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PERFECTIONNEMENTS.AUX CIRCUITS'ELECTRIQUES'DES.MOTEURS DE,TRACTION POUR
TROLLEYBUS. TRAMWAYS ET-TRAINS.
A la suite, des progrès réalisés dans la traction électrique, on a été amené à se servir du moteur même de traction pour obtenir le freina- ge, en utilisant ce moteur comme générateur.
On sait que la nécessité d'obtenir un freinage rapide exige l'adoption du moteur compund,m éventuellement avec un petit pourcentage d'ex- citation dérivée.
On sait aussi que la puissance d'un moteur de traction est dé- terminée principalement en fonction de l'accélération du véhicule et du nom- bre des mises en marche auxquelles il sera assujetti. Ladite puissance pour- ra être six ou sept fois plus grande que la puissance nécessaire pour main- tenir le véhicule à la vitesse de régime, et le courant à cette vitesse pourra descendre jusqu'à un septième ou à un huitième du courant de mise en marche., Si,, pendant le freinage, on veut obtenir des valeurs de contre- accélération environ égales à celles d'accélération à la mise en marche, il est clair que dans les deux cas on aura presque les mêmes courants dans l'in- duit.
Il s'ensuite que, lorsqu'on entre en période de freinage à la vitesse de régime, on aura déjà dès le premier contact une tension'induite E sensiblement supérieure à la tension de ligne V, et souvent, dans celui-ci ou dans les contacts successifs, on constate une tension induite deux fois plus élevée que la tension de ligne.
Cette tension comporte deux inconvénients-. a) la résistance dans le circuit de freinage devra être presque le double de la résistance pendant la mise en marche; b) comme la tension d'essai des moteurs est 2E + 1000, et comme
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E, pendant le freinage, est égale à 2V, la tension d'essai des moteurs doit atteindre la valeur 4V + 1000.
Pour éviter ces inconvénientson sait que l'on .peut commencer le freinage avec un champ affaibli, soit en shuntant l'enroulement série d'ex- citation, soit en diminuant le. nombre des spires dudit enroulement. Dans le premier cas, il n'est pas possible d'utiliser la même résistance inductive que celle que donnerait la dimension du shuntage de mise en marche,à cause du plus grand dégagement thermique; par suite, on devrait en augmenter le poids d'environ 1,7 à 2 fois.
En outre,on aura beaucoup de difficulté dans le circuit de com- mande parce qu'on doit insérer, pendant le freinage, la résistance inducti- ve avant d'exclure la résistance de contrôle, tandis que, en marche, avant d'insérer la résistance inductive on supprime la résistance de contrôle.
Dans le deuxième cas, pour faire varier le nombre de spires d'ex- citation il est toujours nécessaire d'avoir un ensemble de contacts, comman- dés suivant plusieurs manières déjà connues.
Il est aussi connu que si l'on désire un bon fonctionnement de l'accélération et de la contre-accélération, les variations de résistance pour chaque contact dans les deux cas, ne peuvent pas être en général les mê- mes. Cela n'est pas en accord avec la nécessité pratique d'adopter pour le freinage électrique la même résistance de contrôle que l'on a pendant la trac- tion.
En outre, dans le cas où dans la traction on applique le shunta- ge de l'excitation série du moteur, avec résistance de contrôle exclue, afin d'augmenter la vitesse, les contacts, qui pendant la traction forment ledit shuntage, restant inutilisés pendant le freinage, et doiventêtre de plus tout à fait séparés des contacts de freinage pour:ne pas affaiblir le champ des derniers contaets. Cette disposition du circuit de commande présente de sérieuses difficultés.
La présente invention a pour but.-' a) d'obtenir la combinaison de circuits de traction et de freina- ge avec deux seuls contacts bipolaires, ou équivalents; b) d'obtenir l'affaiblissement du champ du moteur pendant le freinage, en maintenant le premier champ en traction, sans un appareillage particulier, c'est-à-dire en utilisant des contacts usuels pour les circuits de traction et frein; c) d'obtenir avec la même résistance de contrôle deux séries de contacts distincts répondant respectivement aux exigences de la traction et du freinage ; d) d'utiliser les contacts de shuntage pendant la traction, com- me des contacts de contrôle pendant le freinage;
Le circuit électrique des moteurs à courant continu, avec excita- tion en série ou compound, ou avec excitation dérivée indépendante pour ac- tion motrice ou de freinage, pour trolleybus, tramways et trains conforme à l'invention, est caractérisée par le fait que quatre contacteurs unipolaires sont disposés l'un en amont de tout le circuit, un second dans un point de l'excitation-série, un troisième entre le premier et un point de l'enroule- ment de l'excitation-série du moteur et un quatrième entre l'induit du mo- teur et l'extrémité en avant de l'excitation-série du moteur, afin d'obte- nir que, par la fermeture des deux premiers contacteurs, pendant que les au- tres sont ouverts, on ferme le circuit de fonctionnement du moteur comme tel, tandis que par-la fermeture des seconds contacteurs et l'ouverture des deux premiers,
le circuit de freinage -reste fermé de manière que le moteur fonc- tionne comme générateur.
Le circuit, dans un mode de réalisation, est en outre caractéri- sé par le fait que le troisième contacteur est disposé en un point intermé- diaire de l'excitation-série.
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En particulier, dans cette hypothèse, le circuit est caractérisé par le fait que le deuxième contacteur est disposé entre l'induit et l'extré- mitéen amont de l'excitation-série du moteur.
Dans une autre réalisation et dans la susdite hypothèse,, le cir- cuit est caractérisé par le fait que le deuxième contacteur est disposé en. un point intermédiaire de l'excitation-série.
Dans une autre réalisation, le circuit est caractérisé par le fait que le troisième contacteur est disposé en amont de l'enroulement série du moteur.
Le circuit suivant la présente invention est en outre caractéri- sé par le fait que., entre le quatrième contacteur et l'extrémité en avalt de l'enroulement série du moteur, est interposée la résistance'de régulation du courant. '
Le circuit est encore caractérisé par le fait que., entre le deu- :;dème etle troisième contacteurs se trouve une partie de l'enroulement sé- rie du moteur parcourue par du courant seulement pendant la traction et non parcourue par du courant pendant le freinage,. tandis que, entre le troisième et le quatrième contacteur;, l'on a l'autre partie de l'excitation série du moteur et les résistances de régulation, le tout parcouru par du courant soit pendant la traction, soit pendant le freinage.
Dans une autre réalisationle circuit est caractérisé par le fait que le deuxième, et le troisième contacteur sont réciproquement reliés, tandis que, entre le troisième et le quatrième, il y a la deuxième partie de l'excitation série du moteur et les résistances de régulation., le tout par- couru par du courant soit pendant la traction, soit pendant le freinage.
Le circuit est encore caractérisé par le fait qu'il présente un groupe de shuntage constitué par au moins un contact et au moins une sec- tion de résistance ohmique ou/et inductive laquelle est interposée en aval de 1-'induit du moteur.
Le circuit est encore caractérisé par le fait que la résistance ohmique de régulation est constituée par plusieurs sections, tandis que sont prévues des connexions munies de contacts, dont la fermeture graduelle influe graduellement sur la valeur' ohmique de l'ensemble de la résistance du circuit, en excluant, d'une manière connue, quelque section., en mettant ensuite en'parallèle d'autres sections et caractérisé par le fait qu'un même contact est relié entre deux résistances afin de mettre celle-ci en parallèle pendant la traction et de les exclure simultanément du circuit pendant le freinage.
Le circuit est enfin caractérisé par le fait que les sections de résistance de régulation sont constituées par deux groupes, l'un toujours parcouru par du courant, soit en phase de traction, soit en phase de freinage et l'autre étant au moins, en partie parcouru par du courant seulement en phase de freinage et éventuellement en partie par du seul courant de trac- tion, le tout grâce à des conducteurs munis de contacts reliés aux extrémités des sections, contacts qui sont graduellement fermés.
Sur le dessin annexé, on a illustré à seul titre d'exemple un schéma de réalisation de l'objet de 1'invention, quelques modifications et autes particularités.En particulier,la fig. 1 est le schéma électrique d'un appareillage pour moteur à courant continu à excitation série, ou bien compound, ou avec excitation désirée, ou avec excitation désirée indépendan- te, conforme à l'invention; la fig. 2 en est une variante relative à la résistance de régu- lation; la fig. 3 en est une autre variante concernant l'excitation du moteur; la fige 4 est le schéma d'une disposition des enroulements d'ex- citation du moteur; et -
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la fig. 5 représente en coordonnées cartésiennes la loi de va- riation de l'effort de freinage en fonction des vitesses.
Sur la fig. 1 le circuit de traction est le suivant: pôle +,télérupteur 11, induit du moteur 31, télérupteur 12, une partie 16 d'excitation série,l' autre partie 15 d'excitation série, les résistances de contrôle 20 à 25, pôle
Le circuit frein est le suivant: Positif du moteur 31, télérup- teur 13, y résistance 30, une seule partie 15 de l'excitation série, les ré- ,sistances de contrôle 20 à 29, télérupteur 14, négatif du moteur 31.
Il va de soi que la portion d'enroulement 16 peut être omise, c'est-à-dire que tout l'enroulement d'excitation série du moteur pourra être constitué par l'enroulement 15.
Un certain degré d'affaiblissement du champ pourra être obtenu en divisant en deux parties les bobines de chaque pôle d'excitation série et en reliant d'une manière permanente en série les bobines homologues de manière à obtenir deux séries de bobines qui constituent les deux parties d'enroulement désirées.
Il est encore possible d'obtenir un enroulement avec une,seule bobine-série pour chaque pôle et seulement deux bornes pour chaque bobine ; dans ce cas, en jouant sur le pourcentage d'excitation dérivée, on peut ob- tenir aussi des degrés d'affaiblissement du champ sensiblement différente de 50 %. Par exemple, en voulant réaliser un moteur compound avec quatre pôles, avec 15 % d'excitation dérivée, pour le courant et la tension nominales, les bobines peuvent être rangées de la manière suivante (voir fig. 4): c, d, sont deux bobines séries donnant 50 % d'excitation, e et f sont deux autres bobines série avec le 70 % de spires par rapport aux précédentes, g,h sont les deux bobines dérivées donnant 15 % d'excitation, en obtenant en totale six bobines.
Avec les bobines disposéesd'une telle manière, on peut obtenir, suivant les schémas des figs. 1 et 2, deux degrés différents d'affaiblissement, c'est-à-dire, en se référant au courant nominal du moteur, du 30 ou bien du 50 %, tandis qu'avec le schéma donné à la fig. 3 on obtient du 70 %; en effet suivant ce schéma, la plus petite des deux parties de l'en- roulement série d'excitation est insérée en opposition à la plus grande, ce qui procure, outre une élévation de l'affaiblissement, d'autres avantages qui seront décrits ci-dessous.
Il est aussi possible d'obtenir un enroulement avec huit bobines, tel que, aux deux p8les opposés se trouvent deux bobines-série sur chaque pôle et sur les autres pôles une bobine série et une dérivée sur chaque pôle.
Avec une subdivision convenable des spires dans lesdites bobines, on peut ob- tenir un pourcentage quelconque d'affaiblissement du champ indépendamment du pourcentage d'excitation dérivée.
Pour obtenir avec la même résistance de contrôle, soit en trac- tion, soit en freinage, que les deux séries de contact correspondent aux exi- gences respectives, on adopte les schémas des figs. 1 et 2. Dans ceux-ci, on utilise le principe suivant-. un'même contact en se fermant, a -un effet diffé- rent suivant qu'on se trouve en traction ou en freinage; en effet, en exami- nant la fig. 1 on voit que, tandis que les contacts 1 et 2 soit en traction, soit en freinage, en se fermant, excluent respectivement les résistances 25 ' et 24, le contact 3, en se fermant, en traction met en parallèle la résistan- ce 26 et la résistance 23, et en freinage court-circuite en même temps les deux mêmes résistances.
Evidemment rien ne change si on inverse les mots "traction" et "freinage". On peut aussi obtenir un schéma mixte suivant ce qui est indi- qué sur la fig. 2 ; on a la possibilité d'obtenir un grand nombre de combinai- sons des valeurs des résistances de manière qu'il est toujours possible d'ob- tenir les valeurs plus convenables, pour chaque contact, soit en marche, soit en freinage. ,
Pour adopter les contacts de shuntage en traction 8 et 9 (fig.l) comme contacts de contrôle pendant le freinage, on a utilisé l'artifice de relier un pôle desdits contacts,à travers les résistances respectives en
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amont du contact 12 (fig .1) .
En examinant en détail le schéma de la fig. 1 on note qu'en trac- tion les contacts Il et 12 sont fsrmés et successivement se ferment les con- tacts 1 à 7 qui excluent graduellement les résistances de complément 20 à 29
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jusqu'à les ccmrt-circuiter complètement. En fermant le contact 8, on obtient un premier contact de shuntage et en fermant le contact 9 un deuxième con-
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?c.r=. Au contraire;, en période de freinage, les contacts 13 et 14 étant fer- xnés3 au fuir et à mesure que les contacts 1 à 6 se ferment, on exclue aussi graduellement la résistance de contrôle 20 à 29, sans la court-circuiter com- plètement.
La fermeture du contact 7 n'est pas efficace; au contraire, avec la fermeture du contact 8, on ajoute en parallèle aux résistances restées en circuit, les résistances 18 et 19 reliées entre elles en série, de manière que la résistance du circuit est ultérieurement diminuée. La fermeture du contact 9, au contraire ne cause pas de variations substantielles, parce que la résistance 19 est généralement de valeur très basse.
Afin d'obtenir un plus fort couple de freinage dans les derniè- res positions, on peut adopter le schéma de la fig. 3. Dans ce schéma on peut adopter comme résistance de contrôle;, la résistance 220-226 indiquée
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dans ladite figure, c'est-àd.re à mise hors circuit linéaire ou bien on peut adopter le système à. combinaison série-parallèle décrit a propos des figs. 1 et 2y c'est-à-dire-en général avec un système quelconque de mise hors circuit.
En examinant en détail le schéma de la fig. 3, on note qu'en pé- riode de traction-les contacts 11 et 12 sont fermés, puis ensuite graduel- lement les contacts 1 à 7 qui excluent graduellement les résistances de con-
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trôle, 220 à 226 jusqu'à les couxt-circuiter complètement. En fermant le con- tact 8, on obtiendra -un premier contact de shuntage et, en fermant le con- tact 9, un second contact. Au contraire, en période de freinage, les contacts 13 et 14 sont fermés. Comme il résulte de la fig. 3, dans la portion d'enrou-
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lement d'excitation série 16, pendant le freinage, le courant passe en sens opposé que pendant la traction.
L'enroillement série 15 en concordance avec l'enroulement dérivé 17 engendre le champ principal, tandis que l'enroule- ment 16 agit en opposition. De ce qui précède on voit que le champ est affai- bli. Si on procède à la fermeture des contacts 1 à 7 on exclue graduellement la résistance de contrôle 220 à 226.
En fermant le contact 8on met en pa-
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rallèle, avec l enrou1.ement 16 et la résistance 1130 en série avec cet en- roulement 16, les résistances 18 et 19, qui sont aussi reliées en série en- tre elles; on obtient de cette manière un premier contact de shimtage, mais
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seulement de l'enroulement .6, c"est-à-dire de celui en opposition, si bien que finalement on obtient une augmentation du champ principal et conséquem- ment, à parité de vitesse instantanée du véhicule, une augmentation de la
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force-électrq-mctrice induite, du courant et du couple de freinage. On ob- tiendra un deuxième et dernier degré en fermant le contact 9.
Dans les schémas des figs. 1,2 et 3 les résistances 30 sont généralement de petite valeur et dans plusieurs cas pourront aussi être sup- primées. La résistance 1130, fig. 3, sert pour tarer (régler) le degré de shuntage en période de freinage; cette résistance pourrait aussi être sup- primée.
Conformément à la présente invention, on obtient une améliora- tion de la courbe de contre-accélération en l'abaissant sensiblement vers la fin comme il a été indiqué dans la fige 5, en rendant ainsi efficace le
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frein électrique j-osq7a'aux vitesses les plus basses. La courbe a indique la variation de l'effort de freinage S en fonction de la vitesse V, c? es t-â dire la variation de la crnL;x: ema:iélération obtenue avec les systèmes connus; la courbe b indique de façon analogue la variation de l'effort de freinage,
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c'est.àdïre de la contre-accélération obtenue avec un circuit conforme à la présente invention;; dans chaque cas la courbe c indique la limite d'adhérence.
Bien que pour des raisons descriptives la présente invention ait été basée sur ce que l'on a précédemment indiqué et illustré à seul ti-
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tre d'exemple dans les dessins annexés, on peut apporter de nombreuses modi- fications et additions dans la réalisation de l'invention, sans s'écarter des conceptions fondamentales de celle-ci. 0-'est ainsi par exemple que la présen- te invention peut être mise en oeuvre en utilisant un moteur n'ayant aucun enroulement d'excitation dérivé ou indépendant.
REVENDICATIONS.
1) Circuit électrique perfectionné pour moteur de traction de trolleybus, tramways et trains munis d'un seul moteur, caractérisé par le fait qu'il présentedeux seuls'contacteurs bipolaires ou quatre contacteurs unipolaires convenablement disposes et actionnés, ce qui permet de passer de la traction au freinage.