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Perfectionnements aux couplages série-parallèle ou parallèle de moteurs à-courant continu à excitation subdivisée
On sait qu'un des modes de régulation de la vitesse des locomotives et automotrices électriques fondtionnant sur courant continu consiste à faire varier le champ des inducteurs des moteurs de traction, par exemple par l'un ou.l'autre des moyens suivants : - Mise en parallèle de résistances avec les inducteurs; - Alimentation séparée des inducteurs pa.r le réseau, avec interposition de résistances variables;\ - Alimentation des inducteurs par une source- indépendante
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;
'\ . et variable (batterie, groupe moteur-génératrice,etcoo) 'En ce.qui.concerne ce dernier moyen, il est connu, notamment, de régler la vitesse de moteurs série 4 exci- tation subdivisée, ou de moteurs compound, a l'aide d'une.
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génératrice auxiliaire, entraînée par un moteur alimenté par le réseau et branchée en dérivation sur une fraction des inducteurs subdivisés (voir fig.l, où M désigne l'induit du moteurs, m et m' ses inducteurs, et G la génératrice),
Mais si l'on veut appliquer cette méthode au cas d'une pluralité de semblables moteurs couplés en parallèle ou en série-parallèle, on est conduit à l'emploi d'autant de génératrices auxiliaires qu'il y a de groupes moteurs en parallèle, ce qui rend l'installation encombrante, onéreuse, et d'un contrôle difficile,
On pourrait, il est vrai,
comme le montre la fig.2, employer une génératrice unique G, branchée aux extrémités réunies des fractions complémentaires m'1 m'2, m'3 m'4 des inducteurs m1, m2, m3, m4 de chacune des branches M1 M2M3 M4 couplées en parallèle. Mais, avec une semblable organisation, il est évident qu'il serait impossible dans la pratique, et en tout cas d'autant plus difficile que le nombre de branches en parallèle serait plus grand, d'obtenir une égale répar- tition du courant dans les divers inducteurs complémentaires.
De plus, on ne diminuerait pas de façon importante l'encom- brement des appareils.
La présente invention a précisément pour objet un mode particulier de couplage d'un n,ombre quelconque n de mo- teurs, répartis en z groupes ou branches disposées en paral- lèles et comportant chacune n - u moteurs montés en série, z ledit couplage fournissant des caractéristiques supplémen- taires à forme série, qui accroissent le nombre des courbes de régulation de la machine et permettent, en outre, de réaliser le shuntage par génératrices auxiliaires ou par résistances, sur une gamme plus étendue qu'avec les couplages classiques;
et cela avec des avantages constructifs important.'
Conformément à l'invention, l'enroulement inducteur, ou enroulement de champ, de chaque moteur étant décomposé en/
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2 fra ctions, l'une d'elles est, pour chaque moteur, parcourue par le courant qui traverse la branche dans laquelle sont insérés l'induit et les enroulements de commutation du moteur considéré, tandis qu'au contraire, toutes les autres fractions que l'on appellera "fractions complémentaires", sans pour cela préjuger de leur valeur relative à l'égard de's premières sont associées entre elles et montées en série de façon à constituer pour tous les moteurs une chaîne unique, et, suivant le cas, cette chaîne est:
" soit montée en série par rapport à l'ensemble des diffé- rentes branches-montées en parallèle, - ladite chaîne étant alors, suivant 'qu'elle est ou non shuntée, parcourue par tout ou partie de la somme des courants qui traversent les branches précitées, -, soit montée de façon séparé'e en l'alimentant exclusi- vement par une ou plusieurs génératrices auxiliaires, dont tout ou .partie..des inducteurs sont eux-mêmes parcourus par un courant proportionnel à la somme des courants qui traver- sent les 'branches-montées-en parallèle.
Dans le prémier cas, - et toujours conformément à l'in- vention-, le réglage de la vitesse de la machine est réalisé en branchant en dérivation sur la chaîne inductrice complé- mentaire, soit une ou plusieurs génératrices auxiliaires, soit une résistance'réglable, le courant qui traverse ladite dhaîne étant alors, soit la somme algébrique (cas de la génératrice auxillaire,) soit la différence arithmétique (cas de la résis- tance) des courants qui parcourent respectivement, d'une part, l'ensemble des branches en parallèle (induits et première fraction d'inducteurs, et d'autre part, la dérivation précitée)
Dans le deuxième cas,
le courant qui parcourt la chaîne inductrice complémentaire est uniquement fonction de la somme des courants qui traversent les diverses branches (Induits-et première fraction d'inducteurs).
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Dans le dessin annexé, qui représente entre autres, titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation de l'in- vention :
La figure 3 est un schéma d'un couplage conforme à l'invention, dans lequel n moteurs sont répartis dans z bran- ches reliées en parallèle et comportants chacune u moteurs couplés en série;
La figure 4 représente, concurremment avec celles du moteur-série normal, les courbes : effort, vitesse en fonction des intensités, obtenues avec le montage suivant la figure 3;
La figure 5 est un schéma analogue à celui de la figure 3 et comportant un shuntage par génératrice auxiliaire;
La figure 6 est un schéma analogue au précédent, mais avec un shuntage par résistance réglable ;
La figure 7 est un schéma représentant l'alimentation séparée des champs complémentaires, à l'aide d'une génératrice auxiliaire dont les inducteurs sont parcourus par la totalité du courant qui traverse les z branches; Le schéma de la -figure 8 représente une variante du précédent;
La figure 9 est une variante du couplage suivant la fig.3.
Dans le montage suivant la fig.3, les n moteurs de l'installation sont groupés dans z branches couplées en paral- lèle et dont chacune comporte u moteurs représentés par leurs induits l...u, et la fraction l'... u'.de l'enroulement induc- teur qui reste constamment en série avec son induit, quelle que soit d'ailleurs sa position dans la branche série consi- dérée. Le dernier moteur est désigné par n, et la fraction correspondante d'inducteur est désignée par n'.
Conformément à l'invention, les enroulements complé- mentaires 1"...n" de la totalité de ces moteurs sont montés en série les uns par rapport aux autres, de façon à constituer
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un'e chaîne commune unique; connectée au p'oint commun amont ou aval des diverses branches groupées en parallèle, en sorte que' le courant traversant ladite chaîne 1"...n" est égal à la somme des' courants qui traversent chacune desdites branches
1... z. L'ensemble est intercalé entre,les'bornes positive et négative d'une alimentation usuelle en courant continu.
Dans la figure 3, de même que dans les figurer sui- vantes, on à supposé la chaîne connectée,au point commun aval visé ci-dessus./
Bien entendu, la constitution des enroulements com- plémentaires est telle que'le passage du courant (somme des courants des branches parallèles) ne produise pas de destruc- tions dans'cette partie des moteurs:
Ce montage' fonctionne comme' suit (voir fig.4):
Si l'on appelle a le nombre de spires de la fraction d'enroulement l' du moteur 1, et b celui de l'enroulement com- plémentaire 1" dudit moteur, I désignant le courant qui passe dans chacune des branches 1....z, on sait que, pour un moteur série normal,le champ, serait fonction de (a + 'b) I, tandis que, dans le montage décrit ci-dessus, il sera évidemment fonction de (a + z b) I;
c'est-à-dire que pour une même intensité I passant dans l'induit, le point de fonctionnement 'normal bien connu (A, B), de la caractéristique V = f(I) et
F +# (1) du moteur série classique, passera en un point (A1, B1) caractérisé, par rapport au point précédent, par le fait que A1 se trouve au dessous-de A, et B1 au dessous de' B
Pour les différentes valeurs de I, on obtiendra des points A1 et B1 disposés, d'une manière analogue à celle indi- quée ci-dessus, ces différents points se groupant respecti- vement sur, les deux courbes V1 et F1 représentées en traits discontinus sur la figure 4', où les courbes normales V et F sont au contraire représentées en traits pleins.
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D'après les positions respectives des courbes F1, V1 par rapport aux courbes F, V1 l'homme du métier comprend im- médiatement que la zone de régulation possible par shuntage est accrue des aires hachurées.
Les montages suivant les figures 5 à 8 constituent des modes variés d'obtention de courbes effort-vitesse écono- miques, à partir des,courbes fondamentales F1,V1.
Dans le montage suivant la figure 5, établie en par- tant de la figure 3, le moyen d'obtention des courbes préci- tées consiste dans l'emploi d'une ou plusieurs génératrices groupées en série, en parallèle ou en série-parallèle et mon- tées en dérivation aux bornes de la chaîne-série commune
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1 ....n .
Sur le dessin il n'a @ été représenté qu'une seule génératrice G, avec son moteur d'entraînement M@, branché de façon connue aux bornes de l'alimentation (+ et -).
La génératrice G peut être découplée par l'ouverture d'un contacteur c, et sa régulation est réalisée de façon connue (non représentée), par exemple au moyen d'une exci- tation séparée, avec, suivant la forme des courbes à obtenir, adjonction éventuelle d'un enroulement supplémentaire traver- sé par tout ou partie du courant qui passe dans la chaîne industrice complémentaire 1"...n".
Le fonctionnement est le suivant en régime établi-:
Si l'on suppose le contacteur c ouvert, l'installation se comporte comme un ensemble de moteurs en série-parallèle à champs renforcés, comme il résulte de ce qui a été, dit plus haut.
Si l'on suppose au contraire le contacteur ± fermé, et la génératrice G non excitée, le courant issu des branches en parallèle sera dérivé en partie dans ladite génératrice qui se comporte comme une résistance constante.,
Si, maintenant, la.génératrice reçoit une excitation
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déterminée indépendante du courant qui traverse les induits, suivant que la tension sux b'ornes de ladite génératrice sera supérieure ou inférieure à celle à l'entrée de la chaîne com- plémentaire 1"...n";
le courant dans ladite chaîne sera renforcé ou diminué, sans qu'on puisse toutefois le ramener à la valeur zéro, étant donné que, pour une valeur zéro de la tension + de la génératrice (cas de débit maximum dans cette dernière), oh obtiendrait simplement un shuntage d'une certai- ne valeur des inducteurs série,
Dans le cas où l'excitation de la génératrice serait en dépendance' du courant traversant les induits, la tension aux bornes de ladite génératrice varierait avec ledit courant, et oh obtiendrait une forme de courbes, également intéressante, mais différente des précédentes.
Pour obtenir non seulement la valeur zéro dans les inducteurs de la chaîne 1"....n"(courbe de.shuntage de moteurs-série fonctionnant uniquement avec les enroulements 1'....n'), mais -encore le changement de sens du courant dans lesdits. industeurs, on pourra, par des moyens connus, inver- ser la.polarité de la génératrice.
A.partir de ce moment, plus on augmentera la différente de tension aux bornes de cette dernière,, plus on diminuera le courant résultant qui passe normalement dans la chaîne complémentaire, jusqu'à ob- tenir l'inversion du sens de ce courant résultant, c'est à dire fonctionner en récupération,
Si l'on veut. conserver la forme intégrale de là caraotéristique de moteurs série,, on peut, comme le montre la figure 6, aux lieu et place de la génératrice auxiliaire G prévue dans le montage-suivant fiG.5 connecter une résistance réglable R en dérivation aux bornes dela chaîne complémen- taire 1".....n".
Le fonctionnement. est évidenta Bien entendu, un semblable dispositif exclut la
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récupération par l'unique réglage de la résistance R.
Au point de vue constructif, à partir d'une certaine puissance, les dimensions et les poids de la ou des généra- trices auxiliaires du dispositif suivant la figure 5 dépass&- raient les valeurs qui peuvent être admises sur du matériel roulant. On est alors conduit à envisager un mode de montage différent, représenté sur les figures 7 et 8.
Suivant la figure 7, la chaîne-série formée par les inducteurs complémentaires 1"....n", est alimentée sépa- rément et exclusivement par la génératrice auxiliaire G, laquelle, étant indépendante du circuit induit, n'a plus dès lors à supporter le passage d'une fraction importante de la somme des courants des branches parallèles, et peut, par suite, recevoir des dimensions beaucoup plus réduites que dans le montage suivant la figure 5. Les z branches paral- lèles pourraient alors être purement et simplement connec- tées aux bornes négative et positive de l'alimentation,
Toutefois, (et c'est le schéma représenté dans la figure), sans un correctif, le montage qui serait ainsi obtenu réaliserait le montage intégral de moteurs à forme de caractéristiques compound.
Or, il peut être nécessaire, pour certains cas de traction, de réaliser des formes de courbes beaucoup plus voisines des caractéristiques série.
Il est aisé de s'en rapprocher en prévoyant, pour la génératrice, un enroulement excitateur réglable, parcouru par la totalité du courant traversant les branches en parallèlee
Comme le montre ladite figure 7, il suffit de monter en parallèle avec l'enroulement excitateur E, une résistance réglable r.
On comprend immédiatement que la vap@ation de ten- sion aux bornes de la génératrice, et, par voie de consé- quence, le courant qui traverse la chaîne complémentaire .
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1"...n", seront proportionnels à l'intensité qui pas's'e dans l'enroulement É précité. Notamment, pour une position déterminée de réglage de la résistance r, le sens de la variation
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du courant dans la chaîne 1" , , . en" séra le même que dans cha- cun'des in4iit-s. des'moteurs,
11 est évident, que le fonctionnement en récupérati-on, pourrait être obtenu 'par l'adjonction-, sur la génératrice,
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d'un de unième "enroulement se pare.
E:; l'enroulement E, muinte- nu en circuit, pour la marche en traction,, 'pouvant .être éven- tuellement éliminé pour -la-marche en récupération,, 'par l'ou-
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verture d'un contacteur . '
Du point de 'vue constructif' pratique,, pour des 'puis- sances supérieures à une certaine 'valeur, le mode de montage
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'de l'enrbuleinent-E et de la résistance r peut conduire à des dimensions et,des pd,'Lds *prohibitifs,
La variante suivant. ici figure 8 (où les lettres 'de . référence désignent .les'mêmes organe-, que dans la-figure remédie à cet.inconvénient du fait qu'on ne laisse passer dans
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1'enroulement'E qu'une fraction du courant total, ce dernier traversant une résistance ., de dimensions réduites., aux b fneS'del,1;
aµûel%e sont branchées ledit enroulement E et sa résistance de"réglage'r¯.
Pour 1"a ':récupératon et la stabilité de fonctionnement ce dernier mode de-montage est identique au précédente
En particulier, en ce qui concerne la stabilité élec-
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trique. de s"monta:ge s, suivant=l"\1ne ou l'autre.'de?'figures 7 et 8, elle,, est démontrée, par. le 'fait que, .pour..toute variation de tension'du-réseau, l'intensité du'courant dans les. inducteurs
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1"...,n' et 1"...,.±", tend, comme dans un moteur-série, à varier dans le. même sens.
Bien que l'invention ait été décrite en supposant qu'une'fraction des' enroulements'inducteurs de chacun des n moteurs reste constamment en'série avec-son induit dans'la
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branche à laquelle appartient ce dernier, il apparaît avec édi- dence que, conformément à ce qui est indiqué sur la figure 9 les enroulements 1"....n"pourraient, en vue de l'obtention dé formes de caractéristiques différentes de celles réalisées avec le montage suivant la figure 3, et représentées sur la figure 4, être inclus dans la chaîne complémentaire 1"...n" de telle façon que la totalité des champs inducteurs des mo- teurs soient connectés en série, en formant une chaîne induc- trice unique recevant la somme des courants qui traversent les branches parallèles,
lesquelles comporteraient alors unique- ment, en série, les induits des moteurs, toujours reliés respectivement à leurs enroulements auxiliaires de commutation, Bien entendu, le shuntage par génératrices auxiliaires ou par résistance s'opérerait exactement comme dans le cas précé- dent des figures 5 et 6.
- REVENDICATIONS -
1 / Couplage série-parallèle de moteurs à courant continu à excitation subdivisée, notamment en vue du règlage des vitesses économiques, en traction et récupération, d'un nombre quelconque n de moteurs, répartis dans z branches dis- posées en parallèle et comportant chacune n moteurs montés en z série, caractérisés en ce que l'enroulement inducteur, ou enroulement de champ, de chaque moteur étant subdivisé en deux fractions, la première est parcourue par le courant qui traverse la branche dans laquelle sont insérés l'induit et les enroulements de commutation du moteur considéré, tandis qu'au contraire, la totalité des autres fractions sont as- sociées entre elles et montées en série de façon à constituer pour tous les moteurs, une chaîne unique que l'on peut, sui- vant le cas,
soit monter en série par rapport à l'ensemble des différentes branches montées en parallèle, ladite chaîne étant alors, suivant qu'elle est ou non shuntée, parcourue
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par tout ou partie de la somme,des courants qui traversent les branches précitées, soit monter de façon séparée, en l'alimentant exclusivement par une ou plusieurs génératrices auxiliaires dont tout ou partie des inducteurs sont eux-mêmes parcourus par un courant proportionnel à la-somme des courants qui traversent les branches montées en parallèle;
2 / Couplage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la chaîne inductrice étant montée en série sur l'ensemble des branches en parallèle, le règlage de la vitesse de la machine est réalisé en montant en dérivation aux bor- nes de ladite chaîne, soit une ou plusieurs génératrices auxiliaires, soit une résistance réglable, le courant qui traverse la chaîne étant alors, suivant le cas, la somme algé- brique (cas des génératrices) ou la différence arithmétique (cas de la résistance) des courants qui parcourent respecti- vement l'ensemble des branches en parallèle et la branche en dérivation, la traction ou la récupération étant obtenue suivant le sens du courant résultant qui passe dans la chaîne inductrice complémentaire;
3 / Couplage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne complémentaire étant séparée des branches en parallèle et alimentée exclusivement par une génératrice auxiliaire indépendante du circuit induit, le réglage de la vitesse de la machine est réalisé, de préférence, en prévoyant pour ladite génératrice et pour la marche en traction, un enroulement réglable parcouru soit par la totalité, soit seulement par une fraction du courant qui traverse les bran- ches en parallèle, la marche en récupération étant obtenue en excitant la génératrice par un enroulement séparé réglable, et éliminant éventuellement l'enroulement spécial de cette dernière;
4 / Variante du couplage suivant la revendication 1
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caractérisée en ce que les diverses branches montées en paral- lèle comportent uniquement, montés en série, les induits des moteurs (associés respectivement à leurs enroulements auxiliai- res de commutation), les premières fractions des inducteurs étant incluses, en série, dans la chaîne-série des inducteurs complémentaires, en sorte que la totalité des champs inducteurs sont connectés en série et forment une chaîne inductrice unique recevant la somme des courants qui traversent les branches parallèles, le shuntage par génératrices ou par résistance pouvant être réalisé comme dans le cas cù les deux fractions des divers inducteurs appartiennent respectivement aux branches parallèles et à la chaîne complémentaire.
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Improvements to series-parallel or parallel coupling of DC motors with subdivided excitation
It is known that one of the modes of regulating the speed of electric locomotives and railcars based on direct current consists in varying the field of the inductors of the traction motors, for example by one or the other of the following means: - Parallel connection of resistors with inductors; - Separate supply of inductors from the network, with interposition of variable resistors; \ - Supply of inductors from an independent source
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;
'\. and variable (battery, motor-generator group, etc.). With regard to the latter means, it is known, in particular, to adjust the speed of series 4 motors with subdivided excitation, or of compound motors, at the help from one.
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auxiliary generator, driven by a motor supplied by the network and connected as a bypass on a fraction of the subdivided inductors (see fig. 1, where M designates the motor armature, m and m 'its inductors, and G the generator),
But if we want to apply this method to the case of a plurality of similar motors coupled in parallel or in series-parallel, we are led to the use of as many auxiliary generators as there are motor units in parallel. , which makes the installation cumbersome, expensive, and difficult to control,
We could, it is true,
as shown in fig. 2, use a single generator G, connected at the joined ends of the complementary fractions m'1 m'2, m'3 m'4 of the inductors m1, m2, m3, m4 of each of the branches M1 M2M3 M4 coupled in parallel. But, with such an organization, it is evident that it would be impossible in practice, and in any case all the more difficult as the number of branches in parallel would be greater, to obtain an equal distribution of the current in the various complementary drivers.
In addition, the size of the apparatus would not be significantly reduced.
A specific subject of the present invention is a particular method of coupling an n, any shadow n of motors, distributed in z groups or branches arranged in parallel and each comprising n - u motors mounted in series, z said coupling providing additional characteristics in series form, which increase the number of regulation curves of the machine and also allow shunting by auxiliary generators or resistors, over a wider range than with conventional couplings;
and that with important constructive advantages. '
According to the invention, the inductor winding, or field winding, of each motor being broken down into /
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2 fra ctions, one of them is, for each motor, traversed by the current which crosses the branch in which are inserted the armature and the switching windings of the motor considered, while on the contrary, all the other fractions which will be called "complementary fractions", without prejudging their relative value with regard to the first ones are associated with each other and mounted in series so as to constitute for all the motors a single chain, and, as the case may be, this string is:
"either mounted in series with respect to all of the different branches-mounted in parallel, - said chain then being, depending on whether it is shunted or not, traversed by all or part of the sum of the currents which pass through the the aforementioned branches, -, or mounted separately by supplying it exclusively by one or more auxiliary generators, all or part of which of the inductors are themselves traversed by a current proportional to the sum of the currents which cross the 'branches-mounted-in parallel.
In the first case, - and still in accordance with the invention - the adjustment of the speed of the machine is carried out by connecting in shunt on the complementary inductor chain, either one or more auxiliary generators, or a resistance ' adjustable, the current which crosses said chain then being either the algebraic sum (case of the auxiliary generator) or the arithmetic difference (case of resistance) of the currents which respectively traverse, on the one hand, the set of branches in parallel (induced and first fraction of inductors, and on the other hand, the aforementioned derivation)
In the second case,
the current which traverses the complementary inductive chain is only a function of the sum of the currents which traverse the various branches (Inducts-and first fraction of inductors).
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In the accompanying drawing, which shows, among other things, by way of examples, several embodiments of the invention:
FIG. 3 is a diagram of a coupling in accordance with the invention, in which n motors are distributed in z branches connected in parallel and each comprising u motors coupled in series;
FIG. 4 represents, concurrently with those of the normal series motor, the curves: force, speed as a function of the intensities, obtained with the assembly according to FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram similar to that of FIG. 3 and comprising a shunt by auxiliary generator;
FIG. 6 is a diagram similar to the previous one, but with an adjustable resistance shunt;
FIG. 7 is a diagram showing the separate power supply of the complementary fields, using an auxiliary generator, the inductors of which are traversed by all of the current which passes through the z branches; The diagram of -figure 8 represents a variant of the previous one;
FIG. 9 is a variant of the coupling according to FIG. 3.
In the assembly according to fig. 3, the n motors of the installation are grouped in z branches coupled in parallel and each of which comprises u motors represented by their armatures l ... u, and the fraction l '... u '. of the inductor winding which remains constantly in series with its armature, regardless of its position in the series branch considered. The last motor is designated by n, and the corresponding fraction of inductor is designated by n '.
In accordance with the invention, the additional windings 1 "... n" of all of these motors are mounted in series with respect to each other, so as to constitute
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a single common channel; connected to the common point upstream or downstream of the various branches grouped in parallel, so that 'the current flowing through said chain 1 "... n" is equal to the sum of the' currents flowing through each of said branches
1 ... z. The assembly is interposed between the positive and negative terminals of a usual direct current supply.
In figure 3, as well as in the following figures, we assume that the chain is connected, to the downstream common point referred to above.
Of course, the constitution of the complementary windings is such that the passage of the current (sum of the currents of the parallel branches) does not produce any destruction in this part of the motors:
This assembly 'works as' (see fig. 4):
If we call a the number of turns of the winding fraction l 'of the motor 1, and b that of the complementary winding 1 "of said motor, I denoting the current flowing in each of the branches 1 .. ..z, we know that, for a normal series motor, the field would be a function of (a + 'b) I, while, in the assembly described above, it will obviously be a function of (a + zb) I ;
that is to say that for the same current I passing through the armature, the well-known normal operating point (A, B), of the characteristic V = f (I) and
F + # (1) of the classic series motor, will pass through a point (A1, B1) characterized, with respect to the previous point, by the fact that A1 is below A, and B1 below 'B
For the different values of I, we will obtain points A1 and B1 arranged, in a manner analogous to that indicated above, these different points being grouped respectively on the two curves V1 and F1 represented in broken lines. in FIG. 4 ', where the normal curves V and F are, on the contrary, represented in solid lines.
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From the respective positions of the curves F1, V1 with respect to the curves F, V1 a person skilled in the art immediately understands that the zone of regulation possible by shunting is increased by the hatched areas.
The assemblies according to FIGS. 5 to 8 constitute various methods of obtaining economic force-speed curves, from the fundamental curves F1, V1.
In the assembly according to FIG. 5, established starting from FIG. 3, the means of obtaining the aforementioned curves consists in the use of one or more generators grouped in series, in parallel or in series-parallel. and mounted in shunt at the terminals of the common series chain
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1 .... n.
In the drawing, only one generator G has been shown, with its drive motor M @, connected in a known manner to the power supply terminals (+ and -).
The generator G can be decoupled by opening a contactor c, and its regulation is carried out in a known manner (not shown), for example by means of a separate excitation, with, depending on the shape of the curves to be obtained. , possible addition of an additional winding through which all or part of the current passes through the complementary industrial chain 1 "... n".
Operation is as follows under steady state:
If we suppose the contactor c open, the installation behaves like a set of motors in series-parallel with reinforced fields, as it results from what was said above.
If, on the contrary, we assume the contactor ± closed, and the generator G not excited, the current coming from the branches in parallel will be partly derived in said generator which behaves like a constant resistance.
If now the generator gets aroused
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determined independent of the current flowing through the armatures, depending on whether the voltage on the terminals of said generator will be greater or less than that at the input of the complementary chain 1 "... n";
the current in said chain will be reinforced or reduced, without however being able to bring it back to zero, given that, for a zero value of the voltage + of the generator (case of maximum flow in the latter), oh would obtain simply a shunt of a certain value of the series inductors,
In the case where the excitation of the generator would depend on the current flowing through the armatures, the voltage at the terminals of said generator would vary with said current, and oh would obtain a shape of curves, also interesting, but different from the previous ones.
To obtain not only the zero value in the inductors of the chain 1 ".... n" (de.shuntage curve of series motors working only with the windings 1 '.... n'), but - still the change direction of current in said. industors, it is possible, by known means, to invert the polarity of the generator.
From this moment, the more we increase the voltage difference across the latter, the more we decrease the resulting current which normally passes through the complementary chain, until the direction of this resulting current is reversed. , i.e. operate in recovery,
If we want. keep the integral shape of the characteristic of series motors ,, one can, as shown in figure 6, instead of the auxiliary generator G provided in the following assembly fiG.5 connect an adjustable resistor R in shunt to the terminals dela additional string 1 "..... n".
The operation. is evidenta Of course, such a device excludes the
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recovery by the single adjustment of resistance R.
From the construction point of view, from a certain power, the dimensions and the weights of the auxiliary generator (s) of the device according to FIG. 5 exceed the values which may be accepted on rolling stock. We are then led to consider a different mounting method, shown in Figures 7 and 8.
According to FIG. 7, the series chain formed by the complementary inductors 1 ".... n", is supplied separately and exclusively by the auxiliary generator G, which, being independent of the induced circuit, therefore no longer has to withstand the passage of a large fraction of the sum of the currents of the parallel branches, and can, consequently, receive much smaller dimensions than in the assembly according to FIG. 5. The z parallel branches could then be purely and simply connected to the negative and positive terminals of the power supply,
However, (and this is the diagram shown in the figure), without a corrective, the assembly which would thus be obtained would realize the integral assembly of motors in the form of compound characteristics.
However, it may be necessary, for certain traction cases, to produce shapes of curves much closer to the series characteristics.
It is easy to get closer to it by providing, for the generator, an adjustable exciter winding, through which the entire current flowing through the branches in parallel.
As shown in said FIG. 7, it suffices to mount in parallel with the exciter winding E, an adjustable resistor r.
It is immediately understood that the voltage vapor at the terminals of the generator, and, consequently, the current which crosses the complementary chain.
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1 "... n", will be proportional to the intensity which passes in the aforementioned winding É. In particular, for a determined adjustment position of the resistance r, the direction of the variation
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of the current in the chain 1 ",. in" will be the same as in each of the in4iit-s. engines,
It is obvious, that the operation in recovery, could be obtained 'by the addition-, on the generator,
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of a first "winding adorns itself.
E :; the winding E, switched on in the circuit, for the traction operation ,, 'which may be eliminated for -the recovery operation ,,' by the or-
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opening of a contactor. '
From the practical 'constructive' point of view, for 'powers greater than a certain' value, the mounting mode
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'of the coiling-E and the resistance r can lead to prohibitive dimensions and, pd,' Lds *,
The following variant. here figure 8 (where the letters 'of. reference designate .the' same organ-, that in the-figure remedies this inconvenience of the fact that one does not let pass in
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The winding 'E as a fraction of the total current, the latter passing through a resistor., Of reduced dimensions., To b fneS'del, 1;
aµûel% e are connected said winding E and its "adjustment'r¯ resistor.
For 1 "a ': recovery and operating stability this last mounting mode is identical to the previous one
In particular, with regard to electrical stability
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cudgel. of s "mounted: ge s, following = l" \ 1ne or the other.'of? 'Figures 7 and 8, it ,, is demonstrated, by. the 'fact that, .for ... any variation in voltage' of the network, the intensity of the current in the. inductors
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1 "..., n 'and 1" ...,. ± ", tends, as in a series motor, to vary in the same direction.
Although the invention has been described on the assumption that a 'fraction of the inductor' windings' of each of the n motors remains constantly in series with its armature in the
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branch to which the latter belongs, it is edifying that, in accordance with what is indicated in FIG. 9, the windings 1 ".... n" could, with a view to obtaining shapes with characteristics different from those carried out with the assembly according to figure 3, and represented in figure 4, be included in the complementary chain 1 "... n" so that all the inducing fields of the motors are connected in series, forming a single inductive chain receiving the sum of the currents which cross the parallel branches,
which would then comprise only, in series, the armatures of the motors, always connected respectively to their auxiliary switching windings. Of course, the shunting by auxiliary generators or by resistance would operate exactly as in the previous case of FIGS. and 6.
- CLAIMS -
1 / Series-parallel coupling of DC motors with subdivided excitation, in particular with a view to adjusting the economic speeds, in traction and recovery, of any number n of motors, distributed in z branches arranged in parallel and each comprising n motors mounted in z series, characterized in that the inductor winding, or field winding, of each motor being subdivided into two fractions, the first is traversed by the current which crosses the branch in which are inserted the armature and the switching windings of the motor considered, while, on the contrary, all of the other fractions are associated with one another and connected in series so as to constitute for all the motors, a single chain which can be case,
either mounted in series with respect to all of the various branches mounted in parallel, said chain then being, depending on whether it is shunted or not, traversed
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by all or part of the sum, of the currents which cross the aforementioned branches, either rise separately, by supplying it exclusively by one or more auxiliary generators of which all or part of the inductors are themselves traversed by a current proportional to the - sum of the currents which cross the branches mounted in parallel;
2 / Coupling according to claim 1, characterized in that the inductor chain being mounted in series on all the branches in parallel, the adjustment of the speed of the machine is carried out by going up as a bypass at the terminals of said chain, either one or more auxiliary generators, or an adjustable resistance, the current flowing through the chain then being, depending on the case, the algebraic sum (case of generators) or the arithmetic difference (case of resistance) of the currents flowing respectively - Event all the branches in parallel and the branch in bypass, traction or recovery being obtained according to the direction of the resulting current which passes through the complementary inductive chain;
3 / Coupling according to claim 1, characterized in that the complementary chain being separated from the branches in parallel and supplied exclusively by an auxiliary generator independent of the induced circuit, the adjustment of the speed of the machine is carried out, preferably, by providing for said generator and for traction operation, an adjustable winding traversed either by the whole or only a fraction of the current flowing through the branches in parallel, recovery operation being obtained by energizing the generator by an adjustable separate winding, and possibly eliminating the special winding of the latter;
4 / A variant of the coupling according to claim 1
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characterized in that the various branches mounted in parallel comprise only, mounted in series, the armatures of the motors (associated respectively with their auxiliary switching windings), the first fractions of the inductors being included, in series, in the chain -series of complementary inductors, so that all the inductor fields are connected in series and form a single inductive chain receiving the sum of the currents which cross the parallel branches, the shunting by generators or by resistance can be carried out as in the case cù the two fractions of the various inductors belong respectively to the parallel branches and to the complementary chain.