<Desc/Clms Page number 1>
"EQUIPEMENT ELECTRIQUE, APPLICABLE AUX VEHICULES DE TRACTION ELECTRIQUE .PERMETTANT LE DEMARRAGE AUTOMATIQUE DES MOTEURS ET ASSURANT LE FREINAGE PAR
RECUPERATION D'ENERGIE SUR LA LIGNE"
Les moteurs habituellement employés en traction élec- trique sont du type à excitation série dont la caractéristique vitesse-couple est auto-régulatrice de puissance.Le démarrage de ceux-ci steffectue par suppression progressive de résistances appropriées, opérée judicieusement sous l'action d'un relai d'intensité ou à la main.
La tension en ligne est à chaque instant équilibrée par la chute ohmique dans la résistance restant intercalée et par la forée contre-électromotrice développée par le moteur.Cette force croît graduellement avec la vitesse communiquée au moteur, alors que le flux des inducteurs est maintenu pratiquement constant dans les faibles limites de variation du courant absorbé.
L'équilibre des tension-s à tout moment est donné
<Desc/Clms Page number 2>
par la formule : U = RI ¯ KN @
On peut concevoir d'agir sur le flux plutôt que sur la résis- tance intercalée, la diminution du flux déterminant l'augmen- tation de la vitesse :un moteur à enroulement shunt ou compound, dont l'excitation serait graduellement et judicieux sement réduite, satisferait à ce mode de fonctionnement.
Un flux réduit de moitié par degrés successifs porterait la vitesso du simple au double. Cette valeur étant atteinte, on pourrait doubler la tension appliquée au moteur (par modification de couplage, par exemple, avec d'autres mo- teurs identiques) et revénant au flux initial, la vitesse ne serait pas modifiée ; de nouveau, on diminuerait le flux pour porter la vitesse du moteur au double ,de la valeur atteinte et ainsi de suite jusqu'au moment où le moteur, étant sous pleine tension et flux réduit serait porté à sa pleine vitesse et équilibrerait par son couple x I (@ étant le flux réduit et I l'intensité absorbée) le couple résistant;
C'est ce que met en évidence le diagramme repré- sente sur la fig. 1 des dessins ci-annexés.
Les courbes en traits pleins, 1, '2, 3 représentent les vitesses du moteur en fonction de l'intensité absorbée. Le moteur étant alimente successivement, par exemple, sous U,U et
42 U, le flux d'excitation étant maintenu dans tous les cas à sa valeur constante par excitation indépendante.
Les courbes en traits pointillés 1', 2', 3' qui fixent les mêmes fonctions vitesses-intensités, se rapportent à un flux d'excitation réduit dans une certaine proportion par rapport au fl@@ initial.
Par réduction du dit flux, le moteur étant alimenté sous U/4 on peut amener 1' à coïncider avec 2, puis passer à 2 avec alimentation sous une tension et avec le flux initial.' Ensuite par désexcitation progressive, on peut amener à coïncider avec 3, ce qui permettra l'alimentation sous U .
<Desc/Clms Page number 3>
avec de nouveau, flux initial, puis par diminution de ce/flux on déterminera une nouvelle montée de vitesse en 3'.
En pratique, la réduction du flux à la valeur moitié de la valeur normale ne peut être réalisée en raison des difficultés de commutation que présenteraient des moteurs normalement dimensionnés en marche à flux réduit. On est donc forcé de limiter cet affaiblis- sement du champ à une certaine valeur représentée, à titre d'exemple, par les courbes 1', 2', 3'. Par suite lorsque sera au point de fonctionnement situé en a sur la caractéristique l' et que la tnesion d'alimentation passera de U/4 à U/2 dans le même temps que le flux des moteurs reprendra sa valeur maximum, le nouveau point de fonctionne- ment sera situé en b sur la caractéristique 20 L'intensité du courant absorbé augmentera brusquement de la valeur I1 à la valeur I2, ce qui est un inconvénient..
Afin d'obvier dans une certaine mesure à cet inconvénient, on peut donner aux moteurs, la caractéristique compound par l'adjono-! tion d'un enroulement série concordanto Le diagramme de la fig. 2 se rapporte à ce cas et représente les courbes : vitesses en fonction des intensités avec plein flux et avec flux réduit. L'allure de ces courbes est plus plongeante, il en d'alimentation à une tension plus élevée s'effectuera avec moins de variation de l'intensité du courant absorbé : 1 à 1 Dans les systèmes définis précédemment, qu'il sagisse de réglage rhéostatique ou de réglage des flux, les tensions d'alimentatimn variables aux bornes des moteurs sont obtenues par couplage des moteurs en série, série parallèle ou parallèle.
Le passage de l'un à l'autre couplage déterminé par l'observation de l'intensité absorbée, stopère automatiquement ou non.
La présente invention, système F. LEJEUNE a pour objet
<Desc/Clms Page number 4>
1) d'assurer le réglage automatique de l'excitation de moteurs à excitation indépendante ou compound pendant le démar- rage des dits moteurs, opéré en modifiant le flux de ceux-ci ; 2) d'effectuer le réglage automatique en question en assu- rant un couple accélérateur sensiblement constant dans les limi- tes permises pour avoir une bonne commutation des moteurs et pour :répondre au mieux aux exigences du démarrage des voitures automotrices ;
3) de permettre la récupération sur la ligne d'alimentation, de l'énergie de freinage ou de l'énergie due à la déclivité par réversibilité du système et dans les mêmes limites indiquées précédemment.
Obtenir un couple d'accélération constant pendant le courant absorbe démarrage revient à réaliser la loi vitesse constante ou 1 = cte pour une tension d'alimentation des moteurs constante.
Une première disposition de l'invention permettant de réaliser cette loi est celle représentée par la fig. 3. Elle est caractérisée par l'emploi dune excitatrice L entraînée à vitesse constante, du type classique à trois enroulements d'ex- citation : shunt sh, indépendant d et série S. La fig. 4 repré- sente la caractéristique à vide (courbe 1") de cette excitatrice E en fonction des spores-tours totaux d'excitation. La partie initiale de cette caractéristique se confond avec la droite 2" représentant la @ension aux bornes de l'enroulement shunt sh de cette machine en fonction des ampères-tours de cet enroulement shunt.
Il est counu que dans une telle machine les ampères- tours de 1'enroulement série S doivent équilibrer les ampères-tours de Incitation indépendante d pour permettre le fonctionnement de la machine sur sa courbe caractéristique.
Si AB représente les ampères-tours de l'excitation shunt créés
<Desc/Clms Page number 5>
par une tension supposée existante,a priori,aux bornes de cet enroulement shunt et que BC représente les ampères-tours de l'excitation indépendante, CB représente les ampères-tours antagonistes de l'excitation série. Par conséquent les inten- sités des courants parcourant les enroulements indépendant d et série ,S sont proportionnelles, CB les représente à des échelles différentes. Si on appelle Id le courant circulant dans l'enroulement d'excitation indépendante d et IS le cou- rant circulant dans l'enroulement d'excitation série S , on a toujours : Is/Id @ constante = k L'enroulement 4 de l'excitatrice 3 de la fig. 3 est alimenté par une excitatrice pilote 1 entrée par le véhicule.
L'en- roulement série S, est parcouru par le courant du moteur M. Le courant Id est proportionnel à la vitesse du véhicule , comme Is = k , il en sera de même pour le courant Is. On a done bien Id Is = q x N (q étant une constante et N la vitesse du véhicule), par suite q, le démarrage s'opérera à couple constant.
Léquation d'équilibre U = RI +KN # exige que pour I et N déterminés, le flux s'ajuste à la valeur voulue.
La tension aux bornes de 1 excitatrice sétablira à une valeur donnée sur sa caractéristique telle que le courant le débité par l'excitatrice et circulant dans l'enroulement d'excitation indépendante P du moteur M, corresponde à l'établissement de ce flux requis par l'équation déquilibre. La valeur de le diminuera au fur et à mesure que la vitesse augmentera. Le démarrage du moteur s'ocrera donc automatiquement à couple constant, indépendamment de la saturation du moteur.
On voit que sous l'effet de l'excitatrice pilete f actionnée par le véhicule lui-même et en réglant judicieusement l'excitation de celle-ci, on détermine
<Desc/Clms Page number 6>
simultanément à chaque instant, la réduction du flux moteur et l'augmentation d'intensité absorbée par le moteur.
Supposons cette disposition appliquée à quatre moteurs, chaque moteur possédant une excitatrice E, la tension du réseau d'alimentation étant U. La fig. 5 représente le dia- gramme des intensités absorbées par moteur au cours du démarrage en fonction de la vitesse des moteurs. Les quatre moteurs sont d'abord couples en série,la tension appliquée à chacun des moteurs est donc @. Le début du démarrage est obtenu par l'insertion de
4 - résistances de démarrage. De m'en m , le démarrage est opéré à courant et flux constants, par remploi des résistances de démar- rage.
En m les excitatrices E sont alimentées par les excita-
2 trices pilotes f, les résistances de démarrage sont court-circui- tées, le démarrage se poursuit automatiquement jusqu'en n1 avec I/Ns @ constante. En n ,les moteurs sont couplés en série-parallèle, N l la tension d'alimentation par moteur devient 11 . Le courant absorbé par les moteurs est ramené de la valeur Ir à la valeur Il (fig. 5), par le jeu de l'excitatrice E, en intercalant une résistance dans le circuit de l'excitation indépendante de l'excitatrice E (fig. 3) et par suite le flux des moteurs reprend sa valeur maximum. Le point de fonctionnement passe en q , la valeur du courant d'excitation Id est la même qu'en m ..
2
De q2 en 11 le fonctionnement est automatique comme suivant m n . En r les moteurs sont couplés en parallèle, la
2 1 1 tension d'alimentation par moteur devient U. De nouveau le courant absorbé est ramené de la valeur Ir à la valeur I1 (fig.5) par le jeu de l'excitatrice E, en intercalant une nouvelle résis- tance dans le circuit de l'excitation indépendante d de l'exci- tatrice E (fig. 3), et par suite le flux des moteurs reprend sa valeur maximum. Le point de fonctionnement passe en t , la valeur du courant d'excitation Id est alors la même qu'en m22 et q . De t 2 2 2
<Desc/Clms Page number 7>
en u ,le fonctionnement est automatique.
Les caractéristiques de l'enroulement d'excitation ? du moteur 11 sont prévues pour qu'en u 2 le courant le soit nul. L'action de l'excitatrice E est alors supprimée et le fonctionnement se poursuit suivant u2 v2, d'après la caractéristique série des moteurs.
2 2
La figure 5 montre également la loi de variation du couple en fonction de la vitesse (courbe A H I). Le réglage de l'excitation de l'excitatrice pilote f est effectué pour que la valeur du couple en A soit légèrement inférieure au couple de patinage, le démarrage s'effectuera à accélération pratique- ment constante et par conséquent dans le temps minimum.
Cette disposition suivant la fig. 3 peut être employée pour assurer la récupération. L'excitatrice pilote f est remise en service après que les connexions de l'excitation indépendante d été inversées, le point de fonctionnement passe en v'(fig. 5). Les moteurs étant couplés en parallèle,
2 le fonctionnement se fait suivant la caractéristique v@ 2 t' 2'
2 2 par l'effet du courant débité sur la ligne, la vitesse . baisse, ce qui produit une augmentation du flux et une diminu- tion de l'intensité débitée. En 5' 2' les moteurs sont couplés en série -parallèle., et fonctionnent sous la tension U , une
2 résistance du circuit de l'excitation ,± est court-circuitée et la marche se poursuit suivant s'q'.
En q' les moteurs
2 2 2 sont couplés en série et le fonctionnement se termine suivant p2 m' 2. Le courant d'excitatin Id fourni par les excitatrices pilotes! diminue graduellement avec la vitesse pour satisfaire à la relation Id/N = cte. Le couple de freinage fourni par les moteurs sera lui-même constant (droite A'F'I' de la fig. 5).
Le système ainsi réalisé est stable et peu sensible aux variations brusques de tension en ligne. Une hausse brusque de celle-ci, par exemple, tend à accroître le courant absorbé par les moteurs de traction, mais la tension aux bornes de l'excitatrice E s'élève, ce qui détermine le renforcement du
<Desc/Clms Page number 8>
flux des moteurs et s'oppose ainsi à la hausse trop marquée de l'intensité.
Il convient de remarquer quavec le dispositif qui vient d'être décrit et qui est représenté schématiquement par la fig, 3, on est amené à faire fonctionner les moteurs avec la moitié' de leu: flux normal pour un courant égal à deux fois le courant normal, ce qui peut dans certains cas présenter quelques difficultés au point de vue de la commutation. Il est alors nécessaire de limiter le courant maximum du moteur à une valeur inférieure à 2 In - In étant le courant normal corres- pondant au point m1 de la fig. 5 - compatible avec une bonne commutation.
Le dispositif de la fig. 3 permet d'obtenir ce résultat. Le diagramme de la fig. 5 montre que si on veut pen- dant le démarrage limiter le courant maximum du moteur à la valeur I3,il suffit lorsqu'on arrive en n sur la caractéris- tique m n , d'alimenter l'enroulement d'excitation indpen-
2 1 dante d de l'excitatrice E sous une tension constante en supprimant la connexion avec 1=excitatrice pilote ±. La vitesse du moteur s'élève de n en r à intensité constante. On opérera
2 2 de même sur la caractéristique q 2 r 1 pour obtenir un fonction- nement à intensité constante de v en s .
Dans l'exemple de la
2 2 fig. 5 on a pris I3 =1,6 1
Le dispositif montré par la fig. 6 permet dobtenir une limitation automatique du courant du moteur à telle valeur convenable. Le réglage du courant se fait toujours par une excitatrice E à trois enroulements d'excitation.
L'enroulement série S est encore parcouru par le courant du moteur, mais l'enroulement d'excitation indépendante d est alimenté par deux tensions en opposition : celle du réseau de traction de valeur U et celle de l'excitatrice 1 elle,;-même*
Pour faire varier la vitesse du train de 1 à 2
<Desc/Clms Page number 9>
par exemple, le flux sera réduit de moiti: etle courant d'excitation Ie du moteur variera suivant la courbe de la figure 7 qui résulte de la courbe de magnétisation du moteur.
La tension U de l'excitatrice E variera suivait la même loi
E puisque UE = r le (r étant la résistance de l'enroulement P).
Si on trace en fonction de la vitesse la courbe de la tension UE et de la tension du réseau U (fig. 8), le cou- rant Id dans l'enroulement indépendant d de l'excitatrice E sera donné par la différence entre les deux tensions U et UE, divisée par la résistance de l'enroulement d. On obtiendra ainsi la courbe donnant la relation Id = f (il) = k' Is.
Par un choix judicieux des valeurs des deux tensions, on pourra obtenir une famille de courbes telles que celles indiquées sur la fig. 9.
Pour un rapport donné entre le courant à. demi-flux et le courant à plein flux, il existe une relation bien déter- minée entre les tensions U et U.
E
Cette relation peut conduire à un courant d'excitation le du moteur relativement faible et à une dimension de fil assez faible sur les électros. Lorsqu'il y a plusieurs moteurs de traction, cet inconvénient est facilement évité en connectant les excitatriees E des différents moteurs, en série, ce qui divise la tension d'excitation de chaque moteur par le nombre de moteurs ; on peut d'ailleurs la diminuer dans de plus grandes proportions au moyen d'un potentiomètre réglable qui permet de modifier la loi de variation du courant 1 des mo- s teurs. La fige 10 représente à titre d'exemple le montage du système avec deux moteurs et alimentation des enroulements d et d2 des excitatrices E1 et E2 par potentiomètre.
Enfin on peut 'utiliser une source auxiliaire (génératrice entraînée par groupe auxiliaire ou batterie d'accumulateurs) ce qui a l'avantage de rendre le courant Is indépendant des variations de tension du réseau.
<Desc/Clms Page number 10>
La valeur moyenne du couple'du moteur de traction peut être ainsi conservée égale à la valeur normale corres- pondant au courant normal de Is et au flux normal, entre les limites de vitesse considérées, le démarrage est ainsi aussiIs rapide que dans le démarrage rhéostatique ordinaire. La loiN cte ntest pas réalisée rigoureusement à chaque instant du démarrage mais seulement en valeur moyenne. La. valeur du couple moteur 0 en fonction de la vitesse N a l'aspect montré par la figure 11.
La loi de variation du couple C en fonction de la vitesse N, ainsi obtenue est plus favorable pour la commu- tation du moteur que celle que l'on aurait en conservant constante car pour une vitesse 2 N l'intensité du courant est N nettement inférieure à 2 In. Aux vitesses intermédiaires, la valeur du courant est plus élevée que celle correspondant à Is/N = cte. Mais ceci est sans inconvénient, car à ces vitesses la commutation n'est pas difficile.
La diminution de la valeur du couple pour les vi.. tesses élevées présente un avantage important au point de vue du patinage et on retrouve ainsi la caractéristique du moteur série dont le couple diminue lorsque la vitesse augmente. De plus le passage du couplage série @@ couplage série-parallèle, ou du couplage série-parallèle au couplage en parallèle des moteurs peut être ainsi fait à une vitesse moins, précise, le courant moteur n'augmentant pas sensiblement malgré une augmentation de vitesse assez considérable.
Ce dispositif peut être encore perfectionne en prévoyant dans le circuit de l'excitation indépendante d de ltexcitatrice E une génératrice f entraînée à une vitesse pro- portionnelle à celle du véhicule et dont la tension Uf s'ajoute à celle U de l'excitarice E elle-même (fig. 12).
Cette g@nératrice auxiliaire f est munie de deux enroulements d'excitation:l'un shunt y,
<Desc/Clms Page number 11>
l'autre z alimente à tension constante. L@ tension U/f de f l'excitatrice 1 varie avec la vitesse suivit la courbe montrée par la fig. 13 ; on peut d'ailleurs obtenir diverses carac- téristiques montrées par les fige 14 et 15. Ces caractéristiques sont réglables dans des limites très étendues par un choix judi- cieux des tensions UE, Uf et de la tension fournie par le po- tentiomètre de la fig. 10.
On voit qu'il est possible avec ce système d'obte- nir une partie de caractéristique analogue celle d'un moteur à excitation compound et devoir une vitesse à vide limitée.
Cette combinaison présente l'av@ntage de rendre la valeur du courant des moteurs moins sensible aun variations de tension du réseau , en effet la génératrice auxiliaire f étant excitée séparément par le réseau, sa tension varie dans le même sens et même proportionnellement si la machine est prévue non saturée. Comme cette génératrice ± est connectée en opposition avec le réseau, l'augmentation de sa force électromotrice atté- nue dans de fortes proportions la variation du courant Id lors- que la tension U du réseau varie.
Les différents dispositifs représentas par les fig. 6, 10 et 12 permettent également de réaliser le freinage par récupération il suffit d'inverser les connexions d'alimen- tation de l'enroulement d de l'excitation indépendante de l'excitatrice E.
Dans toutes les dispositions décrites pour illus- trer l'invention, lorsque l'on veut passer 1.e la marche normale à la marche avec récupération, les moteurs sont d'abord décon- nectés du réseau et on remet en service l'excitatrice E pour les nouvelles conditions de marche. Mais on ne peut reconnecter les moteurs au réseau d'alimentation que lorsque la f.e.m.des moteurs équilibre la tension du réseau. Le système montré par la fig, 16 permet de régler automatiquement le f'lux des moteurs pour obtenir l'équilibre des tensions défini précédemment.
<Desc/Clms Page number 12>
L'enroulement P de l'excitation séparée de E/est branché aux bornes de l'interrupteur A du circuit des moteurs, par l'in- termédiaire d'un interrupteur bipolaire B. Si la tension déve- loppée par les moteurs n'équilibre pas la tension ? de la ligne, il s'établit dans l'enroulement Pun certain courant Id et l'ac- tion de l'excitatrice E est telle que' la différence entre la tension du réseau et la f.e,m. des moteurs devient nulle. En effet le circuit principal étant ouvert, le régime d'équilibre du système est obtenu lorsque le courant des moteurs Is est nul et un tel régime ne peut être obtenu que pour une tension nulle aux bornes de l'interrupteur A. Il est ainsi possible après une marche sur lierre de faire une reprise ou d'établir le freinage en récupération sans aucun à-coup.
Avec les dispositifs décrits, pendant le démarrage ou le freinage, le couple peut être ajusta à la valeur moyenne désirée au moyen d'une résistance réglable placée dans le cir- cuit P de l'excitation indépendante de E, la variation du couple en fonction de la vitesse dépendant seulement de la valeur des tensions appliquées à 1''enroulement P.
On voit l'intérêt procuré par ce mode de démarrage : outre celui qu'il présente par la suppression des résistances - intercalées pendant les couplages série-parallèle et parallèle, il en existe un autre, qui résulte de ce que le passage du série au couplage série-parallèle puis le passage du couplage couplage sérié-parallèle au couplage parallèle s'effectuent plus tard que lorsqu'on emploie le système rhéostatique. Il en résulte que le courant pris en ligne est en fin de compte diminué.
Dans le système rhéostatique pour monter en vitesse de N é N los moteurs de traction seront groupés en série-
4 parallèle. Si IN est l'intensité normale de démarrage par moteur, le courant de ligne sera 2 1 . Pour la même
N variation de vitesse dans le système actuel, les moteurs
<Desc/Clms Page number 13>
resteront groupés en série et l'intensité prise en linge variera de IN à 1,6 IN à la fin par exemple, la moyenne s'éta- blissant à 1,5 environ. Il en sera de même pour passer de
N à N.
Enfin d'analyse :la consommation en ligne pour un même effort accélérateur se trouve diminuée. Il est à considérer que le système rhéostatique par les variations dintensité n@- cessaire qui résultent du passage d'un cran au suivant ne permet pas de maintenir une accélération approximativement constante.
On peut en restant dans le cadre de l'invention, combiner ltaction obtenue par ce mode de récupération avec celle de l'air comprimé à l'aide d'un électro-valve commandé par le courant de récupération.
Le système peut sappliquer au démarrage d'un ou de deux moteurs. Dans le cas d'un seul moteura on peut prévoir celui-ci à un ou deux collecteurs.
Un même fonctionnement du système peut être également obtenu en faisant agir,convenablement lexcitatrice pilote sur l'enroulement shut sh de l'excitatrice principale E.
La fig. 17 montre un schéma de couplage pour deux moteurs de traction en application du système représenté à la fig. 3 et pour lequel le courant maximum est égal à 2 In - In étant le courant normal.
M et M sont les deux moteurs de traction.
1
E et E les excitatrices à trois enroulements corres-
1 pondent aux moteurs 1 1 et M2. f et f les excitatrices pilotes.
Ps et Ps les enroulements d'excitation série des
1 2 moteurs 1 et 9
P et P les enroulements d'excitation indépendante des moteurs 1M1 et 2M2 alimentés par les excitatrices E1 et E2.
<Desc/Clms Page number 14>
S et S les enroulements d'excitation série des excitatrices E et E ,
1 sh et sh les enroulements d'excitaiton shunt des
1 2 excitatrices E et E .
1 2 d1 et d 2 les enroulements d'excitation indépendante des excitatrices E et E .
1 2
R ,R , R .....R : résistances.
1 2 3 6
Rd : résistance de démarrage.
1, 2, 3.......22 : contacteurs.
RL1, RL2, RL:2 : contacteurs.
1 2 - 2 , Q et Q. : inverseurs de marche.
G11 et G22 : controllers pour la commande des moteurs, la figure 17bis montre quels contacteurs sont fermés pour diffé- rentes positions des controllers.
Le manipulaieur représenté sur la fig. 18 permet de commander les différentes opérations nécessaires à la marche du train, à savoir : -Gran C : repos
1 - Cran 1': marche avec les moteurs restant couplés en série sur les résistances de. démarrage, pour permettre les manoeuvres du train à faible vitesse.
- Cran 2' : démarrage automatique des moteurs avec couple réduit pour éviter le patinage lorsque les rails sont glissants.
- Cran 3' : démarrage automatique des moteurs avec le couple normal.
- Cran R' : freinage avec récupération.
- Crans AV et AR : marche avant et arrière du train.
Les coup correspondant aux crans l'et 2' seront examinés ultérieurement.
Les controllers G et G sont commandés par des servo- moteurs (voir fig. 19). Les conducteurs m et n du servo-moteur
<Desc/Clms Page number 15>
de G 1 et et 4 du serve-moteur de G2 peuvent être connectés au pôle + C du manipulateur.
Suivant que ou n sont reliés à ee pôle C ,le serve-moteur de G tourne dans un sens ou dans l'autre de même pour 9 , De plus 1 losqu'un de ces conducteurs est relié au pâle + 0, le serre-moteur ne peut tourner que d'un tour dans le sens choisi, ce qui provoque le déplacement des doigts du controller d'un cran au cran suivant, à ce moment le contreller est immobilisé. Le schéma particulier de ces servo- moteurs n'est pas représenté, il correspond à un type de couplage eonnu.
DEMARRAGE - Le doigt du manipulateur (fig. 18) est placé au cran 3' et le doigt de marche avant au cran AV.Le conducteur du serve-moteur de G2 est relié au pôle ¯ 0 par l'intermédiaire de 1". Le controller 2 G2 se déplaça du cran 0 au cran PM (prépa- ration de la marche). Les relais RL , les contacteurs 14-16-
2 18-20 ainsi que s2 e2 - f st2 - k g2 - h 1 et p2 q2 se fer- ment (fig. 17 et 17bis).
Puisque la différence de potentiel aux bornes de RL1 est nulle, par suite, le relai Ro (fig. 19) ne fornctionne pas. Le circuit 37-38 est fermé et le servo-moteur de Galimenté par déplace le doigt du controller G 2 du cran PM au cran M (marche). RL1 se ferme mécaniquement à l'aide d'une came portée par l'arbre de G . Les moteurs sont couplés en série avec toutes les résistances de démarrage. Mais le contacteur 7 (fig. 17) étant ouvert, le démarrage ne s'opère pas encore.
G étant à la position M, le circuit 37-45 est
2 fermé. Le courant pénètre par m et commande G1 qui vient occuper le cran 1, les moteurs de traction démarrent.
Le courant provenant de * C peut passer par 2" et arriver au servo-moteur de G1 par m, G1 occupe successivement les crans 2, 3, 4 ce qui provoque l'élimination successive des résistances de démarrage , puis le cran 5, les moteurs sont alors en série sans résistances- Finalement G1 occupe le cran 6
<Desc/Clms Page number 16>
lequel produit la fermeture du circuit des excitatrices/pilotes (f 1 et fse ferment) et la fermeture du circuit des enroulement shunt sh et sh2 de E1 et 1 , 2
Le moteur couple X (fig.
19 et 20) possède un couple moteur proportionnel à la vitesse du train, ce couple est équi- libre par un couple antagoniste (par exemple produit par un ressort spirale fixe sur l'arbre), de sorte que le moteur occupe des positions bien déterminées pour les différentes vitesses du train. Aussi longtemps que le doigt commande par le moteur couple Xne sera pas arrivé( en -,0, G1 restera au cran 6. Une fois parvenu en 0 le circuit 0-40-43 se ferme et G occupe les crans 7 et 8 pour la préparation de la marche en parallèle.
Au cran 9 les moteurs sont couplés en parallèle avec résistances dans le circuit de chaque moteur. En même temps les excitatrices E1 et E2 sont également couplées en parallèle. Une résistance o1 n1 (fig2. 17) est introduite dans le circuit de l'excitation indépendante de E et E . En 10 et 11 les résis-
1 2 tances de démarrage sont éliminées.'En 12, l'excitation indé- pendante de E -et ? est coupée.
G1 ne peut passer au cran 13 'que lorsque le moteur couple X sera parvenu en e, à cet instant l'excitation shunt de E1 et E2 est coupée, les moteurs fonctionnent sur leur carac- téristique.
MARCHE SUR L'ERRE - LE manipulateur est ramené à la position O1 (fig. 18). Le circuit 0-37-34-32-33 est coupé, par suite le relai H cesse de fonctionner et le circuit;+ 0-48 est fermé, d'où q relié à ¯ C par l'intermédiaire de 49, d'où. rotation de G en sens inversa de celui du démarrage jusqu'à ce qu'il vienne occuper la position Cr
Durant ce temps la vitesse diminue. Le moteur couple
<Desc/Clms Page number 17>
EMI17.1
oceupe une position comprise entre f et g. G étant au/0. Le circuit C-41-44 est fermée G1 est alimenté Paru et passe au cran 12. Lorsque X quittera @f pour se déplacer vers e le circuit 41-43 se fermera et G1 passera au cran 11, etc...
REPRISE - Si l'on vent effectuer une reprise on place le manipulateur en 3', l" est alimenté, on passe en PM. Mais H2 ne pourra venir en M que lorsque la différence de potentiel . aux bornes de Rl1 sera nulle. Sinon le circuit 37-38 est ouvert le relai X provoque le couplage des moteurs approprié à la vi- tesse du train à cet instant, on se retrouve , donc sur les caractéristiques de démarrage.
RECUPERATION - Etant en fonctionnement sur l'erre donc le mani-
EMI17.2
pulateur êtant en 0 1 (fig. 18) G en 0 et Gl à une position fonction de la vitesse (fig. 19),ce Le manipulateur est arrivé à la position R'. Le
EMI17.3
circuit 0-3" - z est fermé et G vient en 90Ro(prôparat10n récupération) Si G se trouve sur un des crans 1, 29 3e 4j 59 la ration n'est pas possible.
Par contre la récupération a lieu si G se trouve sur un des crans 6 à 13, dans ce cas
EMI17.4
les inducteurs séries des moteurs sont shuntés, les résistances des circuits shunt des rotatrices sont court-cireur Les enroulements indépendants d et d des régalatrices 2 et E sont en série avec les moteurs de fqqon à régler le flux des mateurs pour que lenr tension éqùilibre Cel)µdigjj8aU. cet instant le circuit 37-38/et le doigt du controller G vient occuper la position Roi Le circuit des excitatrices 1 1 et f 2 est fermé mais le sens du courant y est inverse par rapport à celui de la position marche . Par les circuits 41-4., 41-43, 41-42, Il redescend jusqu'au plot 6.
Lorsque le relai X parvient en 12 le circuit 41-36 se ferme, le relai A ouvre le circuit 37-34 et la récupération cesse tandis que G1 revient en O.
<Desc/Clms Page number 18>
Le circuit C, 48, 49, étant à nouveau ferme, G vient en 0.
Tout est donc prêt pour le prochain démarrage,
EMI18.1
EEMABQES - 1) Ia'"' - Ayant placé le manipulateur en position 1' et AR le courant passe par 8-39, le circuit 39- 46 est toujours ferma lorsque RL 101 est ouvert. G vient donc en 1, cette opération amène l'inverseur en marche AR.
EMI18.2
Le courant venant de C passe en z et ramène G au cran 0 : tout est prêt pour le démarrage.
EMI18.3
z) B31e du cran 1 -L mauipu 1 ateu Aussi long- temps que le doigt du manipulateur restera sur le cran l' le circuit + C-2" restera ouvert et le servp-moteur G ne sera pas alimenté le doigt du controller Grestera sur le cran 1.
.
Cela permet un déplacement du train pour des man-
EMI18.4
oeuvres de peu dtii..portance. 3)..$.c ..i-x' Lorsque l'on désire fonctionner à couple réduit, une résistance est introduite dans le circuit de l'excitation indépendante d1, d2 des excitatrices E1 et E2, pour réduire le courant d'excitation des enroulements Id1 et Id2, ce qui provoque une réduction correspondante du courant 1 des Moteurs de traction, ce qui réduit le couple moteur. Cette résistance U (fig. 20) peut
EMI18.5
être court-circuit do par le relai G alimenté par 4".
Dans tous les systèmes décrits jusqu'à présent l'excitatrice à trois enroulements est entraînée à vitesse constante. Le moteur shunt peut être supprimé, l'excitatrice est alors entraînée par l'essieu.
Les avantages sont alors les suivants :
1) Diminution des pertes dues au fonctionnement continu de ce moteur dans le cas de lignes à arrêts fréquents.
2) Réduction de l'Encombrement.
De plus la construction de petits moteurs shunt,. soumis à des variations brusques de tension présente quelques
<Desc/Clms Page number 19>
difficultés.
La vitesse de cette excitatrice peut ,aussi être proportionnelle à la vitesse du train,,
Le couple d'accélération est encore maintenu cons- tant pendant le démarrage, cest-à-dire que la loi I/N = cte,
N pour une tension d'alimentation des moteurs, peut encore être réalisée.
La loi vitesse-courant est donnée par la fig. 21,
Lors du démarrage de A en B le circuit extérieur de l'exci- tutrice de régulation 1 alimentant l'enroulement P dexcita- tion indépendante du moteur M est ouvert et cet enroulement est branché sur le réseau (figo 22) ou placé en srie avec le circuit du moteur M (figo 23).
On démarre de A en B dans le premier cas en moteur compound dans le deuxième cas en moteur série ordinaire.
En B ,les connexions de l'enroulement P sont modi- fiées ? est alors alimenté par 1 excitatrice à trois enroule- ments R.
Pour retrouver les conditions de fonctionnement décrites ci-dessus, il faut maintenir la droite de l'excita- tion indépendante parallèle à la partie droite de la carac- téristique à vide, c'est-à-dire qu'à chaque instant l'égalité k N @ r doit être satisfaite
N étant le nombre de tours par minute de l'excita- trice ; r,la résistance du circuit de l'inducteur shunt, devra donc varier proportionnellement à N.
Cela. est réalisé avec des résistances introduites dans le circuit de l'e@citation shunt,à l'aide d'un régulateur centifuge ou de relais traversés par le courant de l'excite,- trice pilote f pour laquelle on a : I = f (N).
<Desc / Clms Page number 1>
"ELECTRICAL EQUIPMENT, APPLICABLE TO ELECTRIC TRACTION VEHICLES. ALLOWS THE AUTOMATIC STARTING OF THE MOTORS AND ENSURES THE BRAKING BY
ENERGY RECOVERY ON THE LINE "
The motors usually used in electric traction are of the series excitation type, the speed-torque characteristic of which is self-regulating power. The starting of these is effected by progressive elimination of appropriate resistances, judiciously operated under the action of an intensity relay or by hand.
The line voltage is at every moment balanced by the ohmic drop in the resistance remaining intercalated and by the counter-electromotive bore developed by the motor. This force increases gradually with the speed communicated to the motor, while the flux of the inductors is practically maintained. constant within the low limits of variation of the absorbed current.
The balance of voltage-s at any time is given
<Desc / Clms Page number 2>
by the formula: U = RI ¯ KN @
It is conceivable to act on the flux rather than on the intercalated resistance, the decrease in flux determining the increase in speed: a shunt or compound winding motor, the excitation of which would be gradually and judiciously reduced. , would satisfy this mode of operation.
A flow reduced by half by successive degrees would increase the speed from single to double. Once this value is reached, the voltage applied to the motor could be doubled (by modification of the coupling, for example, with other identical motors) and returning to the initial flux, the speed would not be modified; again, the flux would be reduced to double the speed of the motor, from the value reached and so on until the moment when the motor, being under full voltage and reduced flux, would be brought to full speed and balanced by its torque x I (@ being the reduced flux and I the absorbed intensity) the resistive torque;
This is shown by the diagram shown in fig. 1 of the accompanying drawings.
The curves in solid lines, 1, '2, 3 represent the speeds of the motor as a function of the intensity absorbed. The motor being supplied successively, for example, under U, U and
42 U, the excitation flux being maintained in all cases at its constant value by independent excitation.
The curves in dotted lines 1 ', 2', 3 'which fix the same speed-intensity functions, relate to an excitation flux reduced in a certain proportion with respect to the initial fl @@.
By reducing said flux, the motor being supplied at U / 4, 1 'can be brought to coincide with 2, then go to 2 with power supply under voltage and with the initial flux.' Then by progressive de-excitation, we can bring it to coincide with 3, which will allow the supply under U.
<Desc / Clms Page number 3>
with again, initial flow, then by reducing this / flow, a new speed increase in 3 'will be determined.
In practice, reducing the flux to half of the normal value cannot be achieved because of the switching difficulties that normally sized motors would present when operating at reduced flux. We are therefore forced to limit this weakening of the field to a certain value represented, by way of example, by the curves 1 ', 2', 3 '. As a result, when will be at the operating point located at a on characteristic l 'and the supply voltage will go from U / 4 to U / 2 at the same time as the motor flow will resume its maximum value, the new operation will be located at b on characteristic 20 The intensity of the current absorbed will suddenly increase from the value I1 to the value I2, which is a drawback.
In order to overcome this drawback to a certain extent, the engines can be given the compound characteristic by adjono-! tion of a concordanto series winding The diagram in fig. 2 relates to this case and represents the curves: velocities as a function of intensities with full flux and with reduced flux. The shape of these curves is more plunging, the power supply at a higher voltage will be carried out with less variation in the intensity of the current absorbed: 1 to 1 In the systems defined above, whether it is a question of adjustment rheostatic or flux adjustment, the variable supply voltages at the motor terminals are obtained by coupling the motors in series, series parallel or parallel.
The passage from one to the other coupling determined by the observation of the absorbed intensity, stops automatically or not.
The present invention, the F. LEJEUNE system, relates to
<Desc / Clms Page number 4>
1) to ensure the automatic adjustment of the excitation of motors with independent or compound excitation during the starting of said motors, operated by modifying the flow thereof; 2) to carry out the automatic adjustment in question by ensuring a substantially constant accelerating torque within the limits permitted to have good engine switching and to: best meet the requirements for starting motor cars;
3) to allow the recovery on the power line, of the braking energy or of the energy due to the slope by reversibility of the system and within the same limits indicated above.
Obtaining a constant acceleration torque during the current absorbed starting amounts to achieving the constant speed law or 1 = cte for a constant motor supply voltage.
A first arrangement of the invention making it possible to achieve this law is that represented by FIG. 3. It is characterized by the use of an L exciter driven at constant speed, of the conventional type with three excitation windings: shunt sh, independent d and series S. FIG. 4 represents the no-load characteristic (curve 1 ") of this exciter E as a function of the total spore-turns of excitation. The initial part of this characteristic merges with the straight line 2" representing the @ voltage at the terminals of the shunt winding sh of this machine according to the ampere-turns of this shunt winding.
It is believed that in such a machine the ampere-turns of the S series winding must balance the independent inducement ampere-turns d to allow the machine to operate on its characteristic curve.
If AB represents the ampere-turns of the shunt excitation created
<Desc / Clms Page number 5>
by a voltage assumed to exist, a priori, at the terminals of this shunt winding and that BC represents the ampere-turns of the independent excitation, CB represents the antagonistic ampere-turns of the series excitation. Consequently, the intensities of the currents flowing through the independent d and series windings, S are proportional, CB represents them on different scales. If we call Id the current flowing in the independent excitation winding d and IS the current flowing in the series S excitation winding, we always have: Is / Id @ constant = k Winding 4 of l 'exciter 3 of FIG. 3 is supplied by a pilot exciter 1 input by the vehicle.
The S series bearing is traversed by the current of the motor M. The current Id is proportional to the speed of the vehicle, as Is = k, it will be the same for the current Is. We therefore have Id Is = qx N (q being a constant and N the speed of the vehicle), therefore q, the starting will take place at constant torque.
The equilibrium equation U = RI + KN # requires that for determined I and N, the flux adjusts to the desired value.
The voltage at the terminals of 1 exciter will be established at a value given on its characteristic such that the current delivered by the exciter and circulating in the independent excitation winding P of the motor M, corresponds to the establishment of this flux required by the equation of equilibrium. The value of will decrease as the speed increases. The engine will therefore start automatically at constant torque, regardless of engine saturation.
It can be seen that under the effect of the pilete f exciter actuated by the vehicle itself and by judiciously adjusting the excitation thereof, it is determined
<Desc / Clms Page number 6>
simultaneously, at all times, the reduction of the motor flux and the increase in intensity absorbed by the motor.
Let us suppose this arrangement applied to four motors, each motor having an exciter E, the voltage of the supply network being U. FIG. 5 represents the diagram of the currents absorbed by the motor during starting as a function of the speed of the motors. The four motors are first of all couples in series, the voltage applied to each of the motors is therefore @. The start of the start is obtained by inserting
4 - starting resistors. From me m, starting is operated at constant current and flux, by re-using the starting resistors.
In m the exciters E are supplied by the exciters
2 pilots f, the starting resistors are short-circuited, the starting continues automatically until n1 with constant I / Ns @. Finally, the motors are coupled in series-parallel, N l the supply voltage per motor becomes 11. The current absorbed by the motors is reduced from the value Ir to the value Il (fig. 5), by the play of the exciter E, by inserting a resistance in the circuit of the independent excitation of the exciter E (fig. . 3) and consequently the flow of the motors resumes its maximum value. The operating point changes to q, the value of the excitation current Id is the same as in m ..
2
From q2 to 11 the operation is automatic as in m n. In r the motors are coupled in parallel, the
2 1 1 supply voltage per motor becomes U. Once again the absorbed current is reduced from the value Ir to the value I1 (fig. 5) by the set of the exciter E, inserting a new resistor in the circuit of the independent excitation d of the exciter E (fig. 3), and consequently the flow of the motors returns to its maximum value. The operating point changes to t, the value of the excitation current Id is then the same as in m22 and q. From t 2 2 2
<Desc / Clms Page number 7>
in u, the operation is automatic.
The characteristics of the excitation winding? of the motor 11 are provided so that in u 2 the current is zero. The action of the exciter E is then removed and operation continues according to u2 v2, according to the series characteristic of the motors.
2 2
FIG. 5 also shows the law of variation of the torque as a function of the speed (curve A H I). The regulation of the excitation of the pilot exciter f is carried out so that the value of the torque in A is slightly lower than the slipping torque, the starting will take place with practically constant acceleration and consequently in the minimum time.
This arrangement according to FIG. 3 can be used for recovery. The pilot exciter f is put back into service after the connections of the independent excitation d have been reversed, the operating point changes to v '(fig. 5). The motors being coupled in parallel,
2 operation takes place according to the characteristic v @ 2 t '2'
2 2 by the effect of the current drawn on the line, the speed. decrease, which produces an increase in the flow and a decrease in the output intensity. In 5 '2' the motors are coupled in series -parallel., And operate under the voltage U, a
2 resistance of the excitation circuit, ± is short-circuited and operation continues according to q '.
In q 'the engines
2 2 2 are coupled in series and the operation ends according to p2 m '2. The excitatin current Id supplied by the pilot exciters! gradually decreases with speed to satisfy the Id / N = cte relation. The braking torque supplied by the motors will itself be constant (line A'F'I 'in fig. 5).
The system thus produced is stable and not very sensitive to sudden variations in line voltage. A sudden increase in this, for example, tends to increase the current absorbed by the traction motors, but the voltage at the terminals of the exciter E rises, which determines the strengthening of the
<Desc / Clms Page number 8>
flow of the motors and thus opposes the excessively marked increase in intensity.
It should be noted that with the device which has just been described and which is shown schematically in FIG. 3, it is necessary to make the motors operate with half of their value: normal flow for a current equal to twice the current normal, which may in some cases present some difficulties from a switching point of view. It is then necessary to limit the maximum motor current to a value less than 2 In - In being the normal current corresponding to point m1 in fig. 5 - compatible with good switching.
The device of FIG. 3 achieves this result. The diagram in fig. 5 shows that if, during starting, we want to limit the maximum motor current to the value I3, it suffices when the characteristic m n is reached at n, to supply the excitation winding independently.
2 1 dante d of the exciter E under constant tension by removing the connection with 1 = pilot exciter ±. The motor speed rises from n to r at constant current. We will operate
2 2 in the same way on the characteristic q 2 r 1 to obtain an operation at constant intensity from v to s.
In the example of
2 2 fig. 5 we took I3 = 1.6 1
The device shown in FIG. 6 allows automatic limitation of the motor current to such a suitable value. The current is always adjusted by an E exciter with three excitation windings.
The series winding S is still traversed by the motor current, but the independent excitation winding d is supplied by two opposing voltages: that of the traction network of value U and that of the exciter 1 it, - even*
To vary the speed of the train from 1 to 2
<Desc / Clms Page number 9>
for example, the flux will be reduced by half: and the excitation current Ie of the motor will vary according to the curve of FIG. 7 which results from the magnetization curve of the motor.
The voltage U of the exciter E will vary followed the same law
E since UE = r le (r being the resistance of the winding P).
If we plot as a function of the speed the curve of the voltage UE and the voltage of the network U (fig. 8), the current Id in the independent winding d of the exciter E will be given by the difference between the two voltages U and UE, divided by the resistance of the winding d. We will thus obtain the curve giving the relation Id = f (il) = k 'Is.
By a judicious choice of the values of the two voltages, it is possible to obtain a family of curves such as those indicated in FIG. 9.
For a given ratio between the current at. half flux and full flux current, there is a definite relation between the voltages U and U.
E
This relation can lead to a relatively low excitation current of the motor and to a fairly low wire size on the appliances. When there are several traction motors, this drawback is easily avoided by connecting the excitatriees E of the different motors, in series, which divides the excitation voltage of each motor by the number of motors; it can moreover be reduced in greater proportions by means of an adjustable potentiometer which makes it possible to modify the law of variation of the current 1 of the motors. Fig. 10 shows, by way of example, the assembly of the system with two motors and supply of the windings d and d2 of the exciters E1 and E2 by potentiometer.
Finally, it is possible to use an auxiliary source (generator driven by an auxiliary group or accumulator battery) which has the advantage of making the current Is independent of the voltage variations of the network.
<Desc / Clms Page number 10>
The average value of the traction motor torque can thus be kept equal to the normal value corresponding to the normal current of Is and to the normal flux, between the speed limits considered, the starting is thus as fast as in rheostatic starting. ordinary. The law is not strictly carried out at every moment of start-up, but only in average value. The value of the motor torque 0 as a function of the speed N has the appearance shown in figure 11.
The law of variation of the torque C as a function of the speed N, thus obtained is more favorable for the switching of the motor than that which one would have by keeping constant because for a speed 2 N the intensity of the current is N clearly less than 2 In. At intermediate speeds, the current value is higher than that corresponding to Is / N = cte. But this is without inconvenience, because at these speeds switching is not difficult.
The reduction in the value of the torque for high speeds has an important advantage from the point of view of slippage and thus we find the characteristic of the series motor, the torque of which decreases with increasing speed. In addition, the change from series coupling @@ series-parallel coupling, or from series-parallel coupling to parallel coupling of motors can thus be done at a less, precise speed, the motor current not increasing noticeably despite an increase in speed. quite considerable.
This device can be further improved by providing in the circuit of the independent excitation d of the exciter E a generator f driven at a speed proportional to that of the vehicle and whose voltage Uf is added to that U of the exciter E itself (fig. 12).
This auxiliary generator f is provided with two excitation windings: one shunt y,
<Desc / Clms Page number 11>
the other z supplies constant voltage. The voltage U / f of the exciter 1 varies with the speed following the curve shown in fig. 13; one can also obtain various characteristics shown by figs 14 and 15. These characteristics can be adjusted within very wide limits by a judicious choice of the voltages UE, Uf and of the voltage supplied by the potentiometer of the fig. 10.
It can be seen that it is possible with this system to obtain a part of characteristic similar to that of a motor with compound excitation and to have a limited no-load speed.
This combination has the advantage of making the value of the motor current less sensitive to variations in the voltage of the network, in fact the auxiliary generator f being separately excited by the network, its voltage varies in the same direction and even proportionally if the machine is expected to be unsaturated. As this generator ± is connected in opposition to the network, the increase in its electromotive force greatly attenuates the variation of the current Id when the voltage U of the network varies.
The different devices represented by fig. 6, 10 and 12 also allow regenerative braking to be carried out, it suffices to reverse the supply connections for the winding d of the excitation independent of the exciter E.
In all the arrangements described to illustrate the invention, when it is desired to switch from normal operation to operation with recovery, the motors are first disconnected from the network and the exciter is put back into service. E for the new running conditions. However, the motors can only be reconnected to the power supply network when the emf of the motors balances the network voltage. The system shown in FIG. 16 makes it possible to automatically adjust the flow of the motors to obtain the balance of voltages defined above.
<Desc / Clms Page number 12>
The winding P of the excitation separated from E / is connected to the terminals of switch A of the motor circuit, via a two-pole switch B. If the voltage developed by the motors is not not balance the tension? of the line, there is established in the winding Pun a certain current Id and the action of the exciter E is such that 'the difference between the voltage of the network and the f.e, m. of motors becomes zero. Indeed, the main circuit being open, the equilibrium regime of the system is obtained when the current of the motors Is is zero and such a regime can only be obtained for a zero voltage at the terminals of the switch A. It is thus possible after a walk on ivy to make a recovery or to establish the braking in regeneration without any jerk.
With the devices described, during starting or braking, the torque can be adjusted to the desired average value by means of an adjustable resistor placed in the circuit P of the independent excitation of E, the variation of the torque according to of the speed depending only on the value of the voltages applied to the winding P.
We can see the advantage provided by this starting mode: in addition to that which it presents by the elimination of resistors - interposed during series-parallel and parallel couplings, there is another, which results from the fact that the passage from series to series-parallel coupling and then the passage from serial-parallel coupling to parallel coupling is effected later than when using the rheostatic system. As a result, the current taken in line is ultimately reduced.
In the rheostatic system to increase the speed of N é N, the traction motors will be grouped in series.
4 parallel. If IN is the normal starting current per motor, the line current will be 2 1. For the same
N speed variation in the current system, the motors
<Desc / Clms Page number 13>
will remain grouped in series and the intensity taken in line will vary from IN to 1.6 IN at the end for example, the average being approximately 1.5. It will be the same to pass from
Nope.
Finally, analysis: online consumption for the same accelerating effort is reduced. It should be considered that the rheostatic system by the necessary variations of intensity which result from the passage from one notch to the next does not make it possible to maintain an approximately constant acceleration.
It is possible, while remaining within the scope of the invention, to combine the action obtained by this recovery mode with that of the compressed air using an electro-valve controlled by the recovery current.
The system can be applied when starting one or two engines. In the case of a single engine, this can be provided with one or two collectors.
The same operation of the system can also be obtained by causing the pilot exciter to act, suitably on the shut sh winding of the main exciter E.
Fig. 17 shows a coupling diagram for two traction motors in application of the system shown in FIG. 3 and for which the maximum current is equal to 2 In - In being the normal current.
M and M are the two traction motors.
1
E and E the corresponding three-winding exciters
1 spawn to engines 1 1 and M2. f and f the pilot exciters.
Ps and Ps the series excitation windings of
1 2 motors 1 and 9
P and P the independent excitation windings of the motors 1M1 and 2M2 supplied by the exciters E1 and E2.
<Desc / Clms Page number 14>
S and S the series excitation windings of the E and E exciters,
1 sh and sh the shunt excitation windings of the
1 2 exciters E and E.
1 2 d1 and d 2 the independent excitation windings of the E and E exciters.
1 2
R, R, R ..... R: resistances.
1 2 3 6
Rd: starting resistance.
1, 2, 3 ....... 22: contactors.
RL1, RL2, RL: 2: contactors.
1 2 - 2, Q and Q.: reversers.
G11 and G22: controllers for controlling the motors, figure 17bis shows which contactors are closed for different positions of the controllers.
The manipulaieur shown in FIG. 18 is used to control the various operations necessary for the train to run, namely: -Gran C: rest
1 - Step 1 ': operation with the motors remaining coupled in series on the resistors. starting, to allow the train to be operated at low speed.
- Notch 2 ': automatic starting of the motors with reduced torque to prevent slipping when the rails are slippery.
- Notch 3 ': automatic starting of the motors with normal torque.
- Notch R ': braking with regeneration.
- Front and rear notches: forward and reverse gear.
The moves corresponding to the notches 1 and 2 'will be examined later.
Controllers G and G are controlled by servo motors (see fig. 19). The m and n conductors of the servo motor
<Desc / Clms Page number 15>
of G 1 and and 4 of the servomotor of G2 can be connected to the + C pole of the manipulator.
Depending on whether or n are connected to the pole C, the servomotor of G turns in one direction or the other in the same way for 9, Moreover 1 when one of these conductors is connected to the pale + 0, the clamp The motor can only turn one turn in the chosen direction, which causes the controller fingers to move from one notch to the next notch, at which time the controller is immobilized. The particular diagram of these servomotors is not shown, it corresponds to a known type of coupling.
STARTING - The manipulator finger (fig. 18) is placed at notch 3 'and the forward gear finger at FWD notch. The driver of the servomotor of G2 is connected to pole ¯ 0 by means of 1 ". controller 2 G2 moved from notch 0 to notch PM (preparation for operation). RL relays, contactors 14-16-
2 18-20 as well as s2 e2 - f st2 - k g2 - h 1 and p2 q2 close (fig. 17 and 17bis).
Since the potential difference across RL1 is zero, then relay Ro (fig. 19) does not operate. Circuit 37-38 is closed and the Galimenté par servomotor moves the finger of controller G 2 from notch PM to notch M (on). RL1 closes mechanically using a cam carried by the shaft of G. The motors are coupled in series with all starting resistors. However, with contactor 7 (fig. 17) open, starting does not yet take place.
G being at position M, circuit 37-45 is
2 closed. The current enters by m and command G1 which comes to occupy notch 1, the traction motors start.
The current coming from * C can pass through 2 "and reach the servo-motor of G1 by m, G1 successively occupies notches 2, 3, 4 which causes the successive elimination of the starting resistors, then notch 5, them motors are then in series without resistors - Finally G1 occupies notch 6
<Desc / Clms Page number 16>
which produces the closing of the circuit of the exciters / pilots (f 1 and fse close) and the closing of the circuit of the shunt windings sh and sh2 of E1 and 1, 2
The X torque motor (fig.
19 and 20) has a motor torque proportional to the speed of the train, this torque is balanced by an antagonistic torque (for example produced by a spiral spring fixed on the shaft), so that the motor occupies well-determined positions for the different train speeds. As long as the finger controlled by the torque motor X has not arrived (in -, 0, G1 will remain at step 6. Once at 0, circuit 0-40-43 closes and G occupies notches 7 and 8 for preparation for parallel walking.
At step 9 the motors are coupled in parallel with resistors in the circuit of each motor. At the same time the exciters E1 and E2 are also coupled in parallel. A resistor o1 n1 (fig2. 17) is introduced into the circuit of the independent excitation of E and E. In 10 and 11 the resistance
1 2 starting tances are eliminated. In 12, the independent excitation of E -et? is cut.
G1 can only go to notch 13 'when the torque motor X has reached e, at this moment the shunt excitation of E1 and E2 is cut off, the motors operate according to their characteristics.
RUN ON THE ERROR - THE remote is returned to the O1 position (fig. 18). Circuit 0-37-34-32-33 is cut, consequently relay H stops working and the circuit; + 0-48 is closed, hence q connected to ¯ C via 49, d ' or. rotation of G in the opposite direction to that of starting until it comes to occupy position Cr
During this time the speed decreases. The torque motor
<Desc / Clms Page number 17>
EMI17.1
oceups a position between f and g. G being at / 0. Circuit C-41-44 is closed G1 is powered Paru and goes to notch 12. When X leaves @f to move towards e, circuit 41-43 will close and G1 will go to notch 11, etc ...
RECOVERY - If we can carry out a recovery we place the manipulator at 3 ', l "is powered, we go to PM. But H2 can only come to M when the potential difference across Rl1 is zero. Otherwise. circuit 37-38 is open relay X causes coupling of the motors appropriate to the speed of the train at this moment, so we are back to the starting characteristics.
RECOVERY - Being in operation on the errand therefore the handling
EMI17.2
pulator being in 0 1 (fig. 18) G in 0 and Gl at a position depending on the speed (fig. 19), this The manipulator has reached position R '. The
EMI17.3
0-3 "- z circuit is closed and G comes to 90Ro (recuperation prôparat10n) If G is on one of the notches 1, 29 3rd 4j 59 the ration is not possible.
On the other hand, the recovery takes place if G is on one of the notches 6 to 13, in this case
EMI17.4
the series inductors of the motors are shunted, the resistances of the shunt circuits of the rotators are short-shine The independent windings d and d of the regulators 2 and E are in series with the fqqon motors to adjust the flux of the mators so that the voltage is equal to Cel ) µdigjj8aU. this moment the circuit 37-38 / and the finger of the controller G comes to occupy the King position. The circuit of the exciters 1 1 and f 2 is closed but the direction of the current is opposite there compared to that of the on position. Via circuits 41-4., 41-43, 41-42, it goes down to pin 6.
When relay X reaches 12, circuit 41-36 closes, relay A opens circuit 37-34 and recovery ceases while G1 returns to O.
<Desc / Clms Page number 18>
The circuit C, 48, 49, being closed again, G comes to 0.
Everything is therefore ready for the next start,
EMI18.1
EEMABQES - 1) Ia '"' - Having placed the manipulator in position 1 'and AR the current passes through 8-39, circuit 39- 46 is always closed when RL 101 is open. G therefore comes to 1, this operation brings the inverter in reverse.
EMI18.2
The current coming from C passes through z and brings G back to step 0: everything is ready for starting.
EMI18.3
z) B31e of step 1 -L mauipu 1 ateu As long as the manipulator finger remains on the notch, the + C-2 "circuit will remain open and the servp-motor G will not be supplied with the Grestera controller finger on notch 1.
.
This allows the train to be moved for man-
EMI18.4
works of little importance. 3) .. $. C ..ix 'When it is desired to operate at reduced torque, a resistor is introduced into the circuit of the independent excitation d1, d2 of the exciters E1 and E2, to reduce the excitation current of the windings Id1 and Id2, which causes a corresponding reduction in the current 1 of the traction motors, which reduces the motor torque. This resistance U (fig. 20) can
EMI18.5
be short-circuited do by relay G supplied by 4 ".
In all the systems described so far, the three-winding exciter is driven at constant speed. The shunt motor can be omitted, the exciter is then driven by the axle.
The advantages are then the following:
1) Reduction of losses due to the continuous operation of this motor in the case of lines with frequent stops.
2) Reduction of congestion.
In addition, the construction of small shunt motors. subjected to sudden voltage variations presents some
<Desc / Clms Page number 19>
difficulties.
The speed of this exciter can also be proportional to the speed of the train,
The acceleration torque is still kept constant during starting, ie the I / N law = cte,
N for a supply voltage of the motors, can still be realized.
The speed-current law is given by fig. 21,
When starting from A to B, the external circuit of the regulation exciter 1 supplying the P winding with independent excitation of the motor M is open and this winding is connected to the network (figo 22) or placed in series with the motor circuit M (fig. 23).
We start from A to B in the first case as a compound motor and in the second case as an ordinary series motor.
In B, are the connections of the winding P changed? is then supplied by 1 exciter with three windings R.
To find the operating conditions described above, it is necessary to keep the line of the independent excitation parallel to the straight part of the no-load characteristic, that is to say that at each instant the equality k N @ r must be satisfied
N being the number of revolutions per minute of the exciter; r, the resistance of the shunt inductor circuit, must therefore vary proportionally to N.
That. is made with resistances introduced into the circuit of the e @ citation shunt, using a centifuge regulator or relays through which the exciter current passes, - pilot trice f for which we have: I = f (NOT).