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MEMOIRE D E S C R I P T I F déposé à l'appui d'une demande de BREVET d INVENTION GENERATRICE A COURANT CONTINU A DEUX VOLTAGES , L'UN VARIABLE, l'AUTRE CONSTANT.
L'invention ast relative à une génératrice électrique à courant continu pouvant alimenter deux charges : l'une ,la ch@rge principale, exigeant une alimentation sous voltage variable et l'autre, la charge supplémentaire , exigeant 'une alimentation sous voltage constant*
Une locomotive diesel électrique est un exemple typique d'une installation utilisant avec avantage une telle génératrices les moteurs de traction constituent la charge principale exigeant un voltage continuellement variable avec la vitesse du train alors que les machines auxiliaires, telles que les groupes compresseurs, la batterie, les résistances de chauffage demandent à fonctionner sous voltage constant* Dams l'état actuel des choses, il est fait emploi de deux génératrices distinctes une génératrice principale, qui,
avec
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un réglage du champ convenable, alimente les moteurs de traction, et une géné- ratrice auxiliaire qui alimente sous tension constante les machines auxiliaires-
Suivant la présente invention une seule génératrice est employée qui accomplit les deux services d'une façon simple et économique et avec un poids réduit- Cette génératrice est une métadyne pourvue d'enroulements spéciaux
Dans une métadyne le courant primaire du rotor s'ajuste automa- tiquement pour créer par ses ampères-tours, combinés avec les éventuels ampères- tours du stator, un flux appelé flux primaire qui induit une force électromotri- ce entre les balais secondaires de la valeur exactement nécessaire pour fournir le voltage exigé par la charge principale* Lorsque les conditions de marche varient,
le voltage secondaire varie également et le courant primaire ajuste sa valeur continuellement- Si les balais primaires sont connectés à uns source auxiliaire, appelée source primaire, à voltage substantiellement constant, un courant primaire 1'l traversera la source auxiliaire.
Si une charge supplémentaire est ensuite reliée aux balais pri- maires de la métadyne, un courant Is, exigé par cette charge supplémentaire sera :roumi par cette source auxiliaire supplémentaire car la métadyne ne peut modifier son courant primaire, le flux primaire étant complètement défini par le voltage secondaire*
Suivant l'invention,
le courant supplémentaire Is exigé par la charge supplémentaire est fourni par la métadyne et non par la source primaire et oe résultat est obtenu en prévoyant un deuxième enroulement spécial de stator 8 sur la métadyne qui compense substantiellement les ampères-tours primaires du rotor créés par le curant qui trakerse cet enroulement spécial de stator S et en disposant les connexions de telle sorte que le courant Is de la charge sup- plémentaire traverse l'enroulement spécial S alors que le courant I'lne le traverse pas- Quand l'enroulement spécial S n'existe pas, le flux primaire exige les ampères-tours créés par le courant I'l;
lorsque le courant Is traver- se l'enroulement S, des ampères-tours antagonistes sont créés dans la direction du flux primaire et le courant primaire de rotor s'accroît par l'effest du cou- rant Is en vue de compenser les ampères-tours antagonistes et de créer les am- pères-tours nécessaires pour le flux primaire.
Ainsi la métadyne génératrice @ peut eventuellement fournir le courant supplémentaire et le courant primaire du rotor de la métadyne Il résulte de deux composantes une première I'l que l'on
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peut appeler "composante magnétisante" et une seconde composante Is que l'on peut appeler "composante supplémentaire" ,la première composante seule traver- sant la source primaire-
Les dessins annexés donnant plusieurs dispositions déduites de l'application de l'invention- La fig-1 donne l'arrangement général, la source primaire n'étant point figurée pour des fins de généralité! dans la fig.2, la source primaire est une petite génératrice entraînée par le marne arbre que la métadyne génératrice principale;
la fig.3 montre une batterie utilisée comme source primaire et donne le schéma d'un arrangement particulier des enroule- ments de stator! la fig.4 donne plusieurs autres perfectionnements dans la dis- position des enroulements de stator en vue de réduire l'importance de la sour- ce primaire) la fig.5 illustre une disposition permettant la recharge facile de la batterie;
enfin la fig.6 est relative à l'application de la présente in- vention en combinaison avec une disposition particulière pour locomotives Diesel électriques*
Se référant figure 1, on voit la métadyne 1 dont les balais pri- maires a et ± sont connectés aux bornes 10 et 11 de la source primaire à cou- rant continu à voltage essentiellement constant et dont les balais secondaires b et .9. alimentent en courant à voltage variable les moteurs 2 et 3 qui consti- tuent la charge principale* La charge supplémentaire est indiquée par la résis- tance 4 et le moteur 5.
Le courant Ig fourni à la charge supplémentaire tra- verse l'enroulement de stator 6 qui compense substantiellement les ampères- tours primaires du rotor créés par le courant Supplémentaire Is; ce dernier n'a donc aucune relation avec les ampères-tours dus au courant magnétisant I'l fourni par la source primaire dont la ligne 10-11 est montrée reliée directe- ment aux balais primaires a et c. La charge supplémentaire peut 'être mise en circuit ou hors circuit sans que les ampères-tours résultants de la métadyne en soient affectés et partant sans que les valeurs du voltage primaire et du voltage secondaire en soient affectées aussi.
La valeur du courant secondaire est déterminée par les ampères-tours de l'enroulement variateur secondaire 12, ayant son axe magnétique dans la direction de l'axe de commutation des balais secondaires b et .9. et leoourant magnétisant primaire I'l est ramené à la va- leur désirée au moyen de l'enroulement variateur primaire 7 dont l'axe magnéti- que est dans la direction de l'axe de commutation des balais primaires a et c et qui est connecté aux balais primaires et secondaires à travers les résis- --IL
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tances 8, 9, 13 et 14.
L'enroulement variateur secondaire 12 et l'enroulement variateur primaire 7 ne sont pas représentés dans les autres figures pour des raisons de simplicité-
L'énergie absorbée par la charge supplémentaire étant fournie par la métadyne génératrice principale, quand la présente invention est appliquée, la source primaire peut être très faible et dans certains cas elle peut être constituée par une petite génératrice entraînée par le même arbre que la méta- dyne- La fig-8 se réfère à ce cas, la source primaire 16 étant une petite dyna- -mo shunt. Le courant supplémentaire fourni à la charge supplémentaire 4, 5,15 traverse l'enroulement compensateur primaire 6.
Il a été remarqué que la marche est plus stable et plus douce quand la totalité du courant primaire traverse un enroulement du stator indui- saut entre les balais primaires une force électromotrice s'opposant au courant primaire-
Cette disposition est représentée fig.3, 1'enroulement secondaire considéré étant figuré en 17, traversé par la totalité du courant primaire Il, lequel se divise en 24 en courant magnétisant primaire I'let en courant pri- maire supplémentaire Is. La source primaire représentée en fig.3 est une petite batterie 18.
La fig.4 montre un arrangement similaire 1 la source primaire 16 est une petite génératrice shunt entraînée par le même arbre que la métadyne génératrice principale; afin de réduire encore le courant magnétisant primaire et de réduire ainsi l'importance de la génératrice primaire 16, un enroulement de stator 19, induisant une force électromotrice entre les balais secondaires dans la même direction que les ampères-tours du rotor dus au courant magnéti- sant primaire, est traversé exclusivement par le courant fourni par la source primaire-
Sur la fig.4, un régulateur à vibreur 25 est représenté,
agissant sur l'excitation de la génératrice primaire 16 et étant sous la dépendance du voltage primaire- Quoique lke vibreur 25 agisse sur l'excitation de la petite génératrice 16, il maintient constant le voltage primaire de la métadyne géné- ratrice principale qui alimente la charge supplémentaire qui peut titre impor- tante, par exemple la résistance 4, le moteur 5 et la batterie 26.
La fig.5 représente une disposition particulièrement importante employée quand la source primaire est une batterie 18. Afin de maintenir cons-
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tant dans ce cas le voltage primaire de la métadyne indépendamment du voltage de la batterie qui varie avec l'état de sa charge, un enroulement de stator 20 est disposé sur la métadyne qui induit par ses ampères-tours une force électro- motrice entre les balais secondaires, enroulement qui est traverse par un cou- rant réglé au moyen d'un régulateur à vibreur 21 relié aux balais primaires- Par l'action de cet enroulement de stator, le voltage primaire est maintanu constant et la batterie est chargée jusqu'à ce que son voltage soit égal au voltage primaire de la métadyne.
Ainsi, par une disposition convenable,, la gêné- ratrice principale charge la batterie malgré que cette dernière agisse comme génératrice primaire-,
La fig.6 montre l'application de la présente invention faite avec l'emploi d'une machine régulatrice et d'un enroulement régulateur donnant à la métadyne une caractéristique courant-tension hyperbolique particulièrement convenable dans les locomotives diesel électriques-, La machine régulatrice est en 88 'et l'enroulement régulateur en 23. Le stator de la métadyne porte les enroulements 6, 17 et 20 déjà décrits dont l'action ne se confond nullement avec celle de l'enroulement régulateur 23.
Le courant dans l'enroulement 20 est réglé par le régulateur à vibreur 21 sous la dépendance du voltage primaire Ainsi la métadyne génératrice remplit trois fonctions simultanées elle four- nit l'énergie principale en alimentant les moteurs 2 et 3 suivant une caracté- ristique courant-tension hyperbolique, elle alimente à voltage constant la charge supplémentaire 4, 5 ,15 et elle permet une charge satisfaisante de la batterie 18'
Bien entendu, sur la base des principes de la présente invention, il peut être apporté des modifications aux enroulements décrits ou d'autres applications peuvent être trouvées qui restent dans le cadre de la présente invention'
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