instant initial avec un effort important aux essieux.
Au fur et à mesure que la vitesse du véhicule augmente, l'équipement de contrôle déplace le curseur Q sur les prises de q1 à qn. On augmente ainsi la valeur de la résistance placée aux bornes de la bobine v et par conséquent sa tension d'alimentation.
La bobine v fournissant des ampères-tours de plus en plus impor- tants, les ampères-tours à fournir par la bobine a pour mainte-
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nir l'armature diminuent. Par suite le relais d'accélération RA permetl'avance de l'équipement de contrôle pour des valeurs de l'intensité du courant des moteurs de traction de plus en plus petites au fur et à mesure que le démarrage progresse et quela vitesse du véhicule croît. L'effort de démarrage diminue donc au fur et à mesure que la vitesse du véhicule augmente.
Il est important de remarquer que le dispositif décrit lie l'effort de démarrage à la vitesse du véhicule. En effet, d'une part, pendant le démarrage, la vitesse du véhicule dépend de la position occupée par le curseur P; d'autre part la position du curseur P impose la position du curseur Q. Comme la position du curseur Q détermine l'intensité du courant de démarrage pour la- quelle le relais RA autorise le passage de l'équipement de contrôle d'une position à la position suivante, l'effort de démarrage se trouve lié à la position occupée par l'équipement de contrôle et par conséquent à la vitesse du véhicule.
Il est aisé de voir qu'on peut déterminer la résistance r. et répartir les prises q de maniè- re à maintenir pendant le démarrage un effort aux essieux moteurs très voisins de l'effort maximum permis par l'adhérence.
On sait que l'adhérence d'une roue varie suivant l'état du rail ou de la route ; le pouvoir adhérent sur rail sec étant plus élevé que sur rail humide. Afin de pouvoir régler l'effort de démarrage suivant l'état du rail ou de la route, le curseur T peut être déplacé sur les prises de t1 à th de la résistance W.
Par exemple, si l'on désire augmenter l'effort de démarrage par temps sec, on déplace le curseur T vers la prise t1. On diminue ainsi la tension d'alimentation de la bobine v et par conséquent les ampères-tours qu'elle fournit. Il s'ensuit que dans toute la zone de fonctionnement, le relais RA retombera pour une valeur plus élevée de l'intensité du courant des moteurs de traction.
La courbe des efforts moyens de démarrage en fonction de la vitesse est déplacée dans le sens des efforts croissants.
La fig. 2 montre un exemple d'application de l'inven- tion à un freinage rhéostatique pour l'arrêt. Le circuit de puis- sance des moteurs de traction M1 et M2 est représenté en traits
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forts. Ces moteurs sont connectes en parallèle avec les exci-/ tations croisées. Ils débitent dans la résistance de freinage R; cette résistance est court-circuitée progressivement par l'équi- pement de contrôle, au moyen du curseur P et des prises p1 à pn.
Le relais d'accélération RA,d'une construction connue, possède outre la bobine d'excitation a parcourue par le courant des moteurs M1 et M2 et les autres bobines (non représentées sur la figure) nécessaires éventuellement à son fonctionnement, une bobine v et une bobine b. La bobine y est alimentée en poten- tiomètre sur la résistance branchée aux bornes d'une source auxiliaire à tension constante. Une borne de la bobine v est connectée à une prise placée au milieu de la résistance r.
L'autre borne de la bobine v est connectée au curseur Q qui se déplace sur les prises de q1 à qn de la résistance x. Le déplace- ment du curseur Q est effectué par l'équipement de contrôle en même temps que celui du curseur P pour l'élimination des éléments de la résistance de freinage R, de telle sorte qu'à chaque posi- tion du curseur P corresponde une position déterminée du curseur Q.
A l'instant initial du freinage, le curseur P se trou- ve en p et le curseur Q en q1. Toute la résistance de freinage est branchée aux bornes des moteurs de traction M1 et M2. La bobine y est alimentée entre les prises q1 et s de la résistance r., elle fournit des 'ampères-tours élevés qui s'ajoutent à ceux fournis par la bobine a. L'armature du relais d'accélération RA est donc attirée ou retenue par une faible valeur de l'intensité du courant des moteurs M1 et M2. Il s'ensuit qu'à l'instant ini- tial du freinage, lorsque la vitesse du véhicule est élevée, le relais d'accélération RA est réglé automatiquement pour obtenir un. faible effort moyen de freinage. Au fur et à mesure que le véhicule.ralentit, l'équipement de contrôle en progressant déplace le curseur Q sur les prises q1 à qn.
La tension d'alimentation et par suite les ampères-tours de la bobine y- diminuent. Les ampères-tours de la bobine qui'maintiennent le relais RA enclen- ché augmentent. Ce relais retombe donc pour des intensités de plus en plus élevées du courant des moteurs M1 et M2 au fur et
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à mesure que le freinage progresse. Lorsque le curseur Q dépasse la position de la prise a sur la résistance r, les ampères-tours de la bobine v croissent mais s'opposent à ceux de la bobine ce qui a pour effet d'augmenter de plus en plus l'intensité au courant des moteurs M1 et M2 pour laquelle le relais RA retombe.
L'effort moyen de freinage augmente donc au fur et à mesure que la vitesse du véhicule diminue..
Comme il a été expliqué précédemment, pour chaque position de l'équipement de contrôle, il est possible de choisir les prises de q1 à g n sur la résistance r, de manière à obtenir pendant tout le freinage rhéostatique. un effort aux essieux moteurs très voisin de l'effort maximum permis par l'adhérence.
Afin de pouvoir adapter l'effort de freinage à l'adhé- rence dépendant de l'état du rail ou de la route, le relais d'ac- célération RA possède la bobine b alimentée en potentiomètre au de moyen d'un curseur T' se déplaçant sur les prises /t1 à th d'une résistance Cette résistance est alimentée à tension constante par une source auxiliaire. En déplaçant à la main le curseur T' sur les prisest1 à th de la résistanceW', on fait varier les ampères-tours fournis par la bobine b. et par conspuent les am- pères-tours de la bobine a qui maintio @e@t le relais RA enclenché.
On peut ainsi déplacer suivant l'axe des efforts la courbe de l'effort moyen de freinage en fonction de la vitesse.
Un autre moyen d'effectuer ce dernier réglage consiste à déplacer au moyen d'un curseur la prise d'alimentation , de la bobine v. Ce dispositif supprime la bobine b.
La fig. 3 représente un autre exemple d'application de l'invention à un démarrage automatique des moteurs de traction.
Le circuit de puissance estidentique à celui de la fig. 1, les mêmes lettres de référence désignent les mêmes éléments ou appa- reils.
Le relais d'accélération RA est identique à celui de la fig. 1. La bobine v est alimentée en potentiomètre sur une ré- sistance w; une borne de cette bobine est connectée à une extré-
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mité de la résistance 1, l'autre borne est connectée au curseur T qui se déplace sur les prises de t1 à th de la dite résistance w.
Cette dernière est elle-même branchée aux bornes d'un des moteurs de traction, M2 par exemple. Lecurseur T est déplace à la main et installé dans'une position fixe suivant l'état du rail ou de la. route.
Dans le cas de la fig, 1, on réduit l'intensité minimum du courant des moteurs de traction qui provoque le déclenchement du relais d'accélération pour des vitesses croissantes du véhi- cule en augmentant progressivement la tension aux bornes de la bobine v par le déplacement simultané des curseurs Q et P.
Dans le cas de la fig. 3, l'augmentation,de la tension d'alimentation de la bobine v est obtenue par l'augmentation de la tension d'alimentation de la résistance w. La tension aux bor- nes des moteurs M1 et M2 augmente en effet lorsque la vitesse croît.
Le réglage de l'effort de démarrage obtenu au moyen de ce dispositif est cependant moins parfait que celui obtenu avec le dispositif de la fig. i. La courbe de l'effort moyen de démarrage en fonction de la vitesse obtenue avec le dispositif de la fig. 3, est' sensiblement une ligne droite. En proportionnant convenablement les bobines a et v du relaisd'accélération RA et la résistance w, on peut obtenir une droite de l'effort moyen de démarrage en fonction de la vitesse tangente à la courbe de l'ef- fort permis par l'adhérence.
Pour adapter l'effort de démarrage à l'adhérence dépen- dant de l'état du rail ou de la route, on modifie comme précédem- ment le réglage du relais d'accélération RA en déplaçant à la main le curseur T sur les prises de t1 à th.
Le dispositif représenté fig. 3 peut être également utilisé pour commander automatiquement un freinage électrique.
Il est possible, sans sortir du cadre de l'invention, de combiner le dispositif de la fig. i ou de la fige 2 avec celui de la fig. 3. Par exemple, en alimentant suivant les schémas des fig, i et 2les résistances et W ou W', aux bornes d'un des
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moteurs de traction. Cette dernière disposition offre l'avantage de réduire le nombre de prises sur la résistance r.
On peut utiliser le freinage électrique en complément d'un freinage mécanique. Dans ce cas, il est possible de choisir pour les diverses positions de l'équipement de contrôle, la prise q sur la. résistance r. de telle sorte qu'à chaque vitesse le frei- nage électrique fournisse l'effort égal à la différence entre l'effort permis par l'adhérence et l'effort du freinage mécanique.
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"ACCELERATION RELAY FOR ELECTRIC TRACTION VEHICLES
VARIING THE CURRENT ACCORDING TO THE SPEED "
To electrically start or brake a vehicle, @ it is possible to use control equipment whose progress depends on an acceleration relay. This relay comprises an excitation coil carried by the current of the motors. This coil attracts or retains an armature which, through its contacts, prevents the progression of the control equipment as long as the current of the traction motors exceeds the fixed value for which the relay has been set.
With a relay of this type, the passage of the control equipment from one position to the next position is always carried out for the same intensity of the current of the traction motors. A constant average starting or braking force is thus obtained and consequently the grip power of the driven axles is poorly used. Indeed, the grip of a wheel decreases
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when. speed is growing. With a fixed-setting accelerator relay, the constant mean force must correspond to the grip at the highest speed.
It follows that at low speeds, the axle develops a force appreciably less than that permitted by the grip. The use of an accelerator relay to
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Fixed slip therefore does not minimize the duration of starting or electric braking.
The invention consists in varying the setting of the acceleration relay as a function of the speed of the vehicle and according to the state of the rail or the road. This relay will therefore control the advance of the control equipment so as to achieve automatic starting or braking with an average force on the axles very close to that authorized by the grip,
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thus allowing full grip of the powered axles over the entire speed range.
ani in particular For this purpose, the new acceleration relay comprises an additional coil, the excitation of which depends on the position in which the control equipment is located, as well as on the grip conditions momentarily presented by the rail or the route, and which modifies the attraction exerted by the ampere coil
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mo = fiiri: usual e. of the accompanying schematic drawings. Against an exemplary embodiment of the invention applied an automatic starting of two traction motors.
The power circuit of the Mi and M2 traction motors is shown in strong lines. These motors are connected in parallel.
They are supplied by the line through a starting resistor, .r- rage R; this resistance link is progressively short-circuited; by the control equipment by means of the cursor P and the sockets P1 to.
.In.
The RA acceleration relay, of a known construction,
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also has the dl 6 Lion coil with current. MI engines. and A and the other coils (not shown in the figure) possibly necessary for its operation, an additional coil y whose ampere-turns are added to those of coil a. The supply of coil v is branched between
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two cursors T and Q; the cursor T moves on the taps from t1 to th of a resistor W and the cursor Q moves on the taps from q1 to qn of a resistor r .. The resistors r and W connected in series are supplied to the terminals of an auxiliary constant voltage source.
The movement of the cursor T is controlled by hand; it is given a position according to the condition of the rail or the road. The movement of the cursor Q is carried out by the control equipment at the same time as that of the cursor P for the elimination of the elements of the starting resistance R, so that each position of the cursor P corresponds to a determined position of the cursor Q.
The armature of the RA relay drops and allows the control equipment to advance one position when the sum of the amperes-turns supplied by the excitation coils a and v falls below a value dependent on the spring tension. reminder u of the reinforcement.
At the initial moment of starting, the cursor P is in contact with the plug and the cursor Q with the plug q1, the resistance connected to the terminals of the coil goes to a small ohmic value, the supply voltage of this coil is weak and consequently the ampere-tors which it supplies are weak. The coil & must therefore provide high ampere-turns to attract or retain the armature of the RA throttle relay. It follows that the RA acceleration relay allows the control equipment to advance to a position where the current intensity of the traction motors reaches the high value required to produce the engagement of this. relay.
Starting is thus carried out at the initial instant with a significant force on the axles.
As the speed of the vehicle increases, the control equipment moves the Q cursor on the taps from q1 to qn. The value of the resistance placed at the terminals of the coil v and consequently its supply voltage is thus increased.
The coil v supplying increasingly large ampere-turns, the ampere-turns to be supplied by the coil has for main-
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the reinforcement decreases. As a result, the RA acceleration relay allows the control equipment to advance for values of the current intensity of the traction motors smaller and smaller as the starting progresses and the vehicle speed increases. . The starting force therefore decreases as the vehicle speed increases.
It is important to note that the device described links the starting force to the speed of the vehicle. Indeed, on the one hand, during starting, the speed of the vehicle depends on the position occupied by the cursor P; on the other hand the position of the cursor P imposes the position of the cursor Q. As the position of the cursor Q determines the intensity of the starting current for which the relay RA authorizes the passage of the control equipment from one position in the next position, the starting force is linked to the position occupied by the control equipment and consequently to the speed of the vehicle.
It is easy to see that we can determine the resistance r. and distribute the tappings q so as to maintain during starting a force on the driving axles very close to the maximum force allowed by the adhesion.
We know that the grip of a wheel varies according to the state of the rail or the road; the adhesion power on dry rail being higher than on wet rail. In order to be able to adjust the starting force according to the state of the rail or the road, the cursor T can be moved on the taps from t1 to th of the resistor W.
For example, if it is desired to increase the starting force in dry weather, the cursor T is moved towards the socket t1. This reduces the supply voltage of the coil v and consequently the ampere-turns which it supplies. It follows that throughout the operating zone, the RA relay will drop out for a higher value of the current intensity of the traction motors.
The curve of the average starting forces as a function of speed is shifted in the direction of the increasing forces.
Fig. 2 shows an example of application of the invention to rheostatic braking for stopping. The power circuit of traction motors M1 and M2 is shown in lines.
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strong. These motors are connected in parallel with the cross excitations. They flow into the braking resistor R; this resistor is progressively short-circuited by the control equipment, by means of the cursor P and the taps p1 to pn.
The acceleration relay RA, of a known construction, has in addition to the excitation coil a through which the current of the motors M1 and M2 carries and the other coils (not shown in the figure) possibly necessary for its operation, a coil v and a coil b. The coil is fed there as a potentiometer on the resistor connected to the terminals of an auxiliary constant voltage source. One terminal of coil v is connected to a socket placed in the middle of resistor r.
The other terminal of coil v is connected to cursor Q which moves across taps from q1 to qn of resistor x. The movement of the cursor Q is carried out by the control equipment at the same time as that of the cursor P for the elimination of the elements of the braking resistor R, so that each position of the cursor P corresponds a determined position of the cursor Q.
At the initial moment of braking, the cursor P is at p and the cursor Q at q1. All the braking resistor is connected to the terminals of the traction motors M1 and M2. The coil is fed there between the taps q1 and s of resistor r. It supplies high ampere-turns which are added to those supplied by coil a. The armature of the acceleration relay RA is therefore attracted or retained by a low value of the current intensity of the motors M1 and M2. It follows that at the initial moment of braking, when the vehicle speed is high, the acceleration relay RA is automatically set to obtain a. low average braking force. As the vehicle slows down, the control equipment moving forward moves the cursor Q to taps q1 to qn.
The supply voltage and consequently the ampere-turns of the y-coil decrease. The ampere-turns of the coil which keep the RA relay engaged increase. This relay therefore drops out for increasingly high intensities of the current of the M1 and M2 motors as and
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as braking progresses. When the cursor Q exceeds the position of the tap a on the resistance r, the ampere-turns of the coil v increase but oppose those of the coil which has the effect of increasing more and more the current at current of motors M1 and M2 for which the relay RA drops out.
The average braking force therefore increases as the vehicle speed decreases.
As explained previously, for each position of the control equipment, it is possible to choose the taps from q1 to g n on resistor r, so as to obtain rheostatic braking throughout the whole. a force on the driving axles very close to the maximum force allowed by the adhesion.
In order to be able to adapt the braking force to the grip depending on the state of the rail or the road, the acceleration relay RA has the coil b supplied as a potentiometer by means of a cursor T 'moving on taps / t1 to th of a resistor This resistor is supplied at constant voltage by an auxiliary source. By moving the cursor T 'by hand on the prizes1 to th of resistor W', the ampere-turns supplied by coil b are varied. and by conspute the ampere-turns of the coil a which keeps the relay RA engaged.
The curve of the average braking force as a function of speed can thus be moved along the axis of the forces.
Another way of carrying out this last adjustment consists in moving by means of a cursor the power plug, of the coil v. This device removes the coil b.
Fig. 3 shows another example of application of the invention to automatic starting of traction motors.
The power circuit is identical to that of fig. 1, the same reference letters denote the same elements or devices.
The RA acceleration relay is identical to that in fig. 1. Coil v is supplied as a potentiometer on a resistor w; one terminal of this coil is connected to an end
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mity of resistor 1, the other terminal is connected to the cursor T which moves on the taps from t1 to th of said resistor w.
The latter is itself connected to the terminals of one of the traction motors, M2 for example. The slider T is moved by hand and installed in a fixed position depending on the condition of the rail or the. road.
In the case of fig, 1, we reduce the minimum intensity of the current of the traction motors which causes the triggering of the acceleration relay for increasing vehicle speeds by progressively increasing the voltage at the terminals of the coil v by simultaneous movement of cursors Q and P.
In the case of fig. 3, the increase in the supply voltage of the coil v is obtained by increasing the supply voltage of the resistor w. The voltage at the terminals of the motors M1 and M2 in fact increases when the speed increases.
The adjustment of the starting force obtained by means of this device is however less perfect than that obtained with the device of FIG. i. The curve of the average starting force as a function of the speed obtained with the device of FIG. 3, is' substantially a straight line. By suitably proportioning the coils a and v of the acceleration relay RA and the resistance w, we can obtain a straight line of the average starting force as a function of the speed tangent to the curve of the force allowed by the adhesion. .
To adapt the starting force to the grip depending on the state of the rail or the road, the setting of the acceleration relay RA is modified as before by moving the cursor T on the sockets by hand. from t1 to th.
The device shown in fig. 3 can also be used to automatically control electric braking.
It is possible, without departing from the scope of the invention, to combine the device of FIG. i or of fig 2 with that of fig. 3. For example, by supplying, according to the diagrams in fig, i and 2, the resistors and W or W ', at the terminals of one of the
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traction motors. This latter arrangement offers the advantage of reducing the number of taps on resistance r.
Electric braking can be used in addition to mechanical braking. In this case, it is possible to choose for the various positions of the control equipment, the socket q on the. resistance r. so that at each speed the electric braking provides the force equal to the difference between the force allowed by the grip and the mechanical braking force.