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BREVET d' INVENTION
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" PERFECTIOJ5JNJ!MENTS AUX GIiOUPE9 ELECTR011ECANIQUES. fi
L'invention est relative aux groupes électromécaniques compre- nant une métadyne génératrice entraînée mécaniquement et en liaison avec une bat- terie d'accumulateurs-
Une'application avantageuse de la présente invention peut 8tre faite à un système de traction diesel-électrique dans lequel le circuit secondai- re d'une métadyne génératrice alimente les moteurs de traction} la charge de celle-oi varie de façon appréciable et il est désirable que le moteur diesel tourne à vitesse à peu près constante au maximum de la vitesse admissible pendant qu'il fournit les pointes nécessaires- L'objet principal de l'invention est de réaliser un dispositif grâce auquel le moteur fournit une puissance approximati-
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venant
constante pendant que sa vitesse est également maintenue constante dans l'intervalle de deux/limites prédéterminées, une batterie d'accumulateurs four- nissant le complément de puissance nécessaire pendant les surcharges et absor- bant le surplus de puissance produite pendant les périodes de charge réduite*
Une métadyne transformatrice comprend un induit analogue à celui des dynamos à courant continu! elle est entraînée à vitesse constante et, dans sa forme la plus simple, porte deux paires de balais disposées à angle droit- Le courant est fourni à une paire et produit un flux créant une force électro-motrice entre les balais de la deuxième paire de balais entre lesquels est relié le circuit d'utilisation.
Le circuit primaire étant alimenté par une source de courants à voltage substantiellement constant, un courant d'intensité constante parcourt le circuit d'utilisation. Dans une métadyne transformatrice les couples moteur et résistant sont égaux et opposés. Afin, toutefois, que la machine fonctionne en génératrice l'égalité de ces couples est rompue par l'ad- jonction d'un enroulement de champ appelé "enroulement variateur primaire" dis- posé pour produire un flux suivant l'axe des balais primaires et de marne sens que le flux créé par le courant primaire. L'effet de cet enroulement est de réduire l'importance du courant primaire,ce qui réduit le couple moteur de la métadyne , la puissance complémentaire étant fournie par l'arbre.
Suivant l'invention, un moteur entratne une métadyne dont le secondaire alimente un circuit de charge variable, les bornes d'une batterie étant connectées aux balais primaires et un enroulement de champ étant prévu, produisant unecomposante de flux dans l'axe du flux primaire, l'excitation de cet anroulement étant réglé de telle sorte que la charge du moteur est qainte- nue entre deux limites choisies. üne dynamo régulatrice, accouplée à la métadyne, est reliée à la batterie à travers 1'enroulement variateur primaire de la métadyne, disposé pour produire la composante de flux en ligne avec les balais primaires et la force électromctrice de cette dynamo est en opposition avec celle de la batte- rie.
Ordinairement, avec une telle disposition, un régulateur n'est point né- cessaire sur le moteur.
En variante, 1'enroulement variateur peut être connecta aux bornes de la batterie tampon ou d'une batterie additionnelle! dans ce cas, un régulateur doit être prévu sur le moteur.
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Il peut être également recommandable d'employer deux enroule- ments variateurs, un excité par la dynamo régulatrice, l'autre par le courant d'une batterie; un tel arrangement dispense encore de l'emploi d'un régulateur.
Le terne "axe des balais primaires" employé dans le texte veut dire axe de commutation primaire ou axe du flux produit par le courant primaire et la signification correspondante est donnée à l'expression "axe des balais secondaires", L'expression "axe des balais" est employée pour la commodité des à diagrammes*
La figure 1 donne le schéma des connexions électriques suivant l'invention, d'une métadyne génératrice alimentant trois moteurs électriques et la figure 2 est le graphique représentatif de son fonctionnement*
La figure 3 donne une forme modifiée de l'installation dans la- quelle les moteurs sont connectés à la métadyne suivant la disposition dite "en
8".
La figure 4 montre un arrangement de détail pour éviter la sur- charge de la batterie* Enfin,àla figure 5 est représentée une modification de la dis- position figure 1, dans laquelle l'enroulement régulateur primaire, au lieu d'tre disposé dans l'axe des balais primaires,est disposé obliquement par rap- port à cet axe-
A la figure 1, les balais primaires sont en A et C et les balais secondaires en B et D. Le circuit secondaire alimente trois moteurs M1, M2, M3.
L'enroulement variateur primaire PVW produit un flux de marne axe que celui produit par le courant primaire mais de sens opposé, ce qui a pour effet de réduire la couple moteur et d'amener la métadyne à fonctionner en génératrice* La batterie d'accumulateurs SB est reliée au bornes des balais primaires A et C: en parallèle avec elle est la dynamo régulatrice R en série avec un second enroulement varia- teur primaire dénommé "enroulement régulateur'. La dyname régulatrice R peut être à enroulement shunt ou âtre excitée séparément, elle est accouplée mécaniquement à la métadyne et sa force électromotrice est en opposition avec la tension aux bor- nes de la batterie.
L'excitation de la régulatrice R est réglée de telle sorte qu'à la vitesse de régime du groupe, la force électromotrice qu'elle orée est $gale et opposés à la tension aux bornes de la batterie et qu'aucun courant ne traverse l'enroulement régulateur PRW. Dans des conditions normales de fonction-
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nement, le flux primaire est produit par l'enroulement variateur primaire PVW lequel flux est, en général, augmenté de l'appoint d'un courant de faible im- portance en provenance de la batterie SB.
Lorsque la charge des moteurs tombe, il y a une c@ute corrélative de celle du moteur diesel dont la vitesse tend à monter* Dans ces conditions la force électromotrice de la dynamo régulatrice R devient supérieure à la tension aux bornes de la batterie SB qui se trouve char- gée par la dynamo*
Ainsi qu'il l'est expliqué plus haut, ce courant de charge, par son action sur l'enroulement variateur primaire, a pour effet de réduire le courant primaire de la métadyne et mème de le changer de sens, la métadyne char- geant alors la batterie-
Lorsqu'il n'y a pas d'enroulement variateur PVW constamment excité, l'excitation de la dynamo régulatrice doit être réglée de telle sorte qu'à la vitesse choisie un courant traverse encore l'enroulement PRW permettant à la métadyne de fonctionner en génératrice,
La disposition décrite peut être insuffisante pour maintenir rigoureusement la vitesse à la valeur choisie, mais il suffit que la vitesse du moteur diesel soit maintenue dans des limites acceptables-,
Un cas particulier à considérer est selui dans lequel les moteurs M sont au repos, les balais B et D étant alors pratiquement courtcircuités, ce qui est le cas quand la locomotive est stationnaire! alors la métadyne fonction- ne comme une génératrice débitant du courart des balais primaires à la batterie BB, l'excitation, dans ce cas, se fait par le courant secondaire combiné avec l'effet de l'enroulement variateur SVW s'il est utilisé.
Le freinage en récupération peut se faire aisément par la dis- position décrite* A cet effet, le courant et le flux secondaires doivent être maintenus dans la marne direction en renversant les connexions aux induite ou aux inducteurs des moteurs; le sens du courant primaire se trouve automatique- ment renversé; ceci est nécessaire afin que la force électromotrice secondaire de la métadyne génératrice s'oppose à celle créée par les moteurs*
A la figure 1, SVW est un enroulement additionnel au stator, disposé en ligne avec l'axe des balais secondaires et convenablement excise; son rôle est de faire varier l'importance du courant secondaire et il a pour effet de faire varier le rapport entre les couples moteur et résistant.
Il
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est à remarquer que la dynamo régulatrice agit comme régulateur de vitesse et dispense ainsi de l'équipement mécanique usuel. Dans le cas d'un train, le con- ducteur manoeuvre un contrôleur ayant des crans correspondants à des valeurs diverses de courant de champ et d'induit, chaque cran pouvant en outre corres- pondre à un degré d'injection déterminé du combustible et à une puissance don- nés.
La dynamo régulatrice agit pour maintenir la vitesse substantiellement égale à la vitesse choisie en ajustant la charge du moteur diesel* Cet ajuste- ment est effectué soit en fournissant l'excédent de puissance à la batterie, soit en lui demandant le complément d'énergie nécessaires
Dans la gravure 8 qui montre graphiquement le fonctionnement de l'installation, le courant et la puissance fournis (KW) sont en ordonnées et le voltage secondaire en abscisses* La ligne droite ab représente la caracté- ristique du courant de la métadyne correspondant aux positions de la manette du contrôleur! la parabole ohdb représente la puissance absorbée par les mo- teurs; XX' étant la puissance constante fournie par le moteur diesel.
Prenant la ligne XX' comme axe des abscisses, les ordonnées de la parabole, dans sa partie située au-dessous de cette ligie, représentent la puissance fournie à la batterie et, dans sa partie au-dessus de cette ligne. les ordonnées représentent la puissance fournie par la batterie; cb représente la caractéristique de la métadyne pour une autre position de la manette du con- trbleur pendant que la parabole ogb correspond@ la courba de puissance corres- pondante.
La figure 3 montre une disposition où deux moteurs M1 et M2 sont reliés à la métadyne suivant la connexion dite en 8, c'est-à-dire qu'ils sont chacun reliés à la fois à un balai primaire et à un balai secondaire, les dis- positions de la dynamo régulatrice et de la batterie restant les mêmes. L'en- roulement variateur primaire PVW est encore représenté alimenté par le circuit primaire.
Afin de permettre la réduction ou l'arrêt de la charge de la batterie quand son voltage atteint une limite donnée, un relais dépendant de ce voltage peut âtre disposé sur le moteur diesel pour régler gon infection* un tel re- lait, comme montré figure 4, consiste an un moteur électrique T connecté aux bornes de la batterie à travers une résistance r limitant le courant, le cou- ple du moteur étant proportionnel à la valeur du voltage.
Dans certains cas, il est désirable, afin d'obtenir les résul-
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