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Perfectionnements aux dispositifs d'alimentation électrique "
L'invention a pour objet un perfectionne.. ment aux installations électriques particulièrement applicable aux installations d'éclairage des trains dans lesquelles, en raison de circonstances particu- lières, il est difficile de satisfaire à toutes les conditions exigées.
L'un des buts de l'invention consiste à obtenir un réglage plus exact de la tension du courant arrivant aux lampes.
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Un autre but de l'invention consiste à prévoir un régulateur à cet effet et des dispositifs combinés avec ce régulateur, 1'ensemble étant robuste, sûr ne nécessitant qu'une faible surveillance et fa- cile à construire.
L'invention est caractérisée par la combi- naison d'une dynamo, d'une batterie et d'un régulateur électro-magnétique dont l'excitation de l'enroulement principal, constituée par un enroulement disposé en shunt par rapport à la dynamo est réduite grâce à l'action d'une résistance lorsque la batterie seule reçoit le courant de la dynamo ou-lorsque la tension d'utilisation est inférieure à une valeur donnée. Des dis positifs de commande automatique sont prévus pour ré- duire cette résistance dès que la tension atteint cette valeur limite et pour réduire encore davantage cette résistance lorsque la tension vient à nouveau à at- teindre ou même à dépasser ladite limite.
Avec ces dispositifs de réglage, la batterie se trouve toujours être chargée à une allure qui corres- pond à son etat actuel, que les lampes soient ou non en circuit.
Sur les dessins annexés, on a représenté schématiquement, à titre d'exemple, un mode de réalisa- tion de l'invention appliqué à l'éclairage des trains.
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Sur ces dessins: la figure 1 est un schéma d'un circuit la figure 2 est une élévation de l'appareil, la figure 3 en est un plan et, la figure 4 est une coupe transversale par la ligne 4-4 de la figure 2.
En examinant tout d'abord la figure 1, on voit que l'installation est compos ée des éléments sui- vants: une dynamo shunt, a une batterie, b, un circuit d'utilisation, c des interrupteurs électro- magnétiques, d, mettant en circuit ou hors circuit la dynamo a et la résistance des lampes, un régulateur électro-magnétique, e un dispositif de règlage électro- magnétique, f, commandant ce régulateur e un commuta- teur, g, servant à règler le débit et-un commutateur pilote, h, servant à commander le commutateur électro- magnétique d'éclairage, j
L'interrupteur d est constitué par un contact, 3 commandé par un solénoïde, 4, et par trois contacts, 5,6,7 commandés par un solénoïde à trois en- roulements, 8,9,10. Le contact 6 est intercalé dans un enroulement, 8,
en série avec le conducteur positif partant de la dynamo. Un Enroulement en série 9 est intercalé dans le conducteur positif de la batterie b.
Un enroulement de tension 10 se trouve placé en dériva- tion par rapport à la dynamo a Les contacts 7 & 3
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sont destinés à mettre en court-circuit deux sections 11 & 12, de la résistance. Le régulateur e comprend un contact, 13, dont le but sera expliqué plus loin, des contacts, 14, relies à divers points de la résis- tance 15 de champ de la dynamo, une résistance sta- bilisatrice, 16, et un solénoïde comprenant les en- roulements principaux, 17, 18, 19. L'enroulement 17 est un enroulement de tension dispose entre un conduc- teur négatif, 20, et le conducteur positif venant de la dynamo, la liaison avec ce dernier étant assurée par une . résistance variable, 21. En 18 se trouve un enroulement en série shunté par la résistance stabilisatrice 16 et placé entre la batterie b et l'enroulement 9.
En 19 se trouve un enroulement disposé dans le circuit de l'enroulement de champ de la dynamo entre ledit enrou- lement et la résistance 15.
Le dispositif de réglage automatique de com- mande, f, est consitué par la résistance 21 deux branchements, 21a & 21b par un double contact, 22, 22a 22b, par un simple contact, 23, par des solénoïdes, 24,25 commandant respectivement ces contacts et par des résistances de règlage, 32,33 Le branchement 21a est re. lié au contact fixe 22a et au contact fixe du dispositif 23. Le branchement 21b est relié au contact mobile du dispositif 23. Le solénoïde 24 est placé entre le contact 5 et le coté positif du circuit d'utilisation c auquel est relié également le contact mobile 22.
Ce.
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contact 5, shunté par une résistance, 51 est à son tour relié au conducteur négatif principal par l'intermédia re de la résistance 32 Le solénoide 25 est placé entre le contact fixe 22b et le conducteur négatif principal, cette dernière liaison s'effectuant par l'intermédiaire de la résistance 35 Le contact 22b est également relié à l'enroulement 4 qui est lui-même relié, par l'inter- médiaire du dispositif de contact 13 et dun enroulement auxiliaire, 35, placé sur le régulateur, au conducteur négatif 20.
Le commutateur de règlage de débit g est constitué par un solénoide, 36, par un dispositif de contact, 36a et par une résistance de réglage en shunt, 36b. Le solénoïde 36 est intercalé dans le conducteur positif principal venant de la dynamo, de même qu'un enroulement auxiliaire, 37 du régulateur e, lorsque le dispositif de contact 36a est ouvert. En fermant le contact 36a on court-circuite l'enroulement 37.
Le commutateur h possède un bras, 26, que l'on peut manoeuvrer à la main et qui est relié au conducteur positif de la batterie, grâce auquel on peut exciter soit l'enroulement de fermeture 27 soit l'enroulement douverture 28 du commutateur d'éclai.. rage électro-magnétique j de manière à ouvrir ou à fermer le contact 29 intercalé dans le conducteur positif conduisant aux lampes.
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Voici comment fonctionne l'installation en supposant qu'il s'agisse d'une batterie b de 25 volts.
Lorsque la dynamo a atteint une vitesse suffisante pour donner un courant de 26 à 27 volts, l'enroulement shunt 10 est suffisamment excité pour fermer le contact 6 et le contact auxiliaire 5.
Le courant passe ensuite à travers la bobine en série 8, le contact 6 et la bobine en série 9. Ceci renfor- ce l'action du solénoide de mise en circuit, de sorte que ce dernier ouvre le contact 7 qui jusque là avait été fermé. Si la batterie b est mise en charge pendant que les lampes sont éteintes, le courant passe à travers la bobine 18 du régulateur et la batterie b pour se rendre à la borne négative de la dynamo.
Le courant passe également à travers toute la résistance 21 et à travers l'enroulement de tension 17 du régulateur. Grâce principalement à l'action de cet enroulement, le régulateur fonctionne suivant les besoins, la tension de la dynamo étant automatiquement réglée de manière à rester légèrement supérieure à celle de la batterie.
Si l'on commence à charger une batterie complètement déchargée, un courant intense circule à travers l'enroulement 18, ce dernier étant dispose de telle manière qu'il aide l'enroulement shunté 17 à maintenir le courant de charge se rendant à la
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batterie entre les limites admissibles.. La résistance stabilisatrice 16 a pour fonction d'absorber une fraction du courant principal de la batterie. En don- nant à cette résistance une grandeur appropriée, la bobine en série 18 peut être étalonnée pour qu'un cer tain courant maximum puisse se rendre à la batterie.
Lorsque la tension de la batterie s'élève, par exemple, à environ 32 volts, le courant qui circule dans la bo- bine en série 18 se trouve réduit en raison du fait que la batterie est presque complètement chargée, ce- pendant que le courant qui circule dans l'enroulement shunt 17 s'accroît, de sorte que finalement la bobine shunt agit seule pour commander le réglage en réduisant le courant de charge à une intensité négligeable.
Il est uésirable que les batteries soient toujours re- chargées aussitôt que possible. lorsqu'elles viennent d'être déchargées, elles peuvent être rechargées avec ce mode de réglage de manière à recevoir 30 de leur charge totale pendant la première heure. Le courant de charge peut être réduit graduellement à environ 10 du courant maximum au bout de 5 heures. L'enroulement de la bobine 19 est disposé de telle manière que la bo- bine potentielle 17 et la bobine en série 18 soient en opposition. Si le voltage est inférieur à celui qui provoque la fermeture des contacts 5 & 6, les actions des bobines 17 & 19 sont presque exactement équilibrées,
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de sorte que le régulateur n'a aucune tendance à agir.
Mais dès que le contact 6 est fermée la bobine 18 ajoute son action à celle de la bobine 17. Les contacts 14 s'ouvrent alors successivement au fur et à mesure que la vitesse de la dynamo croit, le contact 13 se fermant à peu près au moment où le contact 14a s'ouvre.
Au fur et à mesure que les contacts 14 s'ouvrent, uno partie de plus en plus grande de la résistance 15 est introduite dans le circuit de champ 1 de la dynamo et dans celui de la bobine 19, de manière que la ten- sion de la dynamo reste toujours légèrement supérieure à celle de la batterie, afin que cette dernière reste en charge comme il est nécessaire. L'enroulement 19 perd peu à peu son action au fur et à mesure que la vitesse de la dynamo croît, en raison du fait que le courant de champ diminue par suite de l'insertion progressive de la résistance 15, les enroulements 17 & 18 devenant ainsi peu à peu plus actifs. L'in- verse se produit lorsque la vitesse de la dynano diminue jusqu'à ce que tous les contacts 14 se fer- ment et que le contact 6 mette la dynamo hors circuit.
L'ouverture du contact 6, au moment voulu, est accélé- rée par le renversement du courant dans l'enroulement en série 9 dû au fait que'la batterie reçoit le cou- rant destiné aux lampes émis par la dynamo. Ceci évite le changement de sens du courant qui se rend à la dynamo et assure une coupure plus rapide lorsque
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les lampes sont en circuit.
On supposera maintenant que les lampes c sont allumées et, en outre, que le contact 6 est fermé et le contact 7 ouvert.. Le courant de la dynamo se sépare en 34 une partie allant à la batterie ainsi qu'on l'a décrit précédemment et le reste du courant passant à travers la résistance 11 et le contact 3 pour se rendre aux lampes c En raison de la chute de voltage dans la résistance 11 la tension des lampes est d'en- viron 3 volts inférieure à celle de la batterie. Cette différence est nécessaire pour que la batterie puisse être chargée sans que les lampes ne soient surchargées.
Le système continue à fonctionner ainsi jusqu'à ce que, en raison de l'accroissement progressif de la tension de la batterie, la tension des lampes atteigne 25 à 26 volts. A ce moment, le système fonctionne comme suit:
Le courant du conducteur positif des lampes à travers l'enroulement 24, le commutateur 5 et la ré- sistance 32 excite suffisamment l'enroulement 24 pour fermer le contacteur 22 sur les contacts 22a 22b Ceci établit trois circuits dérivés. Le premier de ces cir- cuits passe à travers le contact 22a pour se rendre au branchement 21a et à la résistance 21 et, de là, à tra- vers l'enroulement shunt 17 au pâle négatif.
Ceci a pour effet de renforcer l'action de l'enroulement 17, étant donné qu'une partie de la résistance 21 est mise en court. circuit; par suite, le régulateur met automatiquement
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en circuit une plus grande longueur de résistance 15 dans le circuit de l'enroulement de champ 1 de la dy- namo ce qui réduit légèrement le débit.
Un second circuit passe par le contact 22b l'enroulement 4, le contact 13 et l'enroulement 35 pour se rendre ,au conducteur négatif 20. L'ouverture du contact 3 qui en résulte a pour effet d'introduire une résistance supplémentaire 12 dans le circuit des lampes.
Ceci cause une nouvelle chute de tension de 3 volts dans la tensioh des lampes, de sorte que celles-ci sont maintenant à un voltage inférieur d'environ 6 volts à celui de la batterie. Il en résulte que la batterie pourra être chargée complètement même si toutes les lampes sont en service.
Le troisième circuit passe par le contact 22b, le bobinage 25 et la résistance 33 pour se ren- dre au conducteur négatif principal. En raison de sa self induction, cet enroulement 25 n'est pas excité lorsque la tension est de 26 volts, avec une rapidité suffisante pour ouvrir le contact 23 avant que le contact 3 ne s'ouvre, de sorte que la chute de tension précitée se produit.
Mais lorsque la tension des lampes s'élève de nouveau à 26 volts, l'enroulement 25 devient suffisam- ment puissant pour fermer le contact 23 le courant passant alors de 22a à 23 et se rendant par le contact 21b et l'enroulement 17 vers le conducteur négatif.
Ceci a pour effet de renforcer davantage l'action de
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l'enroulement 17, étant donné que la presque totalité de la résistance 21 est à ce moment en court-circuit.
En raison du fait qu'une plus grande quantité de contacts 14 est ouverte, une plus grande longueur de résistance 15 se trouve en circuit. Ceci a pour effet de réduire le courant de charge allant de la dynamo à la batterie, laquelle à ce moment est presque complètement chargée.
Les variations de température sont sans influence sur la charge de la.batterie, même si la température baisse considérablement.
Naturellement le courant n'a aucune tendance à passer par l'enroulement 24 avant que le commutateur 29 ne soit fermé, de sorte que le dispositif de règla- ge f n'agit jamais, excepté lorsque les lampes sont en service.
Si le train ralentit, le régulateur ferme progressivement les contacts 14 en partant de la gauche.
Lorsque la fermeture s'est étendue jusqu'au contact 14a le contact 13 s'ouvre. Ceci a pour effet de cesser d'exciter l'enroulement 4 et de fermer le contact 3, ce qui met hors circuit la résistance 12. Le train ra- lentissant encore davantage, les contacts 5 & 6 s'ou- vrent et 7 se ferme. Ceci met hors service la résis- tance 11 et le courant des lampes est fourni alors par la batterie.
Si une petite quantité de lampes est allu mée, lorsque la batterie est chargée à fond et que la
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dynamo tourne à sa vitesse normale, on peut s'arranger pour que le régulateur fonctionne pour une tension infé- rieure à celle de la batterie qui peut, par exemple, être de 27 volts au moment considéré.
A ce moment, la batterie débitera donc sur les lampes pendant quelques minutes, la dynamo étant mise hors circuit par l'ouverture du contact 6. Lorsque la batterie se sera déchargée de façon à n'avoir plus qu'une tension de 25 volts, le contact 6 se fermera, le régula- teur fonctionnera à nouveau et la dynamo débitera. Quoi- que le contact 5 s'ouvre en même temps que le contact 6, une intensité suffisante passera à travers la résistance 5' vers le solénoïde 24 pour maintenir le contact 22 fermé jusqu'au moment où le contact 5 se fermera à nouveau.
Par suite, lorsqu'il se produit une mise hors circuit lorsque la dynamo ralentit, le solénoïde 24 reste suffisamment excité, en raison du courant passant dans la résistance 5', pour que le contact 22 reste fermé jusqu'à ce que la tension d'alimentation des lam- pes descende à 24 volts. Cette opération, lorsque les lampes sont toutes en service, se produit presque en même temps que la mise hors circuit. Mais, si peu de lampes sont en service à la fois, et si la batterie est chargée à fond, quelques minutes peuvent s'écouler avant l'ouverture du contact 22.
Lorsque :la dynamo est mise hors circuit, le courant des lampes passe du conducteur positif de .
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la batterie à travers l'enroulement 18,l'enroulement 19, les contacts 7 & 3 et le contact 29 pour se rendre au commutateur d'allumage des lampe s. Lorsque la dynamo fonc- tionne à la vitesse normale et que les lampes sont en service,le courant utilisé par les lampes ne réduit pas le courant de charge de la batterie, car chaque fois que l'on allume une lampe, on ouvre en même temps un pas- sage supplémentaire pour le courant, la dynamo débitant alors une intensité plus élevée pour satisfaire à cette demande.
Le fonction de l'enroulement 35 consiste à rendre plus précise l'action du contact 13 soit pour la fermeture, soit pour l'ouverture. Dès que le courant passe dans le contact 13, la bobine 35 est excitée et coopère avec la bobine de shunt 17, ce qui a pour effet de fermer d'une manière définitive le contact 13 tout en laissant la bobine 17 libre pour d'autres réglages, si cela est nécessaire. L'ouverture du contact 13 résul- tant de la diminution de vitesse de la dynamo a pour effet de faire disparaître l'excitation de la bobine 35 et assure l'ouverture complète dudit contact 13. Il peut être désirable d'accoupler les conducteurs d'éclairage des batteries, etc....entre les diverses voitures d'un train.
Si l'on opère ainsi, le mauvais fonctionnement d'un certain nombre de dynamos du train, accroissant le travail des autres dynamos, peut avoir pour consé- quence de faire sauter les plombs de ces dernières, à
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moins que leur débit ne soit contrôlé.
Dans le mode de réalisation décrit, ce régla- ge est obtenu à l'aide de la bobine 37 du régulateur.
Cette bobine est normalement court-circuitée par le con- tact 36a, mais lorsque le courant débité à travers la bobine 36 atteint une intensité déterminée à l'avance, la bobine 36 ouvre le contact 36a et la bobine 37 entre en action en aidant la bobine 17 dans sa fonction de limitation du débit de la dynamo.
En examinant plus particulièrement les figures de 2 à 4, on voit que les noyaux des divers solénoïdes sont constitués par des pistons. Le piston 40 du régulateur (figure 4) se déplace dans un tube de laiton, 41, soudé lui-même à une pièce, 42, formant noyau, vissée d'une manière réglable dans un bâti de support, 47. Ceci assure l'étanchéité par rapport à l'air, sauf bien entendu pour les fuites le long du piston 40. On obtient ainsi une sorte d'amortisseur et on empêche le tube de prendre un mouvement accidentel sans l'immobiliser complètement et sans risquer de l'endommager par des dispositifs mécaniques.
Les sept solénoïdes 4 (8-910) 17-18-19-35 37), 24, 25, 27 28 et leurs éléments sont tous mon- tés sur un seul bâti robuste, 47, supporté par aes pieds, 48, dans un bâti étanche à l'eau et à la poussière dont on aperçoit seulement la base, 49.
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De cette manière,, les pièces sont presque complètement délivrées des efforts de torsion. Le contact 13 est constitué par un ressort à lame qui tend à venir s'appliquer contre une vis réglable, 50, et qui est écarté de la vis par une barre biseautée, 51. elle-ci (figure 4) est actionnée par le piston 40 du solénoïde et a pour fonction de détacher suc- cessivement les contacts 14 d'un contact commun, 52. la variation de la résistance du trajet passant par un contact 40 correspondant à la variation de la pression mécanique obtenue par l'éloignement des contacts 14 et du contact 52 rend progressive la variation de ré- sistance effectuée par le régulateur.
Le contact 52 est constitué par un bloc de carbone d'une certaine longueur fixé par des vis, 52a, à un support, 52b en forme de cornière susceptible de glisser sur un sup- port, 52c de même section et maintenu contre ce dernier par des vis, 52d (figure 3 La tête de ces vis pénètre dans des rainures, 52e du support 52c
Une tige, 53, tournant sur un axe porté par une oreille du support 52b a pour effet de relier le contact 52 à un bras, 54, pivotant en 54a, et entouré par un ressort, 55. Un levier, 56, permet de faire tourner le bras 54 vers la droite en surmontant l'action de ce ressort. Ce levier 56 est actionné librement par le piston du solénoide 27 servant à l'extinction des lampes.
Ainsi, chaque fois que le
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solénoïde d'extinction est excité ou cesse d'être excité, le contact 52 exécute un mouvement de va et vient, de sorte que les contacts restent propres sans qu'il soit nécessaire de prévoir un aimant spécial dans ce but.
Lorsque le solénoide 28 d'allumage est excité et que, par suite, le balai 29 est soulevé, ce dernier est main- tenu dans cette position jusqu'au moment où le solénoide 27 est excité,par un doigt ou verrou, 57, pivotant en 58, et soumis à l'action d'un ressort ou à celle de la pesan- teur. La position du pivot est choisie de telle manière que le doigt, lorsqu'il est ainsi en prise avec le balai, tende à pénétrer davantage dans sa position d'arrêt, l'action de verrouillage croissant avec la pression. On peut retirer le doigt 57 en agissant sur un levier, 59, lequel à son tour est abuissé au moyen d'un prolongement à angle droit, 60, d'un levier, 61. Ce dernier s'abaisse lorsque le piston du solénoïde s'élève et fait tourner le bras 56.
On voit en 62 un poussoir auxiliaire servant à faire sortir le piston du solénoïde 27 lorsque l'on veut ouvrir l'interrupteur 29 à la main.
Comme la plus grande partie de l'usure dûe à l'action du courant intéresse le contact positif, on utilise comme contact positif la longue tige de carbone 52 par rapport aux contacts mobiles 14. Il est, en effet, plus facile de remplacer cette tige et, en outre, comme elle est de section rectangulaire il est facile de la
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tourner de manière à faire travailler successivement ses diverses faces. Toutes les surfaces de contact des contacts du régulateur sont disposées dans des plans verticaux, afin de permettre à la poussière de tomber librement.