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NOUVEAU PROCEDE DE CONTROLE DE VEHICULES, NAVIRES OU AUTRES
ENGINS A PROPULSION THERMOELECTRIQUE.
La présente invention concerne un nouveau procédé de contrôle de véhicules, navires ou autres engins à propulsion thermoélectrique, par exemple à propulsion Diesel-électrique, ou moteur à gaz-généra- trice électrique.
Les systèmes de propulsion thermo-électrique comportent un moteur Diesel, ou tout autre moteur à combustion interne entraînant un générateur électrique qui fournit de l'énergie à un ou plusieurs
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moteurs de traction ou de propulsion. De tels systèmes sont en usage plus ou moins courant à l'heure actuelle, et utilisent des moteurs série ; ils sont basés sur le contrôle de la tension du générateur, pour commander le couple et la vitesse des moteurs, et sur le fonctionnement d'inverseurs pour commander le sens de leur rotation.
Untel système est très approprié dans le cas de véhicules, dans lesquels tous les moteurs sont soumis simultanément aux mêmes variations de vitesse et de couple, comme dans les locomotives Diesel-électriques, les autobus et véhicules analogues ; ils ne sont pas suffisamment souples pour répondre aux exigences de certains autres types de véhicules, dans lesquels on désire obtenir la meilleure manoeuvrabilité. Ceci est particulèrement vrai dans certains tracteurs, les pelles électriques, les tanks militaires, et engins analogues, qui sont basés sur la commande indépendante d'éléments moteurs latéralement espacés les uns des autres, destinés à la propulsion, à la direction et au freinage.
Ce même triple problème se rencontre dans les navires à hélices jumelées, ou à roues à aubes, bien que dans ces applications, la difficulté est réduite, jusqu'à un certain point, en ce sens qu'une extrême rapidité de réponse, alors qu'on peut la prévoir, n'est ordinairement pas nécessaire.
Pour de telles applications, on a déjà proposé des systèmes à courant commandé, c'est-à-dire, des systèmes dans lesquels le générateur principal est connecté en série avec les induits des moteurs, et destiné à fournir à ces induits un courant unidirection- nel constant, ou variable de manière continue, tandis que l'excita- tion des moteurs est fournie séparément et contrôlée de manière indépendante, en vue de déterminer la vitesse, le couple et le sens de rotation de chacun des moteurs. Un tel système répond avantageu- sement aux exigences principales de manoeuvrabilité exposées ci-dessus.
Par exemple, il est évident que les deux moteurs peuvent avoir
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leur rotation brusquement inversée, par un freinage énergique, par simple inversion de leur courant relativement faible d'excitation, le courant unidirectionnel d'induit étant maintenu constant, ou dans des limites prédéterminées.
De même, on peut diminuer le couple d'un moteur quelconque, ou même le renverser, dans un but de changement de direction du véhicule. Il est évident qu'un avantage propre de ce système réside dans le fait que, si pendant cette opération de direction, l'un,des moteurs exerce un couple en sens inverse, ou en d'autres termes, s'il est freiné et qu'il fonctionne en générateur, l'énergie fournie par ce moteur est utilisée dans le ou les moteurs exerçant un couple "avant", ce qui diminue d'autant l'énergie que doit fournir le générateur principal. L'économie de puissance d'un tel dispositif, comparé à ceux dans lesquels le freinage n'entraîne qu'une dissipa- tion de chaleur, s'est révélée importante, pour un trajet comportant beaucoup de virages, comme cela peut être le cas pour un tank militaire, ou un véhicule analogue.
De tels systèmes à courant commandé sont appropriés et donnent satisfaction dans les applications à la marine, mais ils n'ont pas été jusqu'ici appliqués à des véhicules terrestres, ou dans des applications industrielles, en dépit de leurs avantages évidents en ce qui concerne la manoeuvrabilité. La raison en est évidente, lorsqu'on remarque que, si un tel système répond bien aux exigences de la manoeuvrabilité, il n'est pas caractérisé par une réponse rapide, car cette rapidité n'est pas ordinairement nécessaire dans la propulsion des navires. D'autre part, un véhicule terrestre, lorsqu'il doit se déplacer au proche voisinage de beaucoup d'autres véhicules, et sur un terrain irrégulier, doit posséder non seulement de la manoeuvrabilité, mais aussi une vitesse de réponse extrêmement rapide.
En outre, certaines caractéristiques de la marche des véhi- cules terrestres, telles que l'emballement en descendant les pentes, doivent être évitées au moyen de dispositifs protecteurs appropriés.
Des problèmes analogues se rencontrent également dans certaines
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installations industrielles, dans lesquelles la charge entraine le moteur, à certains moments.
La présente invention a notamment pour objet un système per- fectionné de production et d'utilisation de l'énergie, dont la souplesse est pratiquement illimitée, le fonctionnement certain, facile 9. manoeuvrer et possédant une très grande vitesse de réponse.
Ce système de contrôle, nouveau et perfectionné, de moteurs de traction ou de propulsion présente un passage continu entre la marche avec accélération et le freinage électrique, et est prévu pour le passage rapide et facile d'un régime à l'autre, à tout instant, sans danger de surcharger ou de faire emballer l'un quel- conque des éléments du système.
Le système de contrôle de moteurs de traction ou de propulsion, selon l'invention, est prévu pour plusieurs moteurs, disposés de telle sorte que l'un quelconque des moteurs peut passer indépendamment, de la marche avec accélération au freinage électrique, presque instantanément, de manière continue, sans surcharger ni faire embal- ler un élément quelconque du système.
Le système moteur à gaz ou Diesel-électrique de l'invention permet l'utilisation maximum de la puissance disponible, pour une large gamme de vitesses du véhicule, ou de l'engin propulsé tout en présentant les avantages ci-dessus. Ce système prévoit un courant maximum limite, et permet de changer la valeur de cette limite d'après la vitesse du véhicule ou de l'engin; il utilise des moyens nouveaux et perfectionnés pour limiter la vitesse du véhicule ou de l'engin.
Le système conforme à l'invention prévoit également des moyens pour passer automatiquement au freinage électrique, lorsque les moteurs se trouvent déchargés et que le véhicule ou l'engin propulsé augmente sa vitesse, en dépit du fait que l'opérateur maintient son contrôleur dans la position de pleine marche avant.
Grâce à l'invention, on évite l'emballement dangereux du Diesel, ou du moteur à gaz, en lui faisant entraîner le générateur,
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pendant le freinage électrique. Des moyens nouveaux et perfectionnés permettent également d'augmenter la valeur du rapport couple/vitesse des moteurs. En outre, des moyens automatiques permettent d'effectuer la direction du véhicule avec un minimum de perturbation dans la tension résultante aux bornes des moteurs, et par conséquent, avec une conservation maximum de puissance et une grande simplicité de fonctionnement.
La présente invention permet d'obtenir les avantages ci-dessus, et encore d'autres, au moyen d'un système moteur à gaz - ou Diesel-électrique, à courant commandé, tel qu'il a été défini ci-dessus. Par une sélection appropriée des couples de marche "avant" et "arrière" des divers moteurs, les opérations de chan- gement de direction, de marche avant, de marche arrière ou de freinage électrique peuvent s'effectuer, sans affecter le contrôle du courant d'induit qui circule de manière continue. Pour faciliter la direction, des moyens sont également prévus pour augmenter auto- matiquement le couple des moteurs situés d'un côté du véhicule, chaque fois que le couple des moteurs, situés de l'autre côté, diminue.
L'invention prévoit de préférence un générateur, entraîné par un moteur, et dont le circuit de sortie est constitué par les induits de tous les moteurs de traction, mis en série. Le générateur peut être du type à courant constant, bien que, pour une utilisa- ' tien plus efficace de la puissance maximum disponible du moteur primaire, pour une large gamme de vitesses du véhicule, il soit préférable de limiter la caractéristique tension/courant, par une puissance maximum disponible au moteur, dans la région comprise entre la tension maximum du générateur ( déterminée par la saturation) et le courant maximum du générateur, déterminé par la réaction d'induit ou par tout circuit approprié de limitation du courant.
Chaque moteur de traction est également muni d'une excitatrice séparée entraînée par le moteur à combustion, et munie de dispositifs
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- manuels de contrôle de l'excitation, pour permettre un passage sans à coup de l'excitation du moteur, depuis l'excitation maxima de marche avant, jusqu'à l'excitation maxima de marche arrière.
Pour tout réglage prédéterminé de ce dispositif manuel de contrôle de l'excitation du moteur, le champ inducteur du moteur, et par conséquent son alimentation, est constant, ou peut être amené à varier suivant le courant du moteur, la tension du moteur, ou sa vitesse, ou suivant toute combinaison de ces éléments.
Dans le système considéré, le courant en ligne est limité par un circuit limiteur à courant dérivé, afin de réduire l'excitation du générateur, pour une valeur prédéterminée du courant, la valeur limite du courant diminuant lorsque la vitesse du véhicule augmente.
Un circuit limiteur à courant dérivé est également prévu pour réduire la puissance des moteurs, chaque fois que le véhicule atteint une vitesse limite prédéterminée.
On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nou- velles de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels:
La Fig. 1 est le schéma électrique 'un système de production et d'utilisation de l'énergie conforme à l'invention.
La Fig. 2 est le schéma simplifié du circuit limiteur de courant.
La Fig. 3 est le schéma simplifié du circuit limiteur de la vitesse du véhicule.
La Fig. 4 est un schéma simplifié du circuit inducteur des moteurs de traction.
Les Fig. 5,6, 7, 8 sont des courbes caractéristiques du fonctionnement du système.
La Fig. 9 est un schéma analogue à celui de la Fig. l, avec certaines variantes, les mêmes éléments portant les mêmes références.
La Fig. 10 est un schéma simplifié d'une variante du circuit limiteur de courant.
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La Fig. 11 est un schéma simplifié d'une variante du circuit de limitation de la vitesse du véhicule.
Les Fig. 12 et 13 sont des courbes caractéristiques du fonction- nement de la variante de la Fig. 9.
La Fig. 1 représente le schéma du système moteur à gaz = ou Diesel-électrique pour un véhicule autopropulseur.
Ce système comporte un moteur à combustion interne 10, tel qu'un Diesel, disposé pour entraîner par un arbre commun 11, le générateur principal 12, l'excitatrice 13 du générateur, et plusieurs excita- trices 14 et 15 des moteurs de traction. Le circuit d'induit du générateur 12 comprend en série les induits 16 et 17 des deux moteurs de traction, un enroulement 18 des pôles de commutation du générateur 12, et des enroulements 19 et 20 des pôles de commutation des moteurs 16 et 17, respectivement. Ce circuit peut être constamment fermé, comme représenté, ou, si on le désire, on peut y inclure des inter- rupteurs appropriés.
On a également représenté, connectée en permanence dans le circuit en question, la résistance de freinage 21, destinée à être court-circuitée pendant le fonctionnement normal des moteurs, au moyen du contact 22 du contrôleur de freinage 8. Bien entendu, la représentation de deux moteurs de traction 16 et 17 est purement schématique, chacun de ces moteurs pouvant représenter soit un moteur unique, soit un groupe de moteurs disposés avec leurs cir- cuits en série ou en parallèle. A titre d'exemple, en peut supposer que chaque moteur, ou groupe de moteurs, 16 et 17, est prévu pour actionner la chenille d'un véhicule tel qu'un tracteur, un tank ou analogue. Le moteur 16 peut entraîner la chenille de gauche, et le moteur 17, la chenille de droite.
On sait qu'un moteur à combustion interne, du type mentionné, lorsque sa vitesse est maintenue sensiblement constante au moyen d'un régulateur, est capable de fournir une puissance maxima sensi- blement constante, à pleine admission. Comme représenté, le levier
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d'admission 23 est commandé, au moyen d'un mécanisme 24 pouvant dépasser la position correspondant à celle de pleine admission, par un régulateur 25, afin de maintenir constante la vitesse du moteur 10 ; réglage du régulateur est contrôlable par le conducteur, au moyen d'une pédale 26, par l'intermédiaire d'un mécanisme de réglage de la vitesse 27, afin de choisir la vitesse constante désirée.
On a représenté, à titre d'exemple, un régulateur centrifuge
25 destiné à faire tourner un axe 28, au moyen d'un levier 29.
Le régulateur est sollicité vers une position normale par un ressort de tension 29'. Un bras 30 est fixé rigidement à l'axe
28, et un étrier 30', sollicité par un ressort pour s'appuyer sur le bras 30, est monté sans frottement sur l'axe 28 et connecté rigidement au levier d'admission 23. Ce mécanisme est disposé de telle sorte que, pour une diminution de la vitesse du moteur 10, le mouvement des boules du régulateur vers leur axe de rotation fait tourner l'axe 28 dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui fait ouvrir la valve d'admission 23 et ramène la vitesse du moteur sensiblement à la même valeur.
L'étrier
30' possède un prolongement 31 destiné à s'appuyer sur une butée
32, lors de l'ouverture de la valve à la pleine admission, ce qui évite tout mouvement ultérieur du bras 23 de la valve d'admission, mais permet au levier 30 de dépasser cette position, dans un but qui sera décrit ci-après.
Le réglage de vitesse du régulateur 25 est contrôlé, par un ressort de tension 33, situé entre le levier 29 et un levier coudé 34, et coopérant avec le ressort 29'. Ce levier 34 est relié par un mécanisme approprié, par exemple un système hydrau- lique 35, à la pédale 26, et il est disposé de telle sorte qu'en appuyant sur la pédale, on tire sur le ressort 33. On a également représenté un solénoide 37, agissant sur l'admission, et relié au levier coudé 34 de réglagle de la vitesse, au moyen d'un
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tringlage 36.
Comme on l'expliquera plus longuement ci-après, ce solénoïde 37 est destiné à appliquer au ressort de réglage 33 une tension initiale, aussitôt que le courant d'excitation passe dans les inducteurs du générateur 12, de manière à élever la vitesse du moteur à une certaine valeur minimum prédéterminée au-dessus du ralenti. La construction de 36 permet l'application d'une tension ultérieure au ressort 33 de réglage de la vitesse, par l'intermédiaire de la pédale 26.
Le générateur 12, entraîné par le moteur à combustion, possède un enroulement inducteur principal 38, relié directement aux bornes de l'excitatrice 13, et contrôlé de manière telle qu'il produit dans le circuit de sortie du générateur 12, le passqge d'un courant continu unidirectionnel, circulant de manière continue, et ayant une valeur limite maxima prédéterminée, indépendamment de la force contre-électromotrice des moteurs de traction 16 et 17. La carac- téristique Volt/ampère du générateur 12, pour toute vitesse prédé- terminée du moteur primaire dépend de l'alimentation de l'inducteur 38, commandée à son tour par l'alimentation de plusieurs enroulements inducteurs 39, 40 et 41 de l'excitatrice 13.
De préférence, cette excitatrice est une dynamo à courant continu du type à réaction d'induit. Les inducteurs de commande 39, 40 et 41 sont prévus pour produire une tension entre les balais court-circuités 43, et la réaction d'induit, provoquée par le courant traversant ce court-circuit ( par suite de cette tension) produit un flux de direction telle qu'il provoque la naissance entre les balais 42 d'une tension proportionnelle à l'excitation de la machine, selon son axe de court-circuit. L'une des caracté- ristiques désirables d'une génératrice excitée par réaction d'induit, du type ci-dessus, est que sa tension aux bornes suit très ràpidement, et avec un degré élevé d'amplification, toute variation de l'ali- mention de son enroulement inducteur. Des machines de ce type sont appelées "amplidynes".
En se reportant plus particulièrement aux inducteurs de
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commande de l'excitation 13, en voit que l'enroulement 39 est un enroulement stabilisateur ( anti-pompage), connecté directement aux bornes de sortie de l'excitatrice, à travers un condensateur 44.
Cet inducteur 39 n'est ainsi excité que lors d'une variation de la tension de l'excitatrice, et dans un sens tel qu'il s'oppose à la variation..
Le contrôle principal de la tension de l'excitatrice est obtenu par l'inducteur 41 de marche avant, et l'inducteur différentiel 40. En principe, l'inducteur 41 est excité par une source d'énergie à tension sensiblement constante, telle qu'une batterie 4.5, et l'inducteur 40 oppose son action à celle de l'inducteur 41 ; teur 40 est connecté en dérivation aux bornes des enroulements des pôles de commutation 18, 19 et 20, du circuit du générateur 12, pour agir suivant la valeur du courant de ce circuit.
L'excitation de l'inducteur différentiel 40 est modifiée par certains circuits auxiliaires, qui seront examinés plus en détail ci-après. Plus précisément, l'inducteur de marche avant 41 est alimenté à travers un potentiomètre 46, commandé par le régulateur, et connecté aux bornes de la batterie 45, par l'intermédiaire du circuit suivant: pôle + de la batterie, interrupteur 47, fusible 48, fil B+, un contact de verrouillage normalement ouvert 49 sur le contacteur de freinage B, résistance 50, potentiomètre 46, résistance 51, et un fil de masse 52, relié pendant le fonction- nement à la borne négative de la batterie 45, par la masse et par l'un ou l'autre des contacts à main 53-54, qui seront décrits ci-après plus complètement.
On remarquera que le potentiomètre 46 est prévu pour ne produire aucune variation, de la tension appliquée à l'inducteur 41, pendant le mouvement de la valve d'admission entre sa position de ralenti et sa position de pleine ouverture. Si, toutefois, lorsque la valve est entièrement ouverte, le moteur est encore incapable de maintenir la vitesse désirée, le régulateur 25, par l'intermédiaire du
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mécanisme 24, continuera à déplacer le levier 30 et l'index mobile du potentiomètre 46, même si aucun déplacement ultérieur de l'étrier 30' et du levier d'admission 23 n'est possible, à cause de la butée 32.
Un tel déplacement du levier 30, par l'intermédiaire du potentiomètre 46, réduira la tension appliquée à l'inducteur 41, ce qui diminue l'excitation de l'éxcitatrice 13, et celle du générateur 12, ce qui permet au moteur de reprendre la vitesse désirée.
Par ce dispositif, la puissance absorbée par le générateur 12 est réduite, vers le milieu de sa caractéristique Volt/ampère, vers lequel elle dépasse normalement la puissance maximum disponible du moteur 10, afin d'éviter ainsi un léger ralentissement du moteur dans cette région, et de permettre l'utilisation maximum de toute la puissance disponible du moteur à combustion, pour une large gamme de vitesses du véhicule.
La résistance de champ 55 n'est pas nécessairement variable, et on peut, si on le désire, lui substituer une résistance fixe.
Au delà de la position de pleine ouverture de la valve d'admission, le régulateur 25 fonctionne de manière à réduire l'énergie absorbée par le générateur, pour la rendre égale à la puissance disponible maximum du moteur à combustion par la commande de l'inducteur 41 de marche avant, grâce au potentiomètre 46.
Comme on l'a dit précédemment, l'inducteur 40 agit différen- tiellement, et il est prévu, quand il est alimenté, pour exciter l'excitatrice en sens inverse de l'inducteur 41. L'inducteur 40 est connecté aux bornes des enroulements 18,19 et 20 des pôles de commutation, dans le circuit du générateur 12, et il agit en conséquence d'après le courant principal dans ce circuit, de manière à faire baisser la tension aux bornes du générateur 12, depuis une valeur maximum prédéterminée jusqu'à une valeur juste suffisante pour contrebalancer la chute de tension due à la résistance du circuit, lorsque le courant maximum passe.
Le circuit normal d'alimentation de l'inducteur 40 est le
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suivant: pôle + du générateur 12, inducteur 40, résistance de limita- tion 57 du courant et la masse.
Pour limiter le courant, dans le circuit du générateur, à une valeur maximum prédéterminée, on prévoit des moyens supplémentaires pour augmenter brusquement l'alimentation de l'inducteur différentiel 40, lorsque le courant du circuit du générateur atteint une valeur maximum prédéterminée. Ce circuit se comprend mieux en se reportant Fig. 2. Pour prévoir ce courant limite maximum, la résistance 57 est shuntée par un circuit comprenant la batterie 45, un pont redres- seur 58 et un contact normalement ouvert 59 du contacteur de freinage B. Comme on l'a dit ci-dessus, ce contacteur est excité pendant le fonctionnement normal, de manière que le circuit shunt ci-dessus, aux bornes de la résistance 57, soit fermé.
On voit que les deux bras du pont redresseur sont reliés de manière à empêcher tout passage de courant provenant de la batterie 45, à travers la résistance 57. En outre, la polarité du générateur est telle que, lorsque le courant passe dans le circuit principal, dans la direction normale, le côté de la résistance 57 connecté à la borne négative de la batterie, est négatif ; lecôté de la résistance 57 connecté par le pont redresseur au pôle positif de la batterie, est positif, de telle sorte que la chute de tension aux bornes de la résistance 57 équilibre la tension de la batterie à travers le redresseur de blocage 58, les redresseurs empêchant tout passage de courant dans ce circuit en boucle, en provenance de la batterie.
On voit alors que, si le courant passant dans, le circuit du générateur 12, et, par conséquent le courant traversant l'inducteur différentiel 40 et la résistance 57 , atteignent une valeur telle que la chute de tension aux bornes de la résistance 57 est plus élevée que la tension de la batterie 45, d'une quantité suffisante pour traverser les redresseurs des bras du pont 58, du courant passera par la borne positive de la résistance 57, à travers la batterie 45, créant ainsi un circuit pour le courant, en parallèle avec la résistance
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57, et en série avec l'inducteur différentiel 40.
En introduisant ainsi une dérivation sur la résistance 57, la résistance résultante du circuit de l'inducteur 40 est diminuée et l'alimentation de cet inducteur est brusquement augmentée, ce qui diminue l'excitation de l'excitatrice 13, et abaisse l'excitation du générateur 12. Le courant de ce générateur, pour lequel la dérivation ci-dessus se produit, est le courant limite maximum pour le circuit de sortie du générateur 12. L'alimentation additionnelle ainsi fournie à l'inducteur 40 est suffisamment grande, de telle sorte qu'aucune augmentation ultérieure du courant du circuit principal n'est possible, après le fonctionnement du circuit limiteur de courant.
Il est désirable de réduire le courant limite maximum lorsque la vitesse du véhicule augmente, c'est-à-dire que ce courant doit être amené, pendant le fonctionnement, à une valeur plus faible quand la vitesse,du véhicule est élevée, que lorsque cette vitesse est faible.
Cette condition est imposée par les limites de bonne commutation dans les moteurs de traction 16 et 17. On sait que le courant maximum qui peut être commuté de manière satisfaisante, à grande vitesse, est plus faible que celui qui peut être commuté par le même moteur, à une vitesse plus basse. Dans ce but, l'invention prévoit une géné- ratrice tachymétrique 60, ayant un inducteur 61 alimenté séparément, directement à partir de la batterie 45, par le fil B+. La généra- trice tachymétrique 60 est entraînée par l'arbre de l'un des 'moteurs de traction, par exemple, le moteur 16, et elle fournit une tension proportionnelle à la vitesse du véhicule, en vue de modifier le fonctionnement du circuit limiteur de courant.
On voit par ce qui précède que le circuit shunt, aux bornes de la résistance 57, est connecté par des points diagonalement opposés du pont redresseur 58. Ces points sont représentés par 62 et 63, Fig. 1 et 2. En se reportant Fig. 2, on voit qu'un potentiomètre 64, à prise variable 65, est connecté directement aux bornes de la génératrice tachymétrique 60, afin de fournir aux deux autres points diagonalement opposés 66 et 67 du pont 58, une tension appropriée, proportionnelle à la vitesse du véhicule.
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A cause de l'action rectificatrice du pont 58, cette tension fonction de la vitesse peut être considérée comme apparaissant de manière per- manente entre les joints 62 et 63 du pont, indépendamment du sens du déplacement du véhicule, le point 63 étant positif par rapport au point 62.
On voit également Fig.2 que, dans le circuit comprenant en série la batterie 45, le pont 58 et la résistance 57, la chute de tension aux bornes de la résistance 57 et la tension ( due à la vitesse) entre les points 62 et 63 du pont 58 s'ajoutent, et s'oppo- sent à la tension de la batterie 45. Ainsi, pour la limitation du courant, la tension totale disponible pour s'opposer à la tension de la batterie, et pour faire passer du courant à travers le pont et la batterie, à partir de la borne positive de la résistance 57, est augmentée, proportionnellement à la vitesse du véhicule, par la tension entre les points 62 et 63 du pont redresseur 58.
Comme la tension de la batterie est constante, on voit clairement que, lorsque la vitesse du véhicule augmente, la dérivation à travers la batterie, et par conséquent la limitation du courant, ont lieu sous des chutes de tension progressivement plus faibles aux bornes de la résistance 57, c:st-à-dire pour un courant principal réduit, car la chute de tension aux bornes de la résistance 57 est proportionnelle au courant principal. De cette façon, le courant limite maximum est réduit lorsque la vitesse du véhicule augmente.
En se reportant maintenant au contrôle du champ inducteur des moteurs de traction 16 et 17, on peut remarquer que chaque moteur est muni d'un inducteur principal à excitation séparée, le moteur 16 ayant un enroulement 70 connecté aux homes de l'excitatrice 14, et le moteur 17 avant son inducteur 71 relié aux bornes de l'exci- tatrice 15.
Le circuit d'alimentation des inducteurs 72 et 73 des excita- trices 14 et 15 respectivement, est le suivant: pôle positif du générateur 12 à travers une résistance 76, un fil 77, deux
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résistances en parallèle 78 et 79, vers les points 80 et 81 @ des ponts potentiométriques 74 et 75 respectivement, et ensuite, à travers les deux côtés des deux potentiomètres en parallèle, vers le fil 82 relié à la masse. Ainsi la tension apparaissant aux bornes de chaque potentiomètre 74 et 75, entre les points 80, 81 et le sol, est proportionnelle au courant dans le circuit principal du générateur 12, représenté par la chute de tension aux bornes des enroulements 18, 19 et 20 des pôles de commutation.
Une tension appropriée, destinée à être appliquée aux inducteurs 72 et 73, est choisie sur les potentiomètres 74 et 75, au moyen de manettes de direction commandées à main 83 et 84, respectivement.
Il est utile de noter maintenant quelques caractéristiques mécaniques des manettes de direction 83 et 84. Le but principal de ces manettes est de déterminer l'alimentation normale des enrou- lements inducteurs 70 et 71, par le choix sur les potentiomètres 74 et 75 de tensions appropriées proportionnelles au courant principal, pour être appliquées aux inducteurs 72 et 73 des excitatrices.
On remarque également que les interrupteurs 53 et 54 déjà mentionnés sont commandés par des leviers à poignée, fixés aux manettes 83 et 84, ces interrupteurs étant disposés pour se fermer dès que l'opé- rateur saisit les manettes. De préférence, comme indiqué sur le dessin, les manettes 83 et 84 sont sollicitées' vers une position normale, telle que sensiblement la pleine tension correspondant à la marche avant, soit appliquée aux inducteurs 72 et 73. Les manettes 83 et 84 sont également prévues pour faire fonctionner un certain nombre d'interrupteurs et de rhéostats auxiliaires.
Par exemple les rhéostats 78 et 79 sont prévus pour être totalement en circuit lorsque les manettes 83 et 84 sont dans leur position normale, et ils leur sont mécaniquement connectés pour se déplacer avec elles, de manière à diminuer leur résistance, lorsque les manettes sont déplacées en arrière, vers les points zéro des ponts potentiométriques. Les rhéostats 78 et 79 sont prévus pour être
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entièrement sans résistance quand les manettes 83 et 84 atteignent leur point zéro.
Le but de ces rhéostats sera expliqué plus complètement ci-après, en liaison avec le fonctionnement automatique de la direction.
Outre les rhéostats 78 et 79, les manettes 83 et 84 actionnent également des potentiomètres 85 et 86, et des interrupteurs 87 et 88, respectivement. Les potentiomètres -85 et 86, et les interrupteurs 87 et 88 appartiennent à des circuits qui seront décrits ci-dessous, mais il est suffisant, pour le moment,de noter que les curseurs des potentiomètres 85 et 86 sont normalement dans leur position de ten- sion maximum, et, puisque les moitiés "avant" de ces potentiomètres ne comportent pas de résistance, la position de tension maximum est maintenue aussi longtemps que les manettes sont en avant de leur position zéro. Les potentiomètres 85 et 86 deviennent actifs pour réduire les tensions, lorsque les manettes 83-84 sont déplacées au-delà de leur position*zéro, vers leurs secteurs de marche inverse.
Les interrupteurs 87 et 88 sont unipolaires, à deux positions, nor- malement fermés sur un p8le aussi longtemps que les manettes sont dans leurs positions "avant" normales, et sont déplacés vers leur autre pôle, aussitôt que la manette à laquelle ils sont chacun reliés, est déplacée en sens inverse par rapport à sa position normale.
On voit par la description qui précède des potentiomètres 74 et 75, que, lorsque les manettes 83 et 84 sont mises dans une position prédéterminée, l'alimentation des inducteurs, principaux 72 et 73 des excitatrices 14 et 15 varie suivant la valeur du courant principal du générateur 12. En outre, puisque les excita- trices 14 et 15 sont du type amplidyne, il est clair que l'alimen- tation des enroulements 70 et 71 est proportionnelle au courant d'induit des moteurs, et que, sauf quelques conditions exceptionnelles qui seront expliquées ci-après, la caractéristique d'excitation des moteurs de traction 16 et 17 est analogue à celle d'un moteur série.
Dn voit que les manettes 83 et 84 sont contrôlables indépendamment l'une de l'autre, de telle sorte que l'excitation normale de chaque moteur peut être choisie indépendamment, et réglée en tout point,
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,entre l'excitation maximum de marche avant et l'excitation maximum de marche arrière. Le circuit d'alimentation des inducteurs 72 et 73 est représenté de manière simplifiée dans la Fig.4. Alors que cette figure ne représente qu'un seul pont potentiométrique, on doit se souvenir que les potentiomètres 74 et 75 sont connectés avec leurs circuits électriques en parallèle.
Les caractéristiques d'excitation série des moteurs de traction 16 et 17 sont désirables, car elles augmentent la vitesse jusqu'à celle pour laquelle on utilise au maximum l'énergie disponible du moteur à combustion. Toutefois, on a trouvé que des vitesses plus élevées que celles que l'on peut ainsi obtenir étaient désira- bles pour cette utilisation maximum de la puissance du moteur. Ces desiderata proviennent en partie du fait que la saturation des inducteurs des moteurs, aux faibles vitesses du véhicule, lors de l'effort destiné à obtenir la force maximum de traction au démarrage, affecte dans une certaine mesure la proportionnalité entre le courant principal et le flux du moteur.
En conséquence, pour augmenter encore la vitesse du moteur jusqu'à celle pour laquelle on utilise au maximum la puissance du moteur à combustion, l'invention prévoit des moyens additionnels pour exagérer les effets de la caractéristique d'excitation série des moteurs, en commandant l'excitation des moteurs inversement proportionnellement à la vitesse du véhicule, aussi bien que proportionnellement au courant principal.
Dans ce but, on utilise la tension de la dynamo tachymétrique 60, pour alimenter, proprotionnellement à la vitesse du véhicule, deux enroulements inducteurs différentiels 90 et 91 des excitatrices 14 et 15, respectivement.
En se reportant aux Fig. 1 et 3, on voit que les enroulements inducteurs 90 et 91 sont en série, aux bornes de points intermé- diaires 92 et 93 d'un circuit en pont, dont les bornes 94 et 95 sont reliées aux bornes de la génératrice tachymétrique 60. La
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Fig. 3 montre clairement ce pont, qui comporte deux résistances 96 et 97, reliées en série entre les bornes 94 et 95, et une résistance 98, reliée en série avec un redresseur 99, entre les mêmes bornes 94-95. Le redre'sseur 99 est connecté de manière à conduire normalement le courant, la borne 94 étant positive.
Les bras du pont sont proportionnés de manière que le point 92 soit normalement positif par rapport au point 93, les enroulements inducteurs 90 et 91 des moteurs étant connectés entre ces points.
Le circuit d'alimentation des inducteurs 90 et 91 est le suivant: borne 92 du pont, redresseur 100, les inducteurs 90, 91 ensérie, l'interrupteur à poignée 88 dans sa position normale, le curseur du potentiomètre 85, borne 93. On voit que ce circuit traverse, aux choix, soit le potentiomètre 85, soit le potentiomètre 86, ou chacun des deux, mais les interrupteurs 87 et 88 selon la position des manettes de direction 83 et 84. On expliquera plus loin le but des potentiomètres 85 et 86, mais pour l'instant, on peut supposer que ces potentiomètres n'agissent pas, et que les manettes occupent leur position avant extrême comme représenté sur le dessin.
De cette manière, lorsque la vitesse du véhicule et la tension de la dynamo 60 augmentent, la tension aux bornes 92 et 93 du pont croît proportionnellement. Comme on le voit Fig.1 , les enroulements inducteurs différentiels 90 et 91 sont alimentés en opposition avec les inducteurs principaux 72 et 73 respectivement, de sorte que lorsque l'alimentation des enroulements 90 et 91 augmente en même temps que la vitesse du véhicule, l'excitation résultante des excitatrices 14 et 15 des moteurs de traction, et par conséquent, l'excitation des moteurs 16 et 17 eux-mêmes, sont réduites proportion- nellement à la vitesse du véhicule.
On doit se souvenir que cet effet s'ajoute à la réduction d'excitation des moteurs, due à la diminution du courant principal lorsque la vitesse du véhicule augmente, et produit une caractéristique d'excitation série plus prononcée.
L'utilisation du redresseur 99, dans un bras du pont de la Fig.3,
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est évidente, si l'on observe les courbes des Fig. 6 et 7. Le redresseur 99 sert de résistance non linéaire, dont la valeur diminue lorsque la tension aux bornes du pont augmente.
En se reportant Fig.6, on voit que l'on a représenté la courbe du courant principal (ordonnées) en fonction de la vitesse du véhicule (abcisses) depuis l'arrêt jusqu'à la vitesse maximum du véhicule. Celle-ci est indiquée par la ligne 101. On décrira plus loin la manière selon laquelle la vitesse du véhicule est limitée à cette valeur maximum, mais, pour l'instant, il est suffisant de remarquer que la ligne interrompue 102 montre la manière dont le courant principal diminuerait lorsque la vitesse du véhicule augmen- terait, s'il n'y avait pas d'affaiblissement additionnel du champ, par suite de l'alimentation des inducteurs 90 et 91. La ligne droite interrompue 103 indique la limite maximum du courant, qui, comme on l'a vu plus haut, diminue, lorsque la vitesse du véhicule augmente.
Comme on l'a vu dans l'alinéa précédent, l'excitation des induc- teurs 90 et 91 augmente avec la vitesse du véhicule, et cette aug- mentation est sensiblement linéaire, dans une partie 104 de la courbe de la Fig. 7, qui représente l'excitation des enroulements 90-91 ( en ordonnées) en fonction de la vitesse du véhicule (en abcisses). Pour cette raison, le courant principal, dans la Fig. 6, suit la courbe 10'5, plutôt que la courbe 102. Comme on le voit sur cette figure, l'intervalle entre la courbe 105 et la courbe 102 est d'autant plus prononcé que l'alimentation des inducteurs 90-91 augmente (Fig. 7). Ainsi, par suite de l'action des inducteurs 90-91, le courant principal commence à présenter une augmentation en 105a, de la courbe 105, et commence à s'approcher de la valeur limite du courant.
Comme il est indésirable que le courant limite soit dépassé en ce point, une augmentation ultérieure de l'alimentation des inducteurs 90-91 est évitée, et, en réalité, il se produit une nette diminution de leur alimentation par suite de l'action du redresseur 99. La caractéristique négative résistance/tension du redresseur 99 devient prononcée pour des tensions relativement élevées de la dynamo tachymétrique, réduisant ainsi la résistance du bras du pont dans lequel il se trouve, et empêchant une augmentation ultérieure
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de la tension de la borne 92 du pont, par rapport à la borne 93.
Comme indiqué Fig. 6, ceci a pour effet de réduire à nouveau le courant principal, suivant la partie 105b de la courbe 105. En limitant ainsi, et, en fait, en diminuant l'alimentation des induc- teurs 90-91, pour les vitesses élevées, on évite une augmentation du courant principal jusqu'à, la valeur limite de ce courant.
Outre leur fonction d'accentuer la caractéristique d'excitation série des moteurs de traction, les inducteurs 90-91 sont mis en circuit avec la batterie 45 pour indiquer et contrôler la vitesse limite du véhicule. Dans ce but, la tension de la génératrice tachymétrique 60 est opposée à la tension de la batterie 45, à travers un circuit comportant les inducteurs 90-91 des excitatrices 14-15, et deux redresseurs de blocage 106 et 106a (Fig. 1 et 3), le redresseur 106a faisant partie du pont 58.
Ces redresseurs de blocage empêchant normalement le passage à travers la génératrice 60, et les inducteurs 90-91 du courant venant de la batterie, mais permettent le passage d'un courant de dérivation venant de la géné- ratrice 60 à travers la batterie et les inducteurs 90-91, afin de fournir une excitation supplémentaire aux inducteurs, toutes les fois que la vitesse du véhicule est telle que la tension de la génératrice tachymétrique, ou une partie appropriée de cette tension, dépasse la tension de la batterie.
Ce circuit de dérivation est le suivant, (Fig. 1 et 3): borne + de la génératrice 60, fil 107, redresseur 106a, Fil B+, batterie 45, la terre ; là, à travers le redresseur 106, appareil à indication visible ou audible 108 de la vitesse, les indicateurs 90-91, l'interrupteur à manette 88, la résistance variable 97, borne - de la génératrice 60.
On voit clairement que le redresseur 100 est compris dans le circuit normal d'excitation des inducteurs 90-91, en vue d'éviter le court-circuitage de ces enroulements par le redresseur 99, lors du passage d'un courant, au moment du fonctionnement à la vitesse limite. D'après ce circuit; il est évident que les redresseurs 106
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et 106a sont disposés de façon que le courant ne puisse pas passer en avant en venant de la batterie 45, pour traverser la génératrice tachymétrique 60. D'autre part, lorsque le véhicule atteint une vitesse pour laquelle la tension aux bornes de la génératrice 60 atteint une valeur supérieure à celle de la tension de la batterie, ces deux redresseurs de blocage permettent à du courant de passer de la génératrice tachymétrique vers la batterie, l'indicateur de sur- vitesse 108, .et les inducteurs 90-91.
En outre, on peut remarquer que la vitesse du véhicule, pour laquelle se produit le passage d'un tel courant, est sensiblement indépendante des variations de tension de la batterie, car la génératrice 60 est excitée par la batterie, de telle sorte que, lorsque la tension de la batterie augnente ou diminue, la tension de la génératrice augmente ou diminue proportion- nellement.
On peut comprendre maintenant le fonctionnement du circuit limiteur de vitesse. On se souviendra qu'indépendamment de toute alimentation des inducteurs 90-91 par le circuit de dérivation décrit dans le paragraphe précédent, pour la vitesse limite, ces inducteurs sont excités de manière continue par le circuit au pont de la Fig.3, de la même manière que représenté Fig. 7.
En se reportant à la Fig. 6, lorsqu'on s'approche de la vitesse limite du véhicule, le courant principal a son point représentatif dans la région 105b de la courbe 105. Si, alors, la vitesse du véhicule devient telle que la tension de la génératrice tachymétrique fait passer du courant à travers le circuit de limitation de la vitesse, alimentant ainsi l'indicateur 108 de survitesse et ajoutant une alimentation additionnelle à l'alimentation normale des induc- teurs 90-91, leur alimentation totale augmente brusquement, comme indiqué dans la partie 104B, de la courbe 104 de la Fig.7.
Une telle au mentation de l'alimentation des inducteurs différentiels 90-91 entraîne une diminution brusque de l'excitation résultante de l'excitatrice, et, par conséquent, de l'excitation résultante du
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moteur, de telle sorte que le courant principal augmente brusque- ment, comme indiqué en 105c de la Fig. 6. Cette augmentation brusque amène le courant principal à la valeur limite, pour la vitesse de fonctionnement, comme indiqué par la courbe 103 de la Fig. 6, de telle sorte que le circuit de limitation de la vitesse, décrit ci-dessus, est mis en fonctionnement. Ainsi, le courant du moteur étant limité à cette valear limite, la puissance du moteur est déterminée par sa tension.
Celle-ci est proportionnelle à la vitesse du moteur et à l'excitation des inducteurs du moteur, de telle sorte qu'avec la vitesse du moteur maintenue à sa valeur limite, et l'excitation du moteur étant strictement limitée'par l'excitation plus grande des inducteurs 90 et 91, la puissance du moteur diminue, ce quiréduit la vitesse du véhicule. Lorsque cette vitesse a diminué, la tension dela génératrice est réduite en dessous de la valeur qui fait entrer en action le circuit de dérivation décrit ci-dessus, et l'excita- tion supplémentaire des inducteurs 90-91 cesse. Il est clair que le système de l'invention fera le réglage en ce point, pour main- tenir la vitesse du véhicule à sa vitesse maximum.
Le fonctionnement ci-dessus du système, dans des conditions de vitesse limite, apparaîtra clairement en se reportant Fig. 5 (caractéristique Volt/ampère). Cette figure représente d'une manière schématique, plus ou moins conventionnelle, la caractéris- tique en charge d'un système Diesel-électrique.
Le générateur principal 12, s'il est entraîné à une vitesse quelconque choisie, présente une caractéristique Volt/ampère, à pleine charge, ayant la forme générale de la courbe A, tandis que la puissance maximum du moteur 10 est sensiblement constante (courbe B ).Ordinairement les puissances des divers éléments du système sont choisies de manière que ces courbes se coupent dans le milieu de la gamme de fonctionnement, en vue d'obtenir l'utilisation maximum de la puissance disponible du moteur,
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pour une gamme la plus grande possible de vitesses du véhicule.
De l'examen des courbes A et B, il est évident que, dans la partie médiane du fonctionnement, le générateur demande plus de puissance que le moteur n'est capable de fournir, et que le seul moyen d'amener ces courbes à coïncider, comme elles le doivent, est que la puissance demandée au générateur soit légèrement diminuée, par un léger ralentissement dans cette gamme. Comme une telle ré- duction de la vitesse du moteur Diesel diminue aussi la puissance disponible de ce moteur, il est désirable, si possible, de diminuer la puissance demandée par le générateur, de manière qu'elle soit égale à celle du moteur.
Conformément à l'invention, des moyens permettent de réduire l'excitation du générateur, au moyen du potentiomètre 46 actionné par le régulateur, décrit précédemment. Par exemple, les courbes A et B de la Fig. 5 ont été tracées pour la pleine admission. La valve d'admission étant dans cette position le potentiomètre 46 n'entraîne aucune variation de la tension appliquée à l'inducteur 41 de l'excitatrice 13 du générateur 12.
Toutefois, comme on l'a expliqué précédemment, le régulateur peut dépasser jusqu'à un certain point cette position correspondant à la pleine admission, de telle sorte que si, lorsque la. valve est à la pleine admission, la vitesse du moteur Diesel ne peut toujours pas être maintenue, le levier 29, solidaire du régulateur, déplace le curseur du po- tentiomètre 46, pour diminuer l'alimentation de l'inducteur 41, sans ouverture plus grande de la valve d'admission du moteur.
En réduisant ainsi l'excitation du générateur principal 12, la puissance demandée par ce générateur est réduite jusqu'au point pour lequel cette puissance est juste égale à celle disponible au moteur. Cette action s'accomplit par réglage et amène la caractéristique Volt/ampère du générateur à coïncider avec la puissance disponible du moteur, pour la gamme C, à puissance constante, de la caractéristique Volt/ampère résultante du générateur, représenté
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en trait plein Fig. 5. Bien entendu, dans la région D, la tension du générateur est limitée à une valeur maximum prédéterminée, par la saturation des pôles inducteurs du générateur.
La partie E de la courbe de la Fig. 5 est déterminée par le fonctionnement du circuit de limitation du courant, pour une vitesse nulle, ou faible, du véhicule, Lorsque sa vitesse augmente, le courant limite est diminué, comme indiqué par les lignes à courant constant E1 et E2 de la Fig. 5. La partie F de la caractéristique représente la chute de tension due à la résistance pure des induits des moteurs de traction, et pour laquelle le courant-principal prend une valeur proportionnelle à la. tension du générateur, quand le véhicule part durepos.
Il est évident, par ce qui précède, que, si le véhicule fonctionne en un point 110 de la caractéristique de la Fig. 5, lorsque le véhicule atteint sa vitesse maximum, la brusque augmen- tation de l'excitation différentielle des excitatrices des moteurs de traction, due au fonctionnement du circuit limiteur de vitesse ( Fig. 7), et l'augmentation brusque consécutive du courant principal, ( Fig. 6), feront déplacer le point 110 de la courbe C de la Fig.5, vers la courbe E2 de limite du courant, pour la vitesse maximum, et ensuite le long de cette courbe, jusqu'en un point 111.
Il est clair que la puissance du système, correspondant à ce point 111, est inférieur à celle à laquelle correspond la courbe C, de telle sorte que la puissance des moteurs de traction sera réduite, et le véhicule ralentira, comme on l'a décrit plus haut.
D'après de qui précède, on voit que lorsque le véhicule avance, en absorbant de l'énergie, la force contre-électromotrice des moteurs est presque égale et opposée à la tension du générateur 12, entraîné par le Diesel. Comme latension des moteurs de traction est propor- tionnelle au produit du flux du moteur et de sa vitesse, on voit que, lorsque le véhicule se déplace à une vitesse relativement élevée, le flux du moteur est relativement faible, pendant que le générateur
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,12 fonctionne avec une saturation partielle, dans sa gamme supérieure de tensions.
Dans ces conditions, il est évident que les excitatrices 14 et 15 des moteurs sont capables d'entraîner une variation exces- sivement rapide du flux inducteur du moteur, pour une variation relativement faible de l'alimentation du champ de ce moteur, pendant qu'en raison de la saturation du champ du générateur, une variation relativement grande de tension de l'excitatrice 13 du générateur est nécessaire pour produire une variation proportionnelle du flux inducteur du générateur.
En conséquence, si l'excitation des moteurs est brusquement diminuée, ou inversée, pour commencer un fonctionnement en freinage, il est clair qu'un courant transitoire de grande valeur peut cir- culer dans le circuit de sortie du générateur, du fait que le flux des moteurs s'inverse plus rapidement que le flux du générateur ne peut être diminué par le fonctionnement du circuit limiteur de courant. Pour ramener cette condition indésirable dans des limites permises, les excitatrices 14 et 15 sont munies d'enroulements inducteurs stabilisateurs de contrôle, 115 et 116, respectivement.
On voit sur la Fig. 1 que la borne + de l'excitatrice 15 et la borne - de l'excitatrice 14 sont mises ensemble à la masse par un fil 117; la borne + de l'excitatrice 14 est reliée par l'inducteur stabilisateur 115, un condensateur 118, et l'enroulement inducteur stabilisateur 116, à la borne - de l'excitatrice 15. Lorsque le système fonctionne dans des conditions stables aucun courant ne passe dans les enroulements stabilisateurs 115 et 116, le condensa- teur 118 étant simplement chargé à une tension égale à la somme des tensions aux bornes des excitatrices 14 et 15.
Le circuit stabilisateur constitue un circuit fermé, comprenant en série les induits des excitatrices 14 et 15, les enroulements stabilisateurs 115 et 116 et le condensateur 118, ce circuit étant mis à la masse .entre les induits des excitatrices, par le fil 117.
Si les tensions aux bornes des deux excitatrices varient dans
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le même sens, c'est-à-dire si un couple plus grand ou plus petit, de marche avant ou de freinage, est demandé simultanément aux deux excitatrices, ou, si l'excitation des deux excitatrices est soudai- nement et simultanément modifiée en passant de l'excitation de marche avant à l'excitation inverse, pour passer de la marche avant au freinage, le condensateur 118 est chargé ou déchargé ( suivant le sens de la variation) à travers les inducteurs stabilisateurs 115-116. Ces enroulements sont prévus de telle sorte que les composantes de l'excitation qu'ils produisent dans de telles conditions de variations dans les excitatrices 14 et 15, tendent à s'opposer à la variation de tension dans chaque machine.
De cette manière, la valeur de la variation de la tension des excitatrices est suffisamment diminuée, de telle sorte que l'inducteur différen- tiel 40 de l'excitatrice 13 du générateur 12 est capable de faire suivre au flux de l'inducteur 38 du générateur, la variation de flux du moteur, de manière suffisamment proche, pour éviter un courant transitoire exagérément élevé, pendant une variation rapide de l'excitation des moteurs.
Si, d'autre part, la tension d'une seule des excitatrices varie, par augmentation ou diminution de l'excitation de ce moteur, alors que la tension de l'autre excitatrice reste constante, le condensateur 118 est également soumis à une variation de charge.
Dans ce cas, toutefois, le courant dans les inducteurs stabilisa- teurs 115 et 116 sera dans le même sens dans les deux enroulements, de telle sorte que le courant dans l'enroulement stabilisateur de l'excitatrice dont la tension est soumise à une variation, tend à s'opposer à cette variation, tandis que le courant dans l'enrou- lement stabilisateur de l'excitatrice dont l'excitation ne subit pas de variation, tend à produire une variation de tension de cette excitatrice, dans un sens opposé à la variation de tension dans la première excitatrice. Ce dernier effet est ut@le, en liaison avec la commande de la direction, comme on le verra ci-après.
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La direction du véhicule est obtenue en déplaçant une manette de commande, afin de modifier le couple du moteur associé. Pour obtenir le meilleur rendement , dans la direction du véhicule, des moyens seront, de préférence, prévus pour faire varier auto- matiquement le couple de l'autre moteur, en sens inverse, sans nécessiter la manoeuvre d'une autre manette de commande. Il est clair que l'effet transitoire mentionné ci-dessus facilite une telle variation.
Comme on l'a dit brièvement ci-dessus, la direction du véhicule est obtenue en manoeuvrant l'une ou l'autre des manettes de com- mande, 83-84, pour diminuer ou inverser le couple du moteur associé, sans réduire le couple de l'autre moteur, ce qui fait tourner le véhicule du côté où le couple a été diminué ou inversé.
En se reportant Fig. 1, si les manettes sont dans la position représentée de pleine marche avant, la direction peut être modifiée en tirant en arrière, ou vers, ou à sa position 0, l'une des manettes, par exemple la manette de droite 84. Si l'on désire un virage brutal, la poignée peut être tirée en arrière dans le secteur de marche inverse, afin d'inverser le couple et de faire marcher en freinage le moteur de droite. Pendant ce temps, le moteur de gauche continue à exercer son couple en avant. Bien entendu, si le véhicule se déplaçait en sens inverse, la direction s'effectue- rait en déplaçant une manette vers ou dans sonsecteur de marche avant.
Pour effectuer la direction du véhicule, avec une perturbation minimum du courant principal, il est désirable de maintenirconstante la tension résultante des moteurs, pendant ces opérations de change- ment de direction. Des moyens sont donc prévus 'pour augmenter automatiquement l'excitation et, par conséquent, le couple du moteur dont la manette de commande n'a pas bougé, lorsque la ten- sion et le couple de l'autre moteur ont été diminués. Par exemple, si la manette 84 est amenée vers le point 0 du potentiomètre 75,
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tandis que la manette 83 reste dans la position indiquée, la résistance du rhéostat 79 sera graduellement diminuée, et sera complètement annulée quand la manette 84 atteindra le point 0.
En se reportant Fig. 4, il est évident que, lorsque le rhéostat 79 a une résistance nulle, la tension appliquée aux deux doubles potentiomètres 74 et 75 est graduellement augmentée. Comme la manette 83 n'est pas déplacée, il est clair que l'excitation de l'excitatrice 14 est augmentée, de manière à augmenter la tension et le couple du moteur 16. Bien entendu, la tension appliquée au potentiomètre 74 est également augmentée, mais le mouvement inverse de la manette 84 est prépondérant, de telle sorte que l'excitation de l'excitatrice 15 diminue, ce qui diminue la tension et le couple du moteur 17.
En proportionnant convenablement les divers éléments du système, le rhéostat 79 peut augmenter la tension du moteur 16, de la même quantité dont la tension du moteur 17 est diminuée, par la manoeuvre de la manette 84 jusqu'à ce qu'elle atteigne le point 0 et que le rhéostat 79 soit complètement éliminé. Cette condi- tion est représentée,Fig. 8 quireprésente la relation entre le déplacement de la manette de direction (abcisses) et la tension du moteur, dans les conditions ci-dessus. On voit que si c'était la manette 83 qui aurait été manoeuvrée, la manette 84 restant fixe, le rhéostat 78 aurait eu pour effet d'augmenter la tension du moteur 17.
Les rhéostats 78 et 79 n'agissent pas lorsque l'une des manettes est dans le secteur de marche inverse, car ces résistances sont mises hors circuit lorsque les manettes atteignent leur point 0. Toutefois, des moyens sont prévus pour maintenir sensiblement constante la tension résultante des moteurs, même si l'une des manettes est mise dans son secteur de marche inverse, afin de freiner un moteur en vue d'un virage très brusque. Dans ce but, les potentiomètres 85 et 86, qui sont sans action tant que les manettes sont dans leur secteur de marche avant, entrent
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,en action.
Ces potentiomètres, qui sont branchés en parallèle avec la résistance 96, réduisent l'excitation des inducteurs différentiels 90 et 91, chaque fois que l'une des manettes est déplacée dans son secteur de marche inversée, tandis que l'autre reste dans sa position normale. Si on suppose, avec ce même exemple, que la manette 84 est déplacée dans son secteur de marche inverse, il est évident d'après ce qui précède, (Fig.3), que l'intérrupteur sélecteur 88 aura été mis en contact avec le plot 121, dès que la manette 84 aura été déplacée en arrière de sa position normale, de manière à relier les inducteurs 90 et 91 à la borne 93 du pont, par l'intermédiaire du curseur du potentiomètre 86, plutôt que par le curseur du potentiomètre 85.
Ce changement de connexion n'a aucun effet jusqu'à ce que la manette atteigne sa position 0, puisque le potentiomètre 86 n'agit que dans le secteur de marche inverse.
Toutefois, dès que la manette se déplace dans ce dernier secteur, le curseur du potentiomètre 86 se déplace sur la partie agissante de ce potentiomètre, depuis la tension de la borne 93, vers la tension plus élevée de la borne 94 du pont, diminuant ainsi la tension aux bornes de laquelle les inducteurs 90 et 91 sont reliés. Comme ces enroulements sont différentiels, une telle diminution de leur alimentation produit une augmentation résultante de l'excitation des deux excitatrices. De cette façon, la tension du moteur 16 continue à augmenter tandis que, comme on l'a décrit plus haut à propos du déplacement dans le secteur de marche avant, la Eonaion réaulwnte du moteur 17 augmonte on sens invorse, lorsque la manette 84 approche de sa position de marche inverse maximum.
Comme indiqué Fig. 8, la tension du moteur 16 n'augmente pas abso- lument linéairement, à cause de la saturation après que la manette 84 dépasse son point 0.
Bien entendu, si l'opérateur avait déplacé la manette 83, au lieu de la manette 84, dans son secteur de marche inverse, en
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laissant la manette 84 fixe, le potentiomètre 85 aurait produit le même effet que celui qui vient d'être décrit pour le potentiomètre 86. En outre, si les deux manettes avaient été simultanément déplacées dans leur secteur de marche inverse, pour freiner sans faire de virage, les deux interrupteurs sélecteurs 87 et 88 auraient été actionnés, c'est-à-dire que l'interrupteur 88 serait sur le contact 121, et l'interrupteur 87 sur le contact 120, déconnectant ainsi les potentiomètres 85 et 86, et reliant directement les inducteurs à la borne 93,de telle sorte que les potentiomètres n'aient aucune action sur l'alimentation des inducteurs 90-91.
Le freinage, sans changement de direction, est effectué en déplaçant simultanément les manettes 83 et 84 depuis leurs secteurs de marche avant, vers leurs secteurs de marche inverse. Pendant ce déplacement, les potentiomètres 85 et 86 sont inefficaces pour réduire l'excitation des inducteurs 90-91, car ils sont shuntés par les interrupteurs 87 et 88, comme on vient de l'expliquer.
Toutefois, les rhéostats 78 et 79 agissent aussi longtemps que les manettes de direction sont dans leurs secteurs de marche avant, afin d'augmenter la tension appliquée aux inducteurs 70 et 71, comme on l'a expliqué plus haut pour le changement de direction. En aug- mentant ainsi l'excitation normale de ces inducteurs, on maintient un couple élevé de freinage pour des courants en ligne relativement faibles.
Pendant que le freinage est maintenu, dans ces conditions, des moyens sont également prévus pour limiter le couple de freinage pour des courants élevés en ligne. Le besoin d'une telle limitation se conçoit si l'on pense, que, dans le freinage, l'excitation des moteurs de traction 16 et 17 est inversée, de telle sorte que ces moteurs agissent en génératrices, leurs tensions s'ajoutant à la tension du générateur principal 12, entraîné par le Diesel. Dans ces conditions, la caractéristique d'excitation série des moteurs, devient une caractéristique d'excitation série de génératrices, ayant un effet cumulatif marqué ; c'est-à-dire que, lorsque l'exci-
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.tation des moteurs de traction augmente dans le sens du freinage, le courant en ligne augmente, et, de ce fait, l'excitation des moteurs de traction augmente encore.
Cet effet est aggravé par le dépassement transitoire de la limite du courant en ligne, expliqué précédemment comme résultant de l'incapacité du générateur de diminuer sa tension aussi rapidement que la tension du moteur diminue, lorsqu'on passe brusquement au freinage. Alors que les inducteurs stabilisateurs 115 et 116 limitent ce dépassement à des valeurs acceptables, il est également désirable de limiter le couple de freinage, lorsqu'il existe de tels courants élevés dans le circuit principal.
En réalité, on a trouvé désirable de limiter le couple de freinage, pour de forts courant en ligne, même si ce courant ne dépasse pas sa valeur limite. Dans ce but, on prévoit des moyens pour limiter l'excitation des moteurs de traction 16 et 17 jusqu'à une valeur maximum prédéterminée, de telle sorte que la caractéris- tique d'excitation série des moteurs de traction est transformée en une caractéristique d'excitation séparée ou shunt, lorsque le courant en ligne atteint une valeur élevée prédéterminée.
La fig. 4 montre la manière dont l'alimentation des inducteurs 72 et 73 des excitatrices 14 et 15 est limitée à une valeur maximum bien définie. Comme on l'a déjà mentionné, la Fig. 4 représente le pont potentiométrique 74 ( dont le circuit est branché en pa- rallèle) relié aux bornes des enroulements 18,19 et 20 du circuit principal, en série avec la résistance 76 et les rhéostats 78 et 79.
En outre, il est clair que normalement la caractéristique série fondamentale de l'enroulement inducteur 72, provient, du fait que la tension au point 80 du potentiomètre 74 est proportionnelle à la chute de tension aux bornes des enroulements 18,19, 20 des p8les de commutation, telle qu'elle apparaît par l'intermédiaire des résistances 76, 78, 79. Comme on l'a expliqué précédemment, cette proportionnalité est modifiée dans une certaine mesure pendant le
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freinage, par suite de la diminution de la résistance des rhéostats 78 et 79. Toutefois, pour lmiter la tension au point 80 à une valeur maximum prédéterminée, ce point est relié à travers un re- dresseur de blocage 126 à un point de potentiel intermédiaire 127 sur la batterie 45.
Sur la Fig. 1, on voit également que le point 127 a une tension fixe, légèrement supérieure à celle de la masse, déter- minée par la batterie 45. Aussi longtemps que la tension du point 80 reste inférieure à celle du point 127 de la batterie 45, le courant ne peut pas circuler depuis la batterie vers le potentiomètre ou les enroulements de commutation 18, 19, 20,à cause du redresseur de blocage 126. Toutefois, si le courant en ligne qui traverse les enroulements 18, 19, 20 atteint une valeur telle que la tension du point 80tend à devenir supérieure à la tension du point 127, du courant passe depuis le point 80 à tra- vers le redresseur 126 et la partie de la batterie 45 qui est reliée à la masse, ce qui limite ainsi la tension au point 80 à une valeur maximum prédéterminée.
Ensuite, la tension du point 80 reste sensiblement fixe, indépendamment de la valeur que peut prendre le courant en ligne, et, par conséquent, la chute de ten- sion aux bornes des enroulements 18, 19, 20. Donc, lorsque le courant en ligne atteint une valeur suffisante, pour causer le passage du courant, dont il vient d'être question, l'alimentation des inducteurs 72-73 des excitatrices, et par suite, l'excitation des moteurs de traction 16 et 17, atteignent une valeur fixe maximum, et présentent une caractéristique shunt. De cette manière, l'effet cumulatif sur l'excitation des moteurs est réduit lorsqu'on passe au freinage.
Bien entendu, la tension en excès du point 80 peut n'être pas uniquement due à une simple chute de tension ohmique aux bornes des enroulements de commutation 18, 19, 20 ; mais, lors d'une variation très rapide du courant en ligne, comme celle qui
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est due à une inversion rapide dans les inducteurs des moteurs de traction, une telle tension en excès peut provenir en partie de la chute de tension inductive aux bornes des enroulements 18, 19, 20. Le circuit en dérivation à travers le redresseur 126 protège contre de telles tensions transitoires inductives excessives.
Lors de variations rapides du courant de ligne, lorsqu'on passe brusquement au freinage, comme décrit ci-dessus, la tension inductive apparaissant aux bornes des enroulements 18,19, 20 est utilisée pour hâter la diminution de l'excitation du générateur 12 jusqu'à sa valeur de régime stable. Dans ce but, l'alimentation de l'inducteur différentiel 40 de l'excitatrice 13 du générateur 12 est prévue pour monter à des valeurs très élevées. On se sou- viendra que cet inducteur différentiel 40 est alimenté aux bornes des enroulements de commutation 18-19-20, de sorte que toute chute de tension inductive apparaissant à la borne positive du générateur 12 produit une augmentation transitoire de l'alimentation de l'en- roulement 40, et, par conséquent, une diminution rapide de l'exci- tation résultante de l'excitatrice 13 et du générateur 12.
En obligeant un courant plus fort à traverser l'inducteur différentiel 40, la tension inductive à la borne positive du géné- rateur 12 apparaît également aux bornes de la résistance 57, dans le circuit d'excitation différentielle de l'excitatrice 13, et elle tend à faire fonctionner le circuit de limitation du courant, décrit précédemment, de telle sorte que l'alimentation de l'induc- teur différentiel 40 de l'excitatrice 13 peut être augmentée ulté- rieurement par le passage du courant endérivation du circuit limi- teur de courant, à travers le pont redresseur 58 et la batterie 45, comme décrit précédemment.
Le fonctionnement de l'ensemble qui vient d'être décrit va se comprendre très facilement dans ce qui" suit, en se plaçant au point de vue du conducteur.
Trois commandes simples et commodes sont à la disposition du conducteur, notamment, la pédale d'accélération 26, pour contrôler
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la vitesse et la puissance du moteur à combustion interne 10,et les manettes de changement de direction, 83 et 84, à gauche et à droite, respectivement, sur le dessin, pour commander indépendam- ment la vitesse, le couple et le sens de rotation des chenilles droites et gauche. Comme on l'a dit, ces manettes 83 et 84 sont munies de contacts 53 et 54 normalement sollicités vers leur position d'ouverture.
Si l'on suppose tout d'abord que le véhicule est aurepos, et que le moteur 10 tourne au ralenti, la commande de marche avant est simplement obtenue en saisissant l'une, ou l'autre, ou les deux manettes 83,84, pour fermer l'un ou l'autre, ou les deux contacts 53, 54. Ceux-ci sont connectés en parallèle, et la fermeture de l'un d'eux ferme un circuit d'alimentation pour l'inducteur principal 41 de l'excitatrice 13, en passant par un circuit décrit précédemment.
En même temps, un circuit d'alimentation est fermé en partant de la borne+ de la batterie 45, par la bobine de commande 130 du solénoïde 37 de la valve d'admission, le fil 52, les contacts 53 et 54, pour aboutir à la masse. Ce circuit comprend également un contact normalement fermé 131, sur le dispositif 132 à sur- vitesse. Ce dernier est prévu pour fonctionner lorsque le moteur 10 tourne trop vite, afin de déseaolel le solénoïde 37 à valve.
Comme on l'a expliqué précédemment, le fonctionnement de ce solénoïde 37 détermine le réglage du régulateur 25, afin demaintenir une vitesse minimum prédéterminée de rotation du moteur 10, pour s'assurer d'une puissance appropriée pour le changement de direction ou pour le freinage, même si la pédale 26 était accidentellement relâchée.
La fermeture de l'un des contacts 53-54, en vue de démarrer, complète aussi un circuit qui traverse un relais R.P.R. à inversion de puissance, pour la bobine de commande 135 du contacteur de freinage B. Celui-ci est normalement ouvert, mais il est fermé
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pendant la marche avec le moteur à combustion interne, afin de shunter la résistance de freinage 21 du circuit principal du générateur 12. Le relais R.P.R. possède un enroulement de polari- sation 136 et un enroulement directionnel 137. Lors de la ferme- ture de l'un des contacts 53, 54, un circuit d'alimentation se ferme pour l'enroulement de polarisation 136, en passant par le fil B+, le contact normalement fermé 138 du contacteur de freinage B, l'enroulement 136, le fil 52 et la masse.
Lorsqu'il est ainsi excité, le relais R.P.R. fonctionne et est maintenu dans cette position, par un courant de collage de valeur limitée, passant par une résistance 139 qui shunte le contact 138 normalement fermé.
Lorsque le relais R.P.R. a fonctionné, un circuit d'alimentation se ferme, pour exciter l'enroulement 135 du contacteur de freinage B, et s'établit comme suit : filB+, contact normalement ouvert140 du relais R.P.R., enroulement 135 du contacteur de freinage B, contact normalement fermé de ce contacteur, contact normalement fermé 142 du relais temporisé T.D.R., la masse.
Ainsi alimenté, le contacteur de freinage B fonctionne pour fermer le contact 22 en shunt sur la résistance de freinage 21, et complète pour sa bobine de commande 135, un circuit de collage, traversant la résistance de limitation de courant 143, et un contact normalement ouvert144, actionné par ce contacteur B.
Après que ce contacteur B a fonctionné, il ferme un circuit pour une bobine de commande 155 dur elais temporisé T. D.R., en passant par le contact 49 du contacteur B. L'ouverture du contact 142 du relais temporisé n'a aucune a ction actuellement, car il est shunté par le contact 144 du contacteur B.
Donc, en résumé, la simple fermeture de l'un ou de l'autre des interrupteurs 53, 54 augmente immédiatement la vitesse du véhicule jusqu'à un minimum prédéterminé, fait fonctionner le contacteur B pour shunter la résistance de freinage 21, et ferme un circuit d'excitation pour l'excitatrice 13 du générateur 12. La circulation
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de courant qui s'ensuit dans le circuit du générateur 12 produit une chute de tension aux bornes des enroulements de commutation 18-19-20, et alimente ainsi les inducteurs principaux 72 et 73 des excitatrices 14 et 15, à travers les ponts potentiométriques 74 et 75 respectivement, de telle sorte qu'un couple est appliqué aux roues motrices.
Comme les manettes de direction 83-84 sont dans leur position de couple maximum en marche avant, le véhicule commence à accélérer depuis le repos , en se déplaçant en avant.
Lors de l'établissement d'un courant dans le circuit de sortie du générateur 12, l'enroulement directionnel 137 du relais R.P.R. à inversion de puissance est alimenté proportionnellement à la tension du moteur, et, cumulativement, par rapport à l'enroulement polarisateur 136 de ce relais R.P.R. L'enroulement 137 tend à maintenir le relais dans sa position de fonctionnement.
Pour augmenter la vitesse du véhicule, il faut appuyer sur la pédale 26 d'accélération. Le moteur 10 augmente de vitesse, sa puissance augmente, ce qui augmente le courant produit par le générateur, et le couple des moteurs. Le véhicule accélère jusqu'à ce que ce couple augmenté des moteurs équilibre exactement la résistance du terrain sur lequel le véhicule se déplace. On peut remarquer que la vitesse du véhicule ne peut pas être augmentée par la simple manoeuvre en avant des manettes, (en supposant qu'elles aient été auparavant déplacées de leur position avant maximum) en vue d'augmenter l'excitation des moteurs. Ceci est évident puisqu' aucune puissance plus grande n'est fournie aux moteurs et que la puissance du générateur 12 n'est pas modifiée par le déplacement des manettes.
Le seul effet de leur déplacement simultané est d'augmenter la tension des moteurs et de diminuer ainsi leur courant, detelle sorte que le ppint représentatif du fonctionnement se déplace sur une courbe à puissance constante, comme représenté Fig. 5, vers un point à tension plus élevée.
Si, pendant la marche avant avec moteur, la pédale d'accélé-
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ration est suffisamment déplacée pour que la vitesse du véhicule atteigne sa valeur maximum prédéterminée, le circuit de limitation de la vitesse fonctionne comme on l'a vu, dans ce qui précède, en vue de diminuer l'excitation des moteurs de traction et de donner une indication visuelle ou audible, au moyen de l'appareil 108 signalant une survitesse.
En ce qui concerne le conducteur, le fonctionnement du circuit limiteur de vitesse et une indication de l'appareil 108 doivent être considérés comme un signal lui indiquant de relâcher quelque peu la pédale d'accélération, de manière àréduire la puissance du moteur Diesel, et de permettre au point représentatif du fonction- nement, de s'écarter du courant limite. Ceci est désirable, car il est évident qu'il vaut mieux faire fonctionner le système à faible courant et à tension élevée, plutôt qu'à faible tension et avec un courant élevé.
Une caractéristique importante de l'invention réside dans ce fait que, lorsque le véhicule, fonctionnant au moteur en marche avant, rencontre une descente, et que l'opérateur ne vérifie pas la vitesse du véhicule, la protection de vitesse limite agit non seulement pour réduire la puissance du moteur à combustion, comme on l'a expliqué précédemment, mais elle renverse réellement l'excitation résultante des inducteurs des moteurs de traction, ce qui amorce automatiquement le freinage électrique, pour maintenir le véhicule à sa vitesse maximum permise.
Par exemple, si le véhicule rencontre une descente abrupte, avec son moteur 10 tournant à sa vitesse maximum, et que les manettes 83 et 84 soient poussées en avant vers leur position du couple maximum, comme indiqué Fig.l, lorsque la vitesse du véhicule augmente, la tension de la génératrice tachymétrique 60 devient suffisamment élevée pour que le courant dérivé, provenant de cette génératrice et traversant la batterie 45 et les enroulements inducteurs différentiels 90-91, soit assez grand pour équilibrer complètement les enroulements inducteurs princi paux
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72-73, et pour inverser l'excitation résultante des excitatrices 14-15, et des moteurs 16 et 17, afin d'amorcer le freinage électrique.
On a décrit dans ce qui précède la manière dont le véhicule peut être dirigé en réduisant ou en inversant le couple de l'un ou de l'autre des moteurs. De même, on a expliqué le freinage, sans changement de direction, par le déplacement simultané des manettes 83-84, vers leur secteur de marche en sens inverse, par suite de l'action sur le circuit d'excitation des moteurs. On peut remarquer que lorsqu'un tel freinage commence, la force contre-électromotrice des moteurs de traction 16-17 passe par zéro et s'inverse.
Lorsque cette force contre-électromotrice s'approche de zéro, ou commence à s'inverser pour le freinage, la bobine directrice 137 du relais R.P.R. fonctionne pour faire retomber ce relais, ce qui désexcite la bobine de commande 135 du contacteur B de freinage, ce qui le fait retomber, et décourt-circuite la résistance 21 de f reinage.
Pendant le freinage, la puissance produite par la génératrice .
12 et les moteurs de traction 16 et 17 est absorbée dans la résistance 21. Le fonctionnement convenable du relais à retour de puissance R.P.R. est assuré au moyen de deux condensateurs 150-151, connectés aux bornes d'une résistance 152 du circuit de la bobine 137. Ces condensateurs fonctionnent pour inverser le relais R.P.R., afin que ce dernier fonctionne suffisamment en avant de son réglage normal, de telle sorte que,,même lorsque la variation de la tension des moteurs est la plus élevée, le contac- teur de freinage B est ouvert en temps voulu.
Lorsque le freinage se produit, avec la tension inversée des moteurs, le relais R.P.R. reste dans la position de repos, le contacteur B restant également désexcité. Lorsque la tension des moteurs diminue, par suite de la diminution de la vitesse du véhicule, la tension de la génératrice 12 augmente pour maintenir dans le circuit principal le courant unidirectionnel, de manière continue. Comme le courant est maintenu à la fois dans les induits
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des moteurs et leurs inducteurs, le freinage électrique est efficace jusqu'à l'arrêt du véhicule.
L'ouverture du contacteur de freinage B, indiquant le début du freinage électrique, effectue également quelques manoeuvres de protection, nécessitées par le freinage.
Tout d'abord, le contact 59 du contacteur B coupe le circuit de limitation de courant, de manière à supprimer l'effet de limi- tation du courant, pendant le freinage électrique. Ceci est évident, d'après la Fig. 2, et cette suppression est nécessitée par le fait que la tension du générateur 12 ne doit pas être inversée, sous l'influence des inducteurs différentiels 40, en vue de maintenir le courant principal à la valeur limite. Si la tension du générateur 12 pouvait s'inverser, cela signifierait que le générateur agirait comme moteur pour entraîner le moteur à combustion interne 10. Alors qu'une légère survitesse du moteur 10 est permise, toute survitesse importante doit être évitée, afin de ne pas l'endommager. Un second contact 153, normalement fermé, est également commandé par le contacteur B de'freinage, pour la même raison.
A moins que le champ inducteur de marche avant 41 de l'excitatrice, soit maintenu à sa valeur maximum pendant le freinage, il est possible que même la valeur minimum du champ différentiel 41 soit suffisante pour entraîner l'inversion de la tension du générateur 12 et la sur- vitesse du moteur 10.
On peut remarquer que, pendant le freinage, le contact 138 du contacteur B est fermé, et court-circuite la résistance de collage 139, dans le circuit de la bobine de polarisation 136 du relais R.P.R., afin de modifier l'étalonnage de ce relais, et de rétablir son circuit normal de fonctionnement. Le contact 141 du contacteur B de freinage se ferme également pendant le freinage, pour court-circuiter la résistance de collage 143, en série avec la bobine de commande 135 du contacteur B, et rétablir l'étalonnage normal de fonctionnement de ce contacteur.
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Pendant le freinage électrique, lors que le relais R.P.R. est retombé, l'excitation de la bobine 135 du contacteur de freinage est empêchée par le relais différé T.D.R. dont le bobinage de commande 155 est maintenu alimenté par un contact 156, normalement fermé, du relais R.P.R., qui shunte le contact 49 maintenant ouvert du contacteur B. Lorsque le freinage a cessé, et que le véhicule s'est arrêté, le relais R.P.R. enregistre le fait puisque le tension des moteurs est sensiblement nulle. L'ouverture du contact 156 désexcite également le relais différé T.D.R. Toutefois, celui-ci ne retombe pas immédiatement. De cette manière, pendant un temps très court, l'excitatrice 13 est excitée seulement par son inducteur différentiel 40, et sa tension est rapidement ramenée à zéro.
La fermeture du contact 142 ferme un circuit d'excitation pour le contacteur B ; celui-ci fonctionne et se verrouille par son contact 144.
Bien entendu, à ce moment, le conducteur relâche les contacts 53 et 54, et ramène les manettes 83-84 à leur position normale de rappel. Si le conducteur maintenait les manettes dans leur position de freinage, la réexcitation du contacteur B de freinage fermerait un circuit d'alimentation pour l'enroulement inducteur de marche avant du générateur 12, par l'intermédiaire du contact 49, et on amorcerait le fonctionnement en marche inverse sous la commande du moteur 10.
En se reportant Fig. 4, le rôle du redresseur de blocage 160, non mentionné encore, devient évident. Ce redresseur est disposé entre les points 80-81 des ponts potentiométriques 74-75, et la masse, et son but est d'empêcher le passage d'un courant inverse dans le circuit principal. On va supposer, par exemple, que les manettes 83-84 sont déplacées en position de freinage, les contacts 53 et 54 étant ouverts. Dans ces conditions, l'inducteur de marche avant 41 de l'excitatrice 13 ne fonctionnerait pas, de telle sorte que rien ne déterminerait le sens du passage du courant dans le
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circuit de sortie du générateur 12. Un courant inversé pourrait s'établir dans le circuit, et, dans ces conditions, le relais R.P.R. fonctionnerait sous l'influence de l'enroulement 137 seul, et entraînerait la fermeture du contacteur de freinage B.
Dans ces conditions, les moteurs de traction 16 et 17 fonctionneraient en génératrices série, comme désiré, mais sans la résistance de freinage 21 dans le circuit principal, de telle sorte que toute l'énergie serait absorbée par le générateur 12, ce qui lui ferait entraîner le moteur 10 à une vitesse exagérée. Le redresseur deblocage 160 sert à empêcher que les moteurs ne reçoivent une excitation due à un courant inversé dans le circuit principal, de telle sorte que, dans ces conditions, le freinage n'est pas possible. En regardant la Fig. 4, il est évident que si la tension du fil mis à la masse est supérieure à celle du point 81, comme c'est le cas pour une inversion du courant principal, les potentiomètres 74 et 75 sont court circui- tés par le redresseur 160.
On voit par ce qui précède que l'on dispose d'un système excessivement souple d'énergie, et d'un système de commande de moteurs, d'application très générale, et qui, lorsqu'on l'utilise intégralement, possède des caractéristiques particulièrement intéres- santes dans l'application aux véhicules à chenilles. Le système est remarquable par sa vitesse de réponse et par sa protection absolue contre les surcharges, indépendamment des exigences sévères qui peuvent lui être imposées par le conducteur.
Ces qualités, et en particulier, la vitesse de réponse, sont dues principalement aux excellents circuits de limitation et de commande, appliqués à un système d'énergie électrique, dans lequel un courant unidirectionnel, commandé de manière continue, et de grandeur limitée, est maintenu à tout instant dans le circuit des induits des moteurs, aussi bien dans la marche au moteur que pen- dant le freinage électrique, tandis que la vitesse, le couple et le sens de rotation de chaque moteur sont commandés indépendamment,
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au moyen de son circuit excitateur à faible puissance.
En se reportant aux Fig. 9, 10, 11, 12,13, on voit une variante du système décrit dans ce qui précède, les éléments analogues portant les mêmes références.
Dans cette variante on établit également une valeur limite maximum du courant et on modifie cette valeur limite d'après les caractéristiques du changement de direction imposé au véhicule.
Dans le cas des moteurs de traction envisagés plus haut, on prévoit des moyens pour limiter le courant des moteurs à une valeur maximum prédéterminée et des moyens pour contrôler cette valeur suivant les conditions du virage demandé. Conformément à l'invention, on augmente temporairement la valeur limite du courant pour permettre un virage très brusque. Un tel virage est en outre facilité en prévoyant des moyens automatiques pour augmenter temporairement la valeur maximum du courant lorsque les moteurs d'un seul côté sont inversés de marche, pendant qu'un couple en avant est maintenu sur les moteurs de l'autre côté du véhicule.
La description générale du système se lit sur la Fig. 9, comme à propos de la Fig. 1.
Le circuit limiteur du courant ( Fig. 10) se déduit immédia- tement de celui de la Fig. 2, avec l'adjonction des rhéostats 85-86 et de leurs interrupteurs avant le point 67 du pont 58.
Ce circuit limiteur de courant ( Fig.10) peut être considéré comme limitant la tension de la borne positive du générateur 12 à la tension de la batterie, augmenté de la petite chute ohmique dans l'inducteur 40. Ainsi, chaque fois que la borne positive de la résistance.57 dépasse suffisamment la tension de la batterie pour rendre le pont conducteur, la borne positive de la batterie 45 est reliée effectivement directement à la borne positive de la généra- trice 12, car les redresseurs du pont 58 et l'enroulement 40 ont une faible résistance.
Toute tendance du courant principal à augmenter la tension de la borne positive du générateur au-dessus
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de la tension de la batterie, entraîne le passage d'un fort courant dans l'inducteur 40, suffisant pour réduire l'excitation du géné- rateur à une valeur juste assez grande pour maintenir le courant limite.
Dans le circuit limiteur de la Fig. 10, la tension (propor- tionnelle à la vitesse) entre les bornes 66 et 67 du pont de redresseurs 58, est normalement prélevée entre la borne positive du potentiomètre 64 et la prise 65. La borne 66 du pont est reliée à la borne positive du potentiomètre 64. Entre les prises 65 et 65a de ce potentiomètre, on connecte deux potentiomètres 85 et 86 en parallèle. Ces potentiomètres n'agissent que pendant un chan- gement de direction, comme on va l'expliquer. Deux interrupteurs 87 et 88 permettent, au choix, de relier la borne 67 du pont, soit directement à la prise 65 du potentiomètre, soit au curseur de l'un des potentiomètres 85-86. Les interrupteurs 87-88 et les potentiomètres 85-86 servent à augmenter temporairement le courant limite pour un virage brusque.
Cette modification de la valeur limite du courant sera bien comprise dans ce qui va suivre lorsqu'on décrira en détail le changement de direction. Pour le moment, en ce qui concerne l'abaissement de la valeur limite du courant avec l'augmentation de vitesse du véhicule, il suffit de négliger les potentiomètres 85-86, puisqu'ils n'agissent pas en marche en ligne droite et enfreinage. Par conséquent, à moins que l'on ne veuille faire un changement de direction, la borne 67 du pont peut être considérée comme reliée directement à la prise 65 du potentiomètre.
La Fig. 11 se déduit immédiatement de la Fig. 3, avec suppres- sion des rhéostats 85-86 et de leurs interrupteurs 87-88, dans le circuit de limitation de vitesse du véhicule. Le fonctionnement se lit Fif. 12, comme on l'a fait précédemment pour la Fig.5.
On va maintenant étudier la commande du courant maximum limite en fonction des changements de direction.
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Pour effectuer un virage brusque, l'une des manettes de direction 83-84 peut être tirée dans son secteur de marche inverse, tandis que l'autre manette est laissée dans son secteur de marche avant, dans les potentiomètres associés 74 et 75. Pour augmenter encore la manoeuvrabilité du véhicule, la réponse à une telle demande de virage brusque est facilitée par une augmentation pro- visoire du couple avant sur la chenille qui avance, et une augmen- tation du couple de freinage sur la chenille à marche en arrière.
Une telle augmentation temporaire du couple devirage est effectuée en repoussant le courant limite à une valeur supérieure à la valeur limite pour la vitesse réelle de fonctionnement, d'après la position des manettes de direction sur les secteurs opposés.
On va supposer, par exemple, que la manette 84 est déplacée sur,son secteur de marche inverse. En se reportant Fig. 10, on voit par ce qui précède, que l'interrupteur 88 aura été mis au contact avec 121, dès que la manette 84 aura été déplacée en arrière, d'une petite quantité prédéterminée à partir de sa posi- tion normale, connectant ainsi la borne 67 du pont redresseur 58 à la prise 65 du potentiomètre 64 de la dynamo tachymétrique 60, à t ravers le curseur du potentiomètre 86 correspondant, plutôt que par le curseur du potentiomètre 85.
Ce changement de connexions n'a pas d'effet tant que la manette de direction 84 n'a pas atteint son point 0, puisque le potentiomètre 86 n'agit qu'avec le secteur de marche inverse.
Toutefois, dès que la manette atteint ce secteur, le curseur du potentiomètre 86 se déplace sur la partie utile du potentiomètre, en diminuant ainsi graduellement la tension de la dynamo 60 appliquée entre les bornes 66 et 67 du pont 58. Cette réduction est due à ce que le potentiomètre 86 est connecté en parallèle avec la partie du potentiomètre 64, comprise entre les prises 65 et 65a.
Lorsque le curseur du potentiomètre 86 est déplacé dans le
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sens des aiguilles d'une montre (Fig.10), vers sa position extrême du secteur de marche inverse, la tension appliquée à la borne 67 du pont 58 passe de celle de la prise 65 du potentiomètre 64, à celle de la prise 65a, réduisant ainsi la différence de tension entre les bornes 66 et 67. Lorsque cette tension est réduite, la tension unidirectionnelle entre les bornes 62 et 63 du pont redres- seur 58 est réduite de manière correspondante.
D'après la description ci-dessus du circuit limiteur de courant, on remarque que la tension due à la génératrice tachymé- trique redressée entre les bornes 62 et 63 du pont 58 est telle qu'elle aide la chute de tension aux bornes de la résistance 57, pour s'opposer à la tension de la batterie 45.
Il est clair que, lorsque la tension, due à la génératrice tachymétrique rectifiée estiéduite, par l'action du potentiomètre 86, une chute de tension progressivement plus élevée est nécessaire aux bornes de la résistance 57 pour traverser les redresseurs du pont 58 et produire le passage d'un courant dérivé à travers la batterie 45.
Bien entendu, si la demande d'énergie est telle que le véhi- cule fonctionne à son courant limite, l'augmentation t emporaire de la valeur limite du courant, provenant du seul déplacement de la manette 84 dans son secteur de marche inverse, augmentera à la fois le couple en avant du moteur 16 et le couple de freinage du moteur 17. Cette augmentation de couple est occasionnée prin- cipalement par le courant augmenté, et, dans une moindre proportion, par l'augmentation des tensions des moteurs.
En se référant à la Fig. 13 (correspondant à la Fig. 8 de la première variante) on remarquera que l'augmentation temporaire du courant limite au delà du point 0 permet une légère augmentation de la tension du moteur 16, en raison de l'excitation plus grande de l'inducteur 72 de l'excitatrice. Cette augmentation d'excitation est toutefois très faible, à cause de l'effet limiteur d'un circuit
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shunt pour les potentiomètres 74 et 75, tel que représenté Fig.4.
Ce circuit limiteur shunt fonctionne aussit8t après que la manette manoeuvrée passe pas son point 0, et maintient ensuite sensiblement constante l'excitation du moteur 16. Toutefois, au delà du point 0 de la manette 84, la tension du moteur 17 augmente en sens inverse à une vitesse plus grande que celle pour laquelle elle a diminué depuis sa valeur positive initiale jusqu'à 0. Cette variation plus rapide de la tension du moteur 17 est due à ce que, lorsque la manette de direction 84 passe par son point zéro, la variation de la tension du moteur 17 est due seulement au mouvement de la manette 84, le potentiomètre 79 étant alors inefficace pour augmenter la tension appliquée au potentiomètre 75 de la manette 84.
Lorsque la tension du moteur 17 était positive, cette tension aug- mentée s'opposait à l'effet entraîné par le déplacement de la manette 84.
Bien entendu, si, au lieu de déplacer la manette 84, le conducteur avait déplacé la manette 83 vers son secteur de marche inverse, et laissé fixe la manette 84, le potentiomètre 85 aurait produit les mêmes effets, que ceux décrits en liaison avec le potentiomètre 86. A ce point de vue, on peut voir Fig. 10, que lors d'un tel mouvement, l'interrupteur 88 reste dans la position représentée, tandis que l'interrupteur 87 est mis en prise avec son contact fixe 120. Le mouvement de l'interrupteur 87 n'a aucun effet, de telle sorte que la borne 67 du pont 58 reste connectée à la prise 65 du potentiomètre 64, à travers le curseur du potentiomètre 85.
Ainsi, lorsque le potentiomètre 85 se déplace au delà du point 0, vers le secteur de marche inverse, la tension due à la génératrice tachymétrique appliquée au pont 58 est réduite, comme on vient de l'expliquer.,
En outre, si les deux manettes de commande sont déplacées simultanément vers leurs secteurs de marche inverse,afin de freiner sans changer de direction, les deux interrupteurs 87 et 88 sont
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actionnés: l'interrupteur 88 ferme son contact 121, l'interrupteur 87 ferme son contact 120 de manière à déconnecter complètement les potentiomètres 85 et 86, et à relier directement la borne 67 du pont à la prise 65 du potentiomètre 64. Ainsi, lorsque les manettes de direction 83 et 84 sont manoeuvrées ensemble, les potentiomètres 85 et 86 dont rendus inefficaces pour commander la valeur limite du courant.
Le freinage électrique s'effectue dans cette variante, comme dans la première, en ramenant simultanément les deux manettes 83 84 de leur secteur de marche avant vers leur secteur de marche arrière. Les potentiomètres 85 et 86 n'agissent pas puisqu'ils sont court-circuités par les interrupteurs 87-88.
Quant au fonctionnement général dee cette variante, il se lit exactement comme celui qui a été décrit en.détail à propos de la première variante.
Bien que l'on ait décrit et représenté plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.
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NEW PROCESS FOR INSPECTING VEHICLES, VESSELS OR OTHER
THERMOELECTRIC PROPULSION DEVICES.
The present invention relates to a new method for controlling vehicles, ships or other devices with thermoelectric propulsion, for example diesel-electric propulsion, or gas engine-electric generator.
Thermoelectric propulsion systems include a Diesel engine, or any other internal combustion engine driving an electric generator that supplies energy to one or more
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traction or propulsion motors. Such systems are in more or less common use at the present time, and use series motors; they are based on the control of the voltage of the generator, to control the torque and speed of the motors, and on the operation of inverters to control the direction of their rotation.
Such a system is very suitable in the case of vehicles, in which all the engines are simultaneously subjected to the same variations in speed and torque, as in diesel-electric locomotives, buses and similar vehicles; they are not sufficiently flexible to meet the requirements of certain other types of vehicles, in which it is desired to obtain the best maneuverability. This is particularly true in certain tractors, electric shovels, military tanks, and the like, which are based on the independent control of drive elements laterally spaced from each other for propulsion, steering and braking.
This same threefold problem is encountered in ships with twin propellers, or paddle wheels, although in these applications the difficulty is reduced, to some extent, in that an extreme speed of response, while it can be foreseen, is usually not necessary.
For such applications, current-controlled systems have already been proposed, that is to say, systems in which the main generator is connected in series with the armatures of the motors, and intended to supply these armatures with a unidirectional current. - constant, or continuously variable, while the excitation of the motors is supplied separately and controlled independently, in order to determine the speed, torque and direction of rotation of each of the motors. Such a system advantageously meets the main maneuverability requirements set out above.
For example, it is obvious that both engines can have
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their rotation suddenly reversed, by vigorous braking, by simple reversal of their relatively low excitation current, the unidirectional armature current being kept constant, or within predetermined limits.
Likewise, the torque of any motor can be reduced, or even reversed, for the purpose of changing the direction of the vehicle. It is obvious that a specific advantage of this system lies in the fact that, if during this steering operation, one of the motors exerts a torque in the opposite direction, or in other words, if it is braked and whether it operates as a generator, the energy supplied by this motor is used in the motor or motors exerting a "forward" torque, which correspondingly reduces the energy which the main generator must provide. The power saving of such a device, compared to those in which the braking causes only heat dissipation, has been shown to be important, for a journey with many bends, as can be the case. for a military tank, or a similar vehicle.
Such current-driven systems are suitable and satisfactory in marine applications, but they have not heretofore been applied to land vehicles, or in industrial applications, despite their obvious advantages with regard to. maneuverability. The reason is obvious, when one notices that, while such a system satisfies the requirements of maneuverability well, it is not characterized by a rapid response, since such rapidity is not ordinarily required in the propulsion of ships. On the other hand, a land vehicle, when it has to move in close proximity to many other vehicles, and over uneven terrain, must not only have maneuverability, but also an extremely fast response speed.
In addition, certain walking characteristics of land vehicles, such as runaway downhill, should be avoided by means of appropriate protective devices.
Similar problems are also encountered in some
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industrial installations, in which the load drives the motor, at certain times.
A particular object of the present invention is an improved system for the production and use of energy, the flexibility of which is practically unlimited, the operation certain, easy to maneuver and having a very high speed of response.
This new and improved control system of traction or propulsion motors features a continuous switch between accelerated and electric braking, and is designed for quick and easy switching from one rpm to another, to any instant, without danger of overloading or causing packaged any part of the system.
The traction or propulsion motor control system, according to the invention, is provided for several motors, arranged so that any one of the motors can switch independently, from running with acceleration to electric braking, almost instantly, continuously, without overloading or packing any part of the system.
The gas or diesel-electric engine system of the invention allows the maximum use of the available power, for a wide range of speeds of the vehicle, or of the propelled device while having the above advantages. This system provides for a maximum current limit, and makes it possible to change the value of this limit according to the speed of the vehicle or the machine; it uses new and improved means to limit the speed of the vehicle or the machine.
The system according to the invention also provides means for automatically switching to electric braking, when the motors are unloaded and the vehicle or the propelled device increases its speed, despite the fact that the operator maintains his controller in the full forward position.
Thanks to the invention, the dangerous runaway of Diesel, or of the gas engine, is avoided by causing it to drive the generator,
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during electric braking. New and improved means also make it possible to increase the value of the torque / speed ratio of the motors. In addition, automatic means make it possible to carry out the steering of the vehicle with a minimum of disturbance in the resulting voltage at the terminals of the motors, and therefore with maximum conservation of power and great simplicity of operation.
The present invention makes it possible to obtain the above advantages, and still others, by means of a gas engine - or diesel-electric system, with controlled current, as defined above. By an appropriate selection of the "forward" and "reverse" torques of the various motors, the operations of changing direction, forward, reverse or electric braking can be carried out without affecting the current control. armature which circulates continuously. To facilitate steering, means are also provided for automatically increasing the torque of the motors located on one side of the vehicle, each time the torque of the motors located on the other side decreases.
The invention preferably provides a generator, driven by a motor, and the output circuit of which is formed by the armatures of all the traction motors, placed in series. The generator may be of the constant current type, although for more efficient use of the maximum available primary motor power, for a wide range of vehicle speeds, it is preferable to limit the voltage / current characteristic. by a maximum power available to the motor, in the region between the maximum generator voltage (determined by saturation) and the maximum generator current, determined by the armature reaction or by any suitable current limiting circuit.
Each traction motor is also provided with a separate exciter driven by the combustion engine, and fitted with devices
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- excitation control manuals, to allow a smooth passage of the motor excitation, from the maximum forward drive excitation, to the maximum reverse drive excitation.
For any predetermined adjustment of this manual device for controlling the excitation of the motor, the inductive field of the motor, and therefore its supply, is constant, or may be caused to vary according to the motor current, the motor voltage, or its speed, or according to any combination of these elements.
In the system considered, the line current is limited by a shunt current limiter circuit, in order to reduce the excitation of the generator, for a predetermined value of the current, the limit value of the current decreasing when the speed of the vehicle increases.
A derivative current limiter circuit is also provided to reduce the power of the motors, each time the vehicle reaches a predetermined speed limit.
The advantages and new characteristics of the invention will be better understood by referring to the following description and to the accompanying drawings, given simply by way of non-limiting example and in which:
Fig. 1 is the electrical diagram 'a system for producing and using energy according to the invention.
Fig. 2 is the simplified diagram of the current limiting circuit.
Fig. 3 is the simplified diagram of the vehicle speed limiter circuit.
Fig. 4 is a simplified diagram of the inductor circuit of the traction motors.
Figs. 5,6, 7, 8 are characteristic curves of the operation of the system.
Fig. 9 is a diagram similar to that of FIG. l, with certain variants, the same elements bearing the same references.
Fig. 10 is a simplified diagram of a variant of the current limiting circuit.
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Fig. 11 is a simplified diagram of a variant of the vehicle speed limitation circuit.
Figs. 12 and 13 are characteristic curves of the operation of the variant of FIG. 9.
Fig. 1 represents the diagram of the gas engine system = or Diesel-electric for a self-propelled vehicle.
This system comprises an internal combustion engine 10, such as a Diesel, arranged to drive by a common shaft 11, the main generator 12, the generator exciter 13, and several exciters 14 and 15 of the traction motors. The armature circuit of the generator 12 comprises in series the armatures 16 and 17 of the two traction motors, a winding 18 of the switching poles of the generator 12, and of the windings 19 and 20 of the switching poles of the motors 16 and 17, respectively . This circuit can be constantly closed, as shown, or, if desired, suitable switches can be included.
There has also been shown, permanently connected in the circuit in question, the braking resistor 21, intended to be short-circuited during normal operation of the motors, by means of the contact 22 of the braking controller 8. Of course, the representation of two traction motors 16 and 17 is purely schematic, each of these motors being able to represent either a single motor or a group of motors arranged with their circuits in series or in parallel. By way of example, one can assume that each motor, or group of motors, 16 and 17, is intended to actuate the caterpillar of a vehicle such as a tractor, a tank or the like. The motor 16 can drive the left track, and the motor 17, the right track.
It is known that an internal combustion engine of the type mentioned, when its speed is kept substantially constant by means of a governor, is capable of delivering a substantially constant maximum power at full intake. As shown, the lever
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intake 23 is controlled, by means of a mechanism 24 capable of exceeding the position corresponding to that of full intake, by a regulator 25, in order to keep the speed of the engine 10 constant; Regulator adjustment is controllable by the driver, by means of a pedal 26, through a speed adjustment mechanism 27, in order to choose the desired constant speed.
There is shown, by way of example, a centrifugal regulator
25 intended to rotate an axis 28, by means of a lever 29.
The regulator is biased towards a normal position by a tension spring 29 '. An arm 30 is rigidly fixed to the axis
28, and a caliper 30 ', biased by a spring to rest on the arm 30, is mounted without friction on the axis 28 and rigidly connected to the intake lever 23. This mechanism is arranged so that, for a decrease in the speed of the engine 10, the movement of the regulator balls towards their axis of rotation makes the axis 28 turn clockwise, which opens the intake valve 23 and brings the speed back of the motor at approximately the same value.
Stirrup
30 'has an extension 31 intended to rest on a stop
32, when opening the valve to full intake, which prevents any subsequent movement of the arm 23 of the intake valve, but allows the lever 30 to exceed this position, for a purpose which will be described below .
The speed adjustment of the regulator 25 is controlled by a tension spring 33, located between the lever 29 and an elbow lever 34, and cooperating with the spring 29 '. This lever 34 is connected by a suitable mechanism, for example a hydraulic system 35, to the pedal 26, and it is arranged such that by pressing the pedal, the spring 33 is pulled. a solenoid 37, acting on the admission, and connected to the elbow lever 34 for adjusting the speed, by means of a
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linkage 36.
As will be explained at greater length hereinafter, this solenoid 37 is intended to apply to the adjustment spring 33 an initial voltage, as soon as the excitation current passes through the inductors of the generator 12, so as to increase the speed of the motor. to a certain predetermined minimum value above idle. The construction of 36 allows the application of a subsequent tension to the speed adjusting spring 33, via the pedal 26.
The generator 12, driven by the combustion engine, has a main field winding 38, connected directly to the terminals of the exciter 13, and controlled in such a way that it produces in the output circuit of the generator 12, the flow of a unidirectional direct current, flowing continuously, and having a predetermined maximum limit value, independently of the counter-electromotive force of the traction motors 16 and 17. The Volt / ampere characteristic of the generator 12, for any predetermined speed of the primary motor depends on the supply of the inductor 38, in turn controlled by the supply of several inductor windings 39, 40 and 41 of the exciter 13.
Preferably, this exciter is a direct current dynamo of the armature reaction type. The control inductors 39, 40 and 41 are provided to produce a voltage between the short-circuited brushes 43, and the armature reaction, caused by the current passing through this short-circuit (as a result of this voltage) produces a flow of direction such that it causes the birth between the brushes 42 of a voltage proportional to the excitation of the machine, along its short-circuit axis. One of the desirable characteristics of an armature feedback excited generator of the above type is that its terminal voltage follows very quickly, and with a high degree of amplification, any variation in voltage. - mention of its inductor winding. Machines of this type are called "amplidynes".
Referring more particularly to the inducers of
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control of the excitation 13, sees that the winding 39 is a stabilizing winding (anti-pumping), connected directly to the output terminals of the exciter, through a capacitor 44.
This inductor 39 is thus excited only during a variation in the voltage of the exciter, and in a direction such that it opposes the variation.
The main control of the voltage of the exciter is obtained by the forward inductor 41, and the differential inductor 40. In principle, the inductor 41 is excited by a source of energy at substantially constant voltage, such as a battery 4.5, and the inductor 40 opposes its action to that of the inductor 41; tor 40 is connected in branch to the terminals of the windings of the switching poles 18, 19 and 20, of the circuit of the generator 12, to act according to the value of the current of this circuit.
The excitation of the differential inductor 40 is modified by certain auxiliary circuits, which will be examined in more detail below. More precisely, the forward inductor 41 is supplied through a potentiometer 46, controlled by the regulator, and connected to the terminals of the battery 45, via the following circuit: + pole of the battery, switch 47, fuse 48, wire B +, a normally open locking contact 49 on the brake switch B, resistor 50, potentiometer 46, resistor 51, and a ground wire 52, connected during operation to the negative terminal of the battery 45, by ground and by either of the hand contacts 53-54, which will be described more fully below.
It will be noted that the potentiometer 46 is designed to produce no variation in the voltage applied to the inductor 41 during the movement of the intake valve between its idle position and its fully open position. If, however, when the valve is fully open, the engine is still unable to maintain the desired speed, the governor 25, through the
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mechanism 24, will continue to move the lever 30 and the movable index of the potentiometer 46, even if no subsequent movement of the caliper 30 'and of the intake lever 23 is possible, because of the stop 32.
Such a movement of the lever 30, via the potentiometer 46, will reduce the voltage applied to the inductor 41, which decreases the excitation of the exciter 13, and that of the generator 12, which allows the motor to resume. the desired speed.
By this device, the power absorbed by the generator 12 is reduced, towards the middle of its Volt / ampere characteristic, towards which it normally exceeds the maximum available power of the motor 10, in order thus to avoid a slight slowing down of the motor in this region. , and allow maximum use of all the available power of the combustion engine, for a wide range of vehicle speeds.
The field resistance 55 is not necessarily variable, and it is possible, if desired, to substitute a fixed resistance for it.
Beyond the fully open position of the intake valve, the regulator 25 operates to reduce the energy absorbed by the generator, to make it equal to the maximum available power of the combustion engine by the control of the forward inductor 41, using potentiometer 46.
As stated previously, the inductor 40 acts differentially, and it is provided, when supplied, to excite the exciter in the opposite direction to the inductor 41. The inductor 40 is connected to the terminals of the windings 18, 19 and 20 of the switching poles, in the circuit of generator 12, and it acts accordingly according to the main current in this circuit, so as to lower the voltage at the terminals of generator 12, from a maximum value predetermined until a value just sufficient to counterbalance the voltage drop due to the resistance of the circuit, when the maximum current passes.
The normal supply circuit for inductor 40 is the
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next: + pole of generator 12, inductor 40, current limiting resistor 57 and ground.
In order to limit the current, in the generator circuit, to a predetermined maximum value, additional means are provided for abruptly increasing the supply of the differential inductor 40, when the current of the generator circuit reaches a predetermined maximum value. This circuit is best understood by referring to Fig. 2. To provide for this maximum limit current, resistor 57 is bypassed by a circuit comprising battery 45, a rectifier bridge 58 and a normally open contact 59 of the brake contactor B. As stated above, this contactor is energized during normal operation, so that the above shunt circuit, across resistor 57, is closed.
It can be seen that the two arms of the rectifier bridge are connected so as to prevent any passage of current coming from the battery 45, through the resistor 57. In addition, the polarity of the generator is such that, when the current passes through the main circuit , in the normal direction, the side of resistor 57 connected to the negative terminal of the battery, is negative; the side of resistor 57 connected by the rectifier bridge to the positive pole of the battery, is positive, so that the voltage drop across resistor 57 balances the voltage of the battery through the blocking rectifier 58, the rectifiers preventing any current flow in this loop circuit, coming from the battery.
It can then be seen that, if the current flowing through the circuit of generator 12, and, consequently, the current flowing through the differential inductor 40 and the resistor 57, reach a value such that the voltage drop across the resistor 57 is higher than the voltage of battery 45, by an amount sufficient to pass through the rectifiers of the bridge arms 58, current will flow through the positive terminal of resistor 57, through battery 45, thus creating a circuit for current , in parallel with the resistance
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57, and in series with the differential inductor 40.
By thus introducing a shunt on the resistor 57, the resulting resistance of the circuit of the inductor 40 is reduced and the supply of this inductor is suddenly increased, which decreases the excitation of the exciter 13, and lowers the excitation of generator 12. The current of this generator, for which the above derivation occurs, is the maximum limit current for the output circuit of generator 12. The additional power thus supplied to the inductor 40 is sufficiently large, of such that no further increase in the current of the main circuit is possible after the operation of the current limiting circuit.
It is desirable to reduce the maximum current limit as the speed of the vehicle increases, that is, this current should be brought, during operation, to a lower value when the speed of the vehicle is high, than when the speed of the vehicle is high. this speed is low.
This condition is imposed by the limits of good switching in traction motors 16 and 17. It is known that the maximum current which can be switched satisfactorily, at high speed, is lower than that which can be switched by the same motor. , at a lower speed. For this purpose, the invention provides a tachometric generator 60, having an inductor 61 supplied separately, directly from the battery 45, by the wire B +. The tacho generator 60 is driven by the shaft of one of the traction motors, for example, the motor 16, and it supplies a voltage proportional to the speed of the vehicle, in order to modify the operation of the limiter circuit. current.
It can be seen from the foregoing that the shunt circuit, across resistor 57, is connected by diagonally opposite points of rectifier bridge 58. These points are represented by 62 and 63, FIG. 1 and 2. Referring to Fig. 2, it can be seen that a potentiometer 64, with variable tap 65, is connected directly to the terminals of the tacho generator 60, in order to supply to the two other diagonally opposite points 66 and 67 of the bridge 58, an appropriate voltage, proportional to the speed of the vehicle.
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Because of the rectifying action of the axle 58, this voltage as a function of the speed can be considered to appear permanently between the joints 62 and 63 of the axle, independently of the direction of the movement of the vehicle, the point 63 being positive by compared to point 62.
It can also be seen in Fig. 2 that, in the circuit comprising in series the battery 45, the bridge 58 and the resistor 57, the voltage drop across the terminals of the resistor 57 and the voltage (due to the speed) between the points 62 and 63 of the bridge 58 are added, and oppose the voltage of the battery 45. Thus, for the limitation of the current, the total voltage available to oppose the voltage of the battery, and to pass from the battery. Current through the bridge and the battery, from the positive terminal of resistor 57, is increased, in proportion to the speed of the vehicle, by the voltage between points 62 and 63 of rectifier bridge 58.
As the battery voltage is constant, it is clearly seen that as the vehicle speed increases, the bypass through the battery, and therefore the current limiting, takes place under progressively smaller voltage drops across the terminal. resistor 57, c: st, that is to say for a reduced main current, because the voltage drop across resistor 57 is proportional to the main current. In this way, the maximum limiting current is reduced as the vehicle speed increases.
Referring now to the control of the inductor field of the traction motors 16 and 17, it can be seen that each motor is provided with a main inductor with separate excitation, the motor 16 having a winding 70 connected to the leads of the exciter 14, and motor 17 before its inductor 71 connected to the terminals of exciter 15.
The supply circuit of the inductors 72 and 73 of the exciters 14 and 15 respectively, is as follows: positive pole of the generator 12 through a resistor 76, a wire 77, two
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resistors in parallel 78 and 79, to points 80 and 81 @ of potentiometric bridges 74 and 75 respectively, and then, through both sides of the two potentiometers in parallel, to wire 82 connected to ground. Thus the voltage appearing at the terminals of each potentiometer 74 and 75, between the points 80, 81 and the ground, is proportional to the current in the main circuit of the generator 12, represented by the voltage drop across the terminals of the windings 18, 19 and 20 switching poles.
An appropriate voltage, for application to inductors 72 and 73, is selected on potentiometers 74 and 75, by means of hand-operated steering levers 83 and 84, respectively.
It is useful to note now some mechanical characteristics of the steering levers 83 and 84. The main purpose of these levers is to determine the normal supply of the field windings 70 and 71, by the choice on the potentiometers 74 and 75 of voltages. appropriate proportional to the main current, to be applied to inductors 72 and 73 of the exciters.
It will also be noted that the switches 53 and 54 already mentioned are controlled by handle levers, fixed to the levers 83 and 84, these switches being arranged to close as soon as the operator grasps the levers. Preferably, as shown in the drawing, the levers 83 and 84 are biased towards a normal position such that substantially full voltage corresponding to forward travel is applied to the inductors 72 and 73. The levers 83 and 84 are also provided. to operate a number of switches and auxiliary rheostats.
For example, the rheostats 78 and 79 are designed to be fully on when the levers 83 and 84 are in their normal position, and they are mechanically connected to them to move with them, so as to reduce their resistance, when the levers are moved. backwards, towards the zero points of the potentiometric bridges. The rheostats 78 and 79 are designed to be
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completely without resistance when the levers 83 and 84 reach their zero point.
The purpose of these rheostats will be explained more fully below, in connection with the automatic operation of the steering.
In addition to rheostats 78 and 79, joysticks 83 and 84 also actuate potentiometers 85 and 86, and switches 87 and 88, respectively. Potentiometers -85 and 86, and switches 87 and 88 belong to circuits which will be described below, but it is sufficient, for the moment, to note that the faders of potentiometers 85 and 86 are normally in their ten position. - maximum voltage, and, since the "front" halves of these potentiometers have no resistance, the maximum voltage position is maintained as long as the levers are forward of their zero position. The potentiometers 85 and 86 become active to reduce the voltages, when the levers 83-84 are moved beyond their position * zero, to their reverse sectors.
Switches 87 and 88 are single pole, two position, normally closed on one pole as long as the handles are in their normal "forward" positions, and are moved to their other pole, as soon as the handle they are each on. connected, is displaced in the opposite direction from its normal position.
It can be seen from the above description of the potentiometers 74 and 75, that, when the levers 83 and 84 are placed in a predetermined position, the power supply to the main inductors 72 and 73 of the exciters 14 and 15 varies according to the value of the main current generator 12. Furthermore, since the exciters 14 and 15 are of the amplidyne type, it is clear that the power supply to the windings 70 and 71 is proportional to the armature current of the motors, and that, except for a few conditions which will be explained below, the excitation characteristic of traction motors 16 and 17 is similar to that of a series motor.
It can be seen that the levers 83 and 84 are controllable independently of one another, so that the normal excitation of each motor can be chosen independently, and adjusted at any point,
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, between the maximum forward drive excitation and the maximum reverse drive excitation. The supply circuit of the inductors 72 and 73 is shown in a simplified manner in Fig. 4. While this figure represents only one potentiometric bridge, it should be remembered that the potentiometers 74 and 75 are connected with their electrical circuits in parallel.
The series excitation characteristics of traction motors 16 and 17 are desirable because they increase the speed to that at which maximum use is made of the available energy of the combustion engine. However, higher speeds than thus obtainable have been found to be desirable for this maximum use of engine power. These desiderata stem in part from the fact that the saturation of the inductors of the motors, at low vehicle speeds, during the effort intended to obtain the maximum pulling force at start-up, affects to a certain extent the proportionality between the main current and the motor flow.
Consequently, in order to further increase the speed of the engine up to that for which the power of the combustion engine is used as much as possible, the invention provides additional means for exaggerating the effects of the series excitation characteristic of the engines, by controlling the excitation of the motors inversely proportional to the speed of the vehicle, as well as proportional to the main current.
For this purpose, the voltage of the tacho generator 60 is used to supply, proportionally to the speed of the vehicle, two differential inductor windings 90 and 91 of the exciters 14 and 15, respectively.
Referring to Figs. 1 and 3, it can be seen that the field windings 90 and 91 are in series, at the terminals of intermediate points 92 and 93 of a bridge circuit, the terminals of which 94 and 95 are connected to the terminals of the tacho generator 60. The
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Fig. 3 clearly shows this bridge, which comprises two resistors 96 and 97, connected in series between the terminals 94 and 95, and a resistor 98, connected in series with a rectifier 99, between the same terminals 94-95. Rectifier 99 is connected so as to conduct current normally, terminal 94 being positive.
The arms of the bridge are proportioned so that point 92 is normally positive with respect to point 93, the field windings 90 and 91 of the motors being connected between these points.
The supply circuit for the inductors 90 and 91 is as follows: terminal 92 of the bridge, rectifier 100, the inductors 90, 91 in series, the handle switch 88 in its normal position, the cursor of the potentiometer 85, terminal 93. On sees that this circuit crosses, with the choices, either the potentiometer 85, or the potentiometer 86, or each of the two, but the switches 87 and 88 according to the position of the direction levers 83 and 84. The purpose of the potentiometers 85 will be explained later. and 86, but for the moment, it can be assumed that these potentiometers do not act, and that the levers occupy their extreme front position as shown in the drawing.
In this way, as the vehicle speed and the voltage of the dynamo 60 increase, the voltage at the terminals 92 and 93 of the bridge increases proportionally. As seen in Fig. 1, the differential inductor windings 90 and 91 are powered in opposition to the main inductors 72 and 73 respectively, so that when the power supply to the windings 90 and 91 increases along with the vehicle speed, the resulting excitation of the traction motor exciters 14 and 15, and therefore the excitation of the motors 16 and 17 themselves, are reduced in proportion to the speed of the vehicle.
It should be remembered that this effect is in addition to the reduction in motor excitation, due to the decrease in main current as vehicle speed increases, and produces a more pronounced series excitation characteristic.
The use of the rectifier 99, in an arm of the bridge of Fig. 3,
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is obvious, if we observe the curves of Figs. 6 and 7. The rectifier 99 serves as a non-linear resistor, the value of which decreases when the voltage across the terminals of the bridge increases.
Referring to Fig. 6, we see that we have shown the curve of the main current (ordinates) as a function of the speed of the vehicle (abscissa) from standstill to the maximum speed of the vehicle. This is indicated by line 101. The manner in which the speed of the vehicle is limited to this maximum value will be described later, but, for the moment, it is sufficient to note that the broken line 102 shows the manner in which the main current would decrease when the speed of the vehicle increased, if there were no additional weakening of the field, following the supply of the inductors 90 and 91. The interrupted straight line 103 indicates the maximum limit of the field. current, which, as seen above, decreases when the speed of the vehicle increases.
As seen in the previous paragraph, the excitation of inductors 90 and 91 increases with the speed of the vehicle, and this increase is substantially linear, in a part 104 of the curve of FIG. 7, which represents the excitation of windings 90-91 (on the ordinate) as a function of the speed of the vehicle (on the abscissa). For this reason, the main stream, in Fig. 6, follows curve 10'5, rather than curve 102. As can be seen in this figure, the interval between curve 105 and curve 102 is all the more pronounced as the supply of inductors 90-91 increases. (Fig. 7). Thus, as a result of the action of inductors 90-91, the main current begins to show an increase at 105a, of the curve 105, and begins to approach the limit value of the current.
Since it is undesirable that the limit current be exceeded at this point, a subsequent increase in the supply of inductors 90-91 is avoided, and in fact a marked decrease in their supply occurs as a result of the action of the inductor. rectifier 99. The negative resistance / voltage characteristic of rectifier 99 becomes pronounced for relatively high voltages of the tacho generator, thus reducing the resistance of the bridge arm in which it is located, and preventing further increase.
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the voltage of terminal 92 of the bridge, with respect to terminal 93.
As shown in Fig. 6, this has the effect of reducing the main current again, following part 105b of curve 105. By thus limiting, and, in fact, decreasing the power to inductors 90-91, for high speeds, an increase in the main current is avoided up to the limit value of this current.
In addition to their function of enhancing the series excitation characteristic of the traction motors, the inductors 90-91 are switched on with the battery 45 to indicate and control the limit speed of the vehicle. For this purpose, the voltage of the tacho generator 60 is opposed to the voltage of the battery 45, through a circuit comprising the inductors 90-91 of the exciters 14-15, and two blocking rectifiers 106 and 106a (Fig. 1 and 3), the rectifier 106a forming part of the bridge 58.
These blocking rectifiers normally prevent current from the battery from passing through generator 60, and inductors 90-91, but allow bypass current to flow from generator 60 through the battery and them. inductors 90-91, in order to provide additional excitation to the inductors, whenever the speed of the vehicle is such that the voltage of the tacho generator, or an appropriate part of that voltage, exceeds the voltage of the battery.
This branch circuit is as follows, (Fig. 1 and 3): terminal + of generator 60, wire 107, rectifier 106a, Wire B +, battery 45, earth; there, through the rectifier 106, apparatus with visible or audible indication 108 of the speed, the indicators 90-91, the toggle switch 88, the variable resistor 97, terminal - of the generator 60.
It can clearly be seen that the rectifier 100 is included in the normal excitation circuit of the inductors 90-91, in order to avoid the short-circuiting of these windings by the rectifier 99, during the passage of a current, at the time of operating at limit speed. According to this circuit; it is obvious that the rectifiers 106
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and 106a are arranged so that the current cannot pass forward coming from the battery 45, to pass through the tacho generator 60. On the other hand, when the vehicle reaches a speed at which the voltage at the terminals of the generator 60 reaches a value greater than that of the battery voltage, these two blocking rectifiers allow current to flow from the tacho generator to the battery, the overspeed indicator 108, and inductors 90-91.
In addition, it can be noted that the speed of the vehicle, for which the passage of such a current occurs, is substantially independent of the voltage variations of the battery, since the generator 60 is excited by the battery, so that, as the battery voltage increases or decreases, the generator voltage increases or decreases proportionally.
We can now understand the operation of the speed limiter circuit. It will be remembered that independently of any supply of inductors 90-91 by the branch circuit described in the previous paragraph, for the limit speed, these inductors are excited continuously by the circuit at the bridge of Fig. 3, from the same way as shown in Fig. 7.
Referring to FIG. 6, when approaching the vehicle speed limit, the main current has its representative point in the region 105b of curve 105. If, then, the vehicle speed becomes such that the voltage of the tacho generator passes through of current through the speed limiting circuit, thus feeding overspeed indicator 108 and adding additional power to the normal power supply to inductors 90-91, their total power suddenly increases, as shown in part 104B , of curve 104 of Fig. 7.
Such at the mentation of the supply of the differential inductors 90-91 causes a sharp decrease in the resulting excitation of the exciter, and, consequently, of the resulting excitation of the exciter.
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motor, so that the main current suddenly increases, as indicated at 105c in FIG. 6. This sudden increase brings the main current to the limit value, for the operating speed, as indicated by curve 103 of FIG. 6, so that the speed limiting circuit, described above, is put into operation. Thus, the motor current being limited to this limit value, the motor power is determined by its voltage.
This is proportional to the speed of the motor and to the excitation of the inductors of the motor, so that with the speed of the motor maintained at its limit value, and the excitation of the motor being strictly limited by the excitation the larger of the inductors 90 and 91, the engine power decreases, which reduces the vehicle speed. When this speed has decreased, the generator voltage is reduced below the value which activates the branch circuit described above, and the further excitation of inductors 90-91 ceases. It is clear that the system of the invention will make the adjustment at this point, in order to maintain the speed of the vehicle at its maximum speed.
The above operation of the system, under limit speed conditions, will be clearly apparent by referring to Fig. 5 (Volt / ampere characteristic). This figure represents in a more or less conventional schematic manner the charging characteristic of a diesel-electric system.
The main generator 12, if driven at any chosen speed, exhibits a Volt / ampere characteristic, at full load, having the general shape of curve A, while the maximum power of motor 10 is substantially constant (curve B Usually the powers of the various elements of the system are chosen so that these curves intersect in the middle of the operating range, in order to obtain the maximum use of the available power of the engine,
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for the widest possible range of vehicle speeds.
From examining curves A and B, it is evident that, in the middle part of operation, the generator demands more power than the motor is capable of delivering, and that the only way to get these curves to coincide is , as they should, is that the power demanded from the generator is slightly reduced, by a slight slowing down in this range. Since such a reduction in the speed of the diesel engine also decreases the available power of that engine, it is desirable, if possible, to decrease the power demanded by the generator, so that it is equal to that of the engine.
According to the invention, means make it possible to reduce the excitation of the generator, by means of the potentiometer 46 actuated by the regulator, described above. For example, curves A and B in FIG. 5 have been plotted for full admission. The inlet valve being in this position, the potentiometer 46 does not cause any variation in the voltage applied to the inductor 41 of the exciter 13 of the generator 12.
However, as explained above, the regulator can exceed this position corresponding to full intake up to a certain point, so that if, when the. valve is at full intake, the speed of the Diesel engine still cannot be maintained, the lever 29, integral with the regulator, moves the slider of the potentiometer 46, to reduce the supply to the inductor 41, without opening more large of the engine intake valve.
By thus reducing the excitation of the main generator 12, the power demanded by this generator is reduced to the point at which this power is just equal to that available to the engine. This action is accomplished by adjustment and causes the Volt / ampere characteristic of the generator to coincide with the available motor power, for range C, at constant power, of the resulting Volt / ampere characteristic of the generator, shown
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in solid line Fig. 5. Of course, in region D, the voltage of the generator is limited to a predetermined maximum value, by the saturation of the inductor poles of the generator.
The part E of the curve of FIG. 5 is determined by the operation of the current limiting circuit, for zero or low speed of the vehicle, When its speed increases, the limiting current is decreased, as indicated by the constant current lines E1 and E2 in FIG. 5. Part F of the characteristic represents the voltage drop due to the pure resistance of the armatures of the traction motors, and for which the main-current takes a value proportional to the. generator voltage, when the vehicle leaves for pos.
It is evident from the above that, if the vehicle operates at a point 110 of the characteristic of FIG. 5, when the vehicle reaches its maximum speed, the sudden increase in the differential excitation of the traction motor exciters, due to the operation of the speed limiter circuit (Fig. 7), and the consequent sudden increase in the main current , (Fig. 6), will move point 110 of curve C of Fig. 5, to current limit curve E2, for maximum speed, and then along this curve, to point 111 .
It is clear that the power of the system, corresponding to this point 111, is lower than that to which the curve C corresponds, so that the power of the traction motors will be reduced, and the vehicle will slow down, as described above. upper.
From what precedes, we see that when the vehicle moves forward, absorbing energy, the back-electromotive force of the motors is almost equal and opposed to the voltage of generator 12, driven by Diesel. Since the voltage of traction motors is proportional to the product of the motor flux and its speed, it is seen that when the vehicle is moving at a relatively high speed, the motor flux is relatively low, while the generator
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, 12 operates with partial saturation, in its upper voltage range.
Under these conditions, it is evident that the exciters 14 and 15 of the motors are capable of causing an excessively rapid variation of the inducing flux of the motor, for a relatively small variation of the supply to the field of this motor, while due to the saturation of the generator field, a relatively large variation in the voltage of the generator exciter 13 is required to produce a proportional variation in the inductive flux of the generator.
Consequently, if the excitation of the motors is abruptly reduced, or reversed, to start braking operation, it is clear that a large transient current can flow in the output circuit of the generator, because the Motor flow is reversed faster than generator flow can be decreased by operation of the current limiting circuit. To bring this undesirable condition within allowable limits, exciters 14 and 15 are provided with stabilizer control field windings, 115 and 116, respectively.
It can be seen in FIG. 1 that the + terminal of the exciter 15 and the - terminal of the exciter 14 are grounded together by a wire 117; the + terminal of the exciter 14 is connected by the stabilizing inductor 115, a capacitor 118, and the stabilizing inductor winding 116, to the - terminal of the exciter 15. When the system operates under stable conditions no current is passes through stabilizer windings 115 and 116, capacitor 118 being simply charged to a voltage equal to the sum of the voltages across exciters 14 and 15.
The stabilizer circuit constitutes a closed circuit, comprising in series the armatures of the exciters 14 and 15, the stabilizer windings 115 and 116 and the capacitor 118, this circuit being earthed between the armatures of the exciters, by the wire 117.
If the voltages at the terminals of the two exciters vary within
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the same direction, that is to say if a greater or lesser torque, forward or braking, is demanded simultaneously from both exciters, or, if the excitation of the two exciters is suddenly and simultaneously modified on passing from the forward drive excitation to the reverse drive, to switch from the forward drive to the braking, the capacitor 118 is charged or discharged (depending on the direction of the variation) through the stabilizing inductors 115-116. These windings are provided such that the components of the excitation which they produce under such conditions of variations in the exciters 14 and 15, tend to oppose the variation in voltage in each machine.
In this way, the value of the variation of the voltage of the exciters is sufficiently reduced, so that the differential inductor 40 of the exciter 13 of the generator 12 is able to make the flux of the inductor 38 follow. generator, the variation of motor flux, sufficiently close, to avoid an excessively high transient current, during a rapid variation of the excitation of the motors.
If, on the other hand, the voltage of only one of the exciters varies, by increasing or decreasing the excitation of this motor, while the voltage of the other exciter remains constant, the capacitor 118 is also subjected to a variation dump.
In this case, however, the current in the stabilizing inductors 115 and 116 will be in the same direction in both windings, so that the current in the stabilizing winding of the exciter whose voltage is subjected to a variation , tends to oppose this variation, while the current in the stabilizing winding of the exciter whose excitation does not undergo variation, tends to produce a variation in voltage of this exciter, in the opposite direction to the voltage variation in the first exciter. This latter effect is useful in conjunction with the control of the steering, as will be seen below.
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The direction of the vehicle is obtained by moving a control lever, in order to modify the torque of the associated engine. To obtain the best efficiency, in the direction of the vehicle, means will preferably be provided for automatically varying the torque of the other motor, in the opposite direction, without requiring the operation of another control lever. It is clear that the transient effect mentioned above facilitates such a variation.
As was briefly said above, vehicle steering is obtained by operating either of the control levers, 83-84, to decrease or reverse the torque of the associated motor, without reducing the torque. torque from the other engine, which turns the vehicle on the side where the torque was decreased or reversed.
Referring to Fig. 1, if the levers are in the full forward position shown, the direction can be changed by pulling back, or towards, or to position 0, one of the levers, for example the right hand lever 84. If l 'a sharp turn is desired, the handle can be pulled back in the reverse gear sector, in order to reverse the torque and brake the right motor. During this time, the left motor continues to exert its torque forward. Of course, if the vehicle was moving in the opposite direction, the steering would be effected by moving a joystick towards or in its forward drive sector.
In order to effect the steering of the vehicle, with minimum disturbance of the main current, it is desirable to keep the resulting voltage of the motors constant, during these change of direction operations. Means are therefore provided for automatically increasing the excitation and hence the torque of the motor whose control handle has not moved when the voltage and torque of the other motor have been reduced. For example, if the handle 84 is brought to point 0 of potentiometer 75,
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while the handle 83 remains in the position indicated, the resistance of the rheostat 79 will be gradually decreased, and will be completely canceled when the handle 84 reaches point 0.
Referring to Fig. 4, it is evident that when the rheostat 79 has zero resistance, the voltage applied to the two double potentiometers 74 and 75 is gradually increased. As the handle 83 is not moved, it is clear that the excitation of the exciter 14 is increased, so as to increase the voltage and the torque of the motor 16. Of course, the voltage applied to the potentiometer 74 is also increased. , but the reverse movement of the lever 84 is preponderant, so that the excitation of the exciter 15 decreases, which decreases the voltage and the torque of the motor 17.
By properly proportioning the various elements of the system, the rheostat 79 can increase the voltage of the motor 16, by the same amount by which the voltage of the motor 17 is decreased, by the operation of the handle 84 until it reaches the point 0 and the rheostat 79 is completely eliminated. This condition is shown, Fig. 8 which represents the relation between the displacement of the rudder (abscissa) and the engine voltage, under the above conditions. It can be seen that if it were the handle 83 which would have been operated, the handle 84 remaining fixed, the rheostat 78 would have had the effect of increasing the voltage of the motor 17.
The rheostats 78 and 79 do not act when one of the levers is in the reverse running sector, because these resistors are switched off when the levers reach their point 0. However, means are provided to keep the voltage substantially constant. resulting from the engines, even if one of the levers is put in its reverse gear sector, in order to brake an engine for a very sharp turn. For this purpose, potentiometers 85 and 86, which have no action as long as the levers are in their forward sector, enter
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,in action.
These potentiometers, which are connected in parallel with resistor 96, reduce the excitation of differential inductors 90 and 91, each time one of the levers is moved in its reverse gear sector, while the other remains in its position. normal. If it is assumed, with this same example, that the handle 84 is moved in its reverse gear sector, it is obvious from the above, (Fig. 3), that the selector switch 88 will have been put in contact with the pin 121, as soon as the handle 84 has been moved back from its normal position, so as to connect the inductors 90 and 91 to the terminal 93 of the bridge, by means of the cursor of the potentiometer 86, rather than by the cursor potentiometer 85.
This change of connection has no effect until the lever reaches its 0 position, since the potentiometer 86 only acts in the reverse gear sector.
However, as soon as the handle moves in this last sector, the cursor of potentiometer 86 moves on the acting part of this potentiometer, from the voltage of terminal 93, to the higher voltage of terminal 94 of the bridge, thus decreasing the voltage across which the inductors 90 and 91 are connected. As these windings are differential, such a decrease in their power supply produces a resulting increase in the excitation of the two exciters. In this way, the voltage of the motor 16 continues to increase while, as described above in connection with the movement in the forward sector, the reaction of the motor 17 increases or reverses, when the handle 84 approaches. from its maximum reverse position.
As shown in Fig. 8, the voltage of the motor 16 does not increase absolutely linearly, due to saturation after the handle 84 passes its 0 point.
Of course, if the operator had moved the lever 83, instead of the lever 84, in its reverse gear sector, in
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leaving the lever 84 fixed, the potentiometer 85 would have produced the same effect as that which has just been described for the potentiometer 86. Furthermore, if the two levers had been simultaneously moved in their reverse direction sector, in order to brake without making any turn, the two selector switches 87 and 88 would have been actuated, i.e. switch 88 would be on contact 121, and switch 87 on contact 120, thus disconnecting potentiometers 85 and 86, and connecting the inductors directly to terminal 93, so that the potentiometers have no effect on the supply of inductors 90-91.
Braking, without changing direction, is performed by simultaneously moving the levers 83 and 84 from their forward travel sectors to their reverse travel sectors. During this movement, the potentiometers 85 and 86 are ineffective in reducing the excitation of the inductors 90-91, since they are shunted by the switches 87 and 88, as has just been explained.
However, the rheostats 78 and 79 act as long as the steering levers are in their forward sectors, in order to increase the voltage applied to the inductors 70 and 71, as explained above for the change of direction. By thus increasing the normal excitation of these inductors, a high braking torque is maintained at relatively low line currents.
While braking is maintained, under these conditions, means are also provided for limiting the braking torque for high currents in line. The need for such a limitation can be understood if one considers that, in braking, the excitation of the traction motors 16 and 17 is reversed, so that these motors act as generators, their voltages being added to the voltage of the main generator 12, driven by the Diesel. Under these conditions, the series excitation characteristic of motors becomes a series generator characteristic of excitation, having a marked cumulative effect; that is, when the exci-
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The level of the traction motors increases in the braking direction, the line current increases, and therefore the excitation of the traction motors increases further.
This effect is aggravated by the transient exceeding of the line current limit, explained previously as resulting from the inability of the generator to decrease its voltage as quickly as the voltage of the motor decreases, when suddenly going to braking. While stabilizer inductors 115 and 116 limit this overshoot to acceptable values, it is also desirable to limit the braking torque, when there are such high currents in the main circuit.
In reality, it has been found desirable to limit the braking torque, for high line currents, even if this current does not exceed its limit value. For this purpose, means are provided for limiting the excitation of the traction motors 16 and 17 to a predetermined maximum value, so that the series excitation characteristic of the traction motors is transformed into a characteristic d. 'separate excitation or shunt, when the line current reaches a predetermined high value.
Fig. 4 shows how the supply of inductors 72 and 73 of exciters 14 and 15 is limited to a well-defined maximum value. As already mentioned, FIG. 4 represents the potentiometric bridge 74 (the circuit of which is connected in parallel) connected to the terminals of the windings 18, 19 and 20 of the main circuit, in series with the resistor 76 and the rheostats 78 and 79.
Furthermore, it is clear that normally the fundamental series characteristic of the field winding 72, arises, from the fact that the voltage at point 80 of the potentiometer 74 is proportional to the voltage drop across the windings 18,19,20 of the poles. switching, as it appears through resistors 76, 78, 79. As explained previously, this proportionality is changed to some extent during
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braking, as a result of the decrease in resistance of rheostats 78 and 79. However, to limit the voltage at point 80 to a predetermined maximum value, this point is connected through a blocking rectifier 126 to an intermediate potential point 127 on battery 45.
In Fig. 1, we also see that point 127 has a fixed voltage, slightly higher than that of the mass, determined by battery 45. As long as the voltage of point 80 remains lower than that of point 127 of battery 45, current cannot flow from the battery to the potentiometer or the switching windings 18, 19, 20, because of the blocking rectifier 126. However, if the line current flowing through the windings 18, 19, 20 reaches a value such that the voltage at point 80 tends to become greater than the voltage at point 127, current flows from point 80 through rectifier 126 and the portion of battery 45 which is grounded, thereby limiting the voltage. voltage at point 80 to a predetermined maximum value.
Then, the voltage at point 80 remains substantially fixed, regardless of how much the line current may take, and therefore the voltage drop across the windings 18, 19, 20. So when the current in line line reaches a sufficient value, to cause the passage of the current, of which it has just been question, the supply of the inductors 72-73 of the exciters, and consequently, the excitation of the traction motors 16 and 17, reach a value fixed maximum, and have a shunt characteristic. In this way, the cumulative effect on motor excitation is reduced when switching to braking.
Of course, the excess voltage at point 80 may not be due solely to a simple drop in ohmic voltage across the switching windings 18, 19, 20; but, during a very rapid variation of the line current, such as that which
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is due to a rapid reversal in the inductors of the traction motors, such excess voltage may come in part from the inductive voltage drop across the windings 18, 19, 20. The bypass circuit through the rectifier 126 protects against such excessive inductive transient voltages.
During rapid variations in line current, when suddenly switching to braking, as described above, the inductive voltage appearing at the terminals of the windings 18, 19, 20 is used to hasten the decrease in the excitation of the generator 12 until 'to its steady state value. For this purpose, the supply of the differential inductor 40 of the exciter 13 of the generator 12 is provided to rise to very high values. It will be remembered that this differential inductor 40 is fed across the terminals of the switching windings 18-19-20, so that any inductive voltage drop occurring at the positive terminal of the generator 12 produces a transient increase in the supply of the voltage. winding 40, and hence a rapid decrease in the resulting excitation of exciter 13 and generator 12.
By forcing a stronger current through the differential inductor 40, the inductive voltage at the positive terminal of the generator 12 also appears across the resistor 57, in the differential excitation circuit of the exciter 13, and it tends to operate the current limiting circuit, described above, so that the power supply to the differential inductor 40 of the exciter 13 can be subsequently increased by passing the shunt current of the limiting circuit. current feeder, through the rectifier bridge 58 and the battery 45, as described above.
The operation of the assembly which has just been described will be understood very easily in what follows, from the point of view of the driver.
Three simple and convenient controls are available to the driver, including the accelerator pedal 26, to control
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the speed and power of the internal combustion engine 10, and the direction change levers, 83 and 84, on the left and right, respectively, in the drawing, to independently control the speed, torque and direction of rotation of the right and left tracks. As has been said, these levers 83 and 84 are provided with contacts 53 and 54 normally biased towards their open position.
Assuming first of all that the vehicle is resting, and that the engine 10 is idling, the forward command is simply obtained by gripping one or the other or both levers 83,84 , to close one or the other, or the two contacts 53, 54. These are connected in parallel, and the closing of one of them closes a supply circuit for the main inductor 41 of the exciter 13, passing through a circuit described above.
At the same time, a power supply circuit is closed starting from the + terminal of the battery 45, by the control coil 130 of the solenoid 37 of the intake valve, the wire 52, the contacts 53 and 54, to end in the mass. This circuit also includes a normally closed contact 131, on the device 132 at over speed. The latter is designed to operate when the motor 10 is running too fast, in order to deseaolel the solenoid 37 with valve.
As explained previously, the operation of this solenoid 37 determines the setting of the regulator 25, in order to maintain a predetermined minimum speed of rotation of the motor 10, to ensure an appropriate power for the change of direction or for the braking, even if the pedal 26 was accidentally released.
Closing one of the contacts 53-54, in order to start, also completes a circuit which passes through a R.P.R. with power reversal, for control coil 135 of brake contactor B. This is normally open, but it is closed
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during operation with the internal combustion engine, in order to bypass the braking resistor 21 of the main circuit of the generator 12. The R.P.R. has a polarization winding 136 and a directional winding 137. When one of the contacts 53, 54 is closed, a power circuit is closed for the polarization winding 136, passing through the wire. B +, normally closed contact 138 of brake switch B, winding 136, wire 52 and ground.
When so energized, the R.P.R. operates and is maintained in this position, by a bonding current of limited value, passing through a resistor 139 which bypasses contact 138 normally closed.
When the R.P.R. has operated, a power supply circuit closes, to energize winding 135 of brake contactor B, and is established as follows: wire B +, normally open contact 140 of RPR relay, winding 135 of brake contactor B, normally closed contact of this contactor, normally closed contact 142 of the TDR time delay relay, earth.
Thus supplied, the braking contactor B operates to close the contact 22 in shunt on the braking resistor 21, and complete for its control coil 135, a bonding circuit, passing through the current limiting resistor 143, and a contact normally open 144, actuated by this contactor B.
After this contactor B has operated, it closes a circuit for a control coil 155 of the TDR time delay relays, passing through contact 49 of contactor B. The opening of contact 142 of the time delay relay has no current action, because it is bypassed by contact 144 of contactor B.
So, in summary, simply closing either of the switches 53, 54 immediately increases the vehicle speed to a predetermined minimum, operates contactor B to bypass brake resistor 21, and closes an excitation circuit for the exciter 13 of the generator 12. The circulation
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of current which ensues in the circuit of the generator 12 produces a voltage drop across the terminals of the switching windings 18-19-20, and thus supplies the main inductors 72 and 73 of the exciters 14 and 15, through the potentiometric bridges 74 and 75 respectively, so that torque is applied to the drive wheels.
As the steering levers 83-84 are in their full torque forward position, the vehicle begins to accelerate from rest, moving forward.
When establishing a current in the output circuit of the generator 12, the directional winding 137 of the R.P.R. reversing power is supplied in proportion to the motor voltage, and, cumulatively, with respect to the polarizing winding 136 of this R.P.R. Winding 137 tends to keep the relay in its operating position.
To increase the speed of the vehicle, it is necessary to press the accelerator pedal 26. The motor 10 increases in speed, its power increases, which increases the current produced by the generator, and the torque of the motors. The vehicle accelerates until this increased torque from the motors exactly balances the resistance of the terrain the vehicle is traveling over. It may be noted that the speed of the vehicle cannot be increased by the simple forward movement of the levers (assuming that they have previously been moved from their maximum forward position) in order to increase the excitation of the motors. This is evident since no greater power is supplied to the motors and the power of generator 12 is not altered by movement of the levers.
The only effect of their simultaneous displacement is to increase the voltage of the motors and thus decrease their current, so that the ppint representative of the operation moves on a curve at constant power, as shown in Fig. 5, to a higher voltage point.
If, while driving forward with the engine, the accelerator pedal
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ration is sufficiently displaced so that the speed of the vehicle reaches its predetermined maximum value, the speed limitation circuit operates as seen in the above, in order to reduce the excitation of the traction motors and to give a visual or audible indication, by means of the apparatus 108 indicating an overspeed.
As far as the driver is concerned, the operation of the speed limiter circuit and an indication from the device 108 should be considered as a signal telling him to release the accelerator somewhat, so as to reduce the power of the diesel engine, and to allow the point representative of the operation to deviate from the limit current. This is desirable because it is obvious that it is better to operate the system at low current and high voltage, rather than low voltage and high current.
An important feature of the invention is that when the vehicle, running with the engine in forward gear, encounters a descent, and the operator does not check the speed of the vehicle, the speed limit protection acts not only to reducing the power of the combustion engine, as explained previously, but it actually reverses the resulting excitation of the inductors of the traction motors, which automatically initiates the electric braking, to keep the vehicle at its maximum allowable speed.
For example, if the vehicle encounters a steep descent, with its engine 10 running at its maximum speed, and the levers 83 and 84 are pushed forward to their maximum torque position, as shown in Fig. 1, when the vehicle speed increases, the voltage of the tacho generator 60 becomes high enough that the shunt current, coming from this generator and passing through the battery 45 and the differential inductor windings 90-91, is large enough to fully balance the main inductor windings
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72-73, and to reverse the resulting excitation of exciters 14-15, and motors 16 and 17, to initiate electric braking.
The way in which the vehicle can be steered by reducing or reversing the torque of one or the other of the motors has been described in the above. Likewise, braking, without change of direction, has been explained by the simultaneous movement of the levers 83-84, towards their operating sector in the opposite direction, as a result of the action on the excitation circuit of the motors. It can be noted that when such braking begins, the back-electromotive force of the traction motors 16-17 passes through zero and is reversed.
When this back EMF approaches zero, or begins to reverse for braking, the directing coil 137 of the R.P.R. operates to drop this relay, which de-energizes the control coil 135 of the braking contactor B, which causes it to drop, and disconnects the resistor 21 of the reinforcement.
During braking, the power produced by the generator.
12 and traction motors 16 and 17 is absorbed into resistor 21. Correct operation of the R.P.R. is ensured by means of two capacitors 150-151, connected to the terminals of a resistor 152 of the circuit of the coil 137. These capacitors function to invert the relay RPR, so that the latter operates sufficiently ahead of its normal setting, so so that even when the voltage variation of the motors is greatest, the brake switch B is opened in due time.
When braking occurs, with the voltage reversed from the motors, the R.P.R. remains in the rest position, contactor B also remaining de-energized. As the voltage of the motors decreases, as a result of the decrease in vehicle speed, the voltage of the generator 12 increases to maintain the unidirectional current in the main circuit continuously. As the current is maintained in both the armatures
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motors and their inductors, electric braking is effective until the vehicle stops.
The opening of the braking switch B, indicating the start of electric braking, also performs some protective maneuvers, required by the braking.
First of all, contact 59 of contactor B cuts off the current limiting circuit, so as to eliminate the effect of current limiting, during electric braking. This is evident from Fig. 2, and this elimination is necessitated by the fact that the voltage of the generator 12 must not be reversed, under the influence of the differential inductors 40, in order to maintain the main current at the limit value. If the voltage of the generator 12 could be reversed, it would mean that the generator would act as a motor to drive the internal combustion engine 10. While a slight overspeed of the engine 10 is allowed, any large overspeed should be avoided, in order not to. not damage it. A second contact 153, normally closed, is also controlled by the brake switch B, for the same reason.
Unless the forward inductor field 41 of the exciter is maintained at its maximum value during braking, it is possible that even the minimum value of the differential field 41 is sufficient to cause the inversion of the voltage of the generator 12 and engine over speed 10.
Note that, during braking, contact 138 of contactor B is closed, and short-circuits bonding resistor 139, in the circuit of bias coil 136 of relay RPR, in order to modify the calibration of this relay. , and restore its normal operating circuit. The contact 141 of the braking switch B also closes during braking, to short-circuit the bonding resistor 143, in series with the control coil 135 of the contactor B, and to restore the normal operating calibration of this contactor.
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During electric braking, when the R.P.R. has dropped out, the energization of the braking contactor coil 135 is prevented by the T.D.R. whose control winding 155 is kept supplied by a normally closed contact 156 of the R.P.R. relay, which bypasses the now open contact 49 of contactor B. When braking has ceased, and the vehicle has stopped, the R.P.R. records the fact since the voltage of the motors is substantially zero. Opening contact 156 also de-energizes the T.D.R. However, it does not fall immediately. In this way, for a very short time, the exciter 13 is excited only by its differential inductor 40, and its voltage is quickly reduced to zero.
Closing of contact 142 closes an excitation circuit for contactor B; this operates and is locked by its contact 144.
Of course, at this moment, the driver releases the contacts 53 and 54, and returns the levers 83-84 to their normal return position. If the driver kept the levers in their braking position, re-energizing the braking switch B would close a supply circuit for the forward inductor winding of generator 12, via contact 49, and operation would be initiated. in reverse mode under motor control 10.
Referring to Fig. 4, the role of the blocking rectifier 160, not mentioned yet, becomes evident. This rectifier is arranged between the points 80-81 of the potentiometric bridges 74-75, and the ground, and its purpose is to prevent the passage of a reverse current in the main circuit. It will be assumed, for example, that the levers 83-84 are moved into the braking position, the contacts 53 and 54 being open. Under these conditions, the forward inductor 41 of the exciter 13 would not work, so that nothing would determine the direction of the flow of the current in the
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generator output circuit 12. A reversed current could be established in the circuit, and, under these conditions, the R.P.R. would operate under the influence of winding 137 alone, and would cause brake contactor B to close.
Under these conditions, the traction motors 16 and 17 would operate as series generators, as desired, but without the braking resistor 21 in the main circuit, so that all the energy would be absorbed by the generator 12, which would make it driving the motor 10 at an exaggerated speed. The blocking rectifier 160 serves to prevent the motors from receiving an excitation due to a reverse current in the main circuit, so that under these conditions braking is not possible. Looking at Fig. 4, it is obvious that if the voltage of the grounded wire is higher than that of point 81, as is the case for a reverse main current, the potentiometers 74 and 75 are bypassed by the rectifier 160 .
It can be seen from the foregoing that we have an excessively flexible energy system, and a motor control system, of very general application, and which, when used in full, has characteristics of particular interest in the application to tracked vehicles. The system is remarkable for its speed of response and for its absolute protection against overloads, regardless of the severe demands that may be placed on it by the driver.
These qualities, and in particular the speed of response, are mainly due to the excellent limiting and control circuits, applied to an electrical energy system, in which a unidirectional current, continuously controlled, and of limited magnitude, is maintained at all times in the motor armature circuit, both when the motor is running and during electric braking, while the speed, torque and direction of rotation of each motor are controlled independently,
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by means of its low power exciter circuit.
Referring to Figs. 9, 10, 11, 12,13, we see a variant of the system described in the above, the similar elements bearing the same references.
In this variant, a maximum current limit value is also established and this limit value is modified according to the characteristics of the change of direction imposed on the vehicle.
In the case of the traction motors considered above, means are provided for limiting the current of the motors to a predetermined maximum value and means for controlling this value according to the conditions of the requested turn. According to the invention, the current limit value is temporarily increased to allow a very sudden turn. Such a turn is further facilitated by providing automatic means for temporarily increasing the maximum value of the current when the motors on one side are reversed, while forward torque is maintained on the motors on the other side. of the vehicle.
The general description of the system reads in Fig. 9, as in connection with FIG. 1.
The current limiting circuit (Fig. 10) can be deduced immediately from that of Fig. 2, with the addition of rheostats 85-86 and their switches before point 67 of bridge 58.
This current limiting circuit (Fig. 10) can be considered as limiting the voltage of the positive terminal of the generator 12 to the voltage of the battery, increased by the small ohmic drop in the inductor 40. Thus, each time the terminal positive of the resistor. 57 sufficiently exceeds the voltage of the battery to make the bridge conductive, the positive terminal of the battery 45 is effectively connected directly to the positive terminal of the generator 12, since the rectifiers of the bridge 58 and the winding 40 have low resistance.
Any tendency of the main current to increase the voltage of the positive terminal of the generator above
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of the battery voltage causes a strong current to flow through inductor 40, sufficient to reduce the excitation of the generator to a value just large enough to maintain the limit current.
In the limiter circuit of FIG. 10, the voltage (proportional to the speed) between the terminals 66 and 67 of the rectifier bridge 58, is normally taken between the positive terminal of the potentiometer 64 and the tap 65. The terminal 66 of the bridge is connected to the positive terminal of the potentiometer 64. Between the taps 65 and 65a of this potentiometer, two potentiometers 85 and 86 are connected in parallel. These potentiometers only act during a change of direction, as will be explained. Two switches 87 and 88 make it possible, as desired, to connect terminal 67 of the bridge, either directly to socket 65 of the potentiometer, or to the cursor of one of the potentiometers 85-86. Switches 87-88 and potentiometers 85-86 are used to temporarily increase the current limit for a sharp turn.
This modification of the current limit value will be well understood in what follows when the change of direction is described in detail. For the moment, regarding the lowering of the current limit value with the increase in vehicle speed, it suffices to neglect the potentiometers 85-86, since they do not act in straight line travel and braking. . Therefore, unless one wishes to make a change of direction, the terminal 67 of the bridge can be regarded as connected directly to the tap 65 of the potentiometer.
Fig. 11 follows immediately from FIG. 3, with the removal of rheostats 85-86 and their switches 87-88, in the vehicle speed limit circuit. The operation reads Fif. 12, as was done previously for Fig. 5.
We will now study the control of the maximum current limit as a function of changes of direction.
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To make a sharp turn, one of the steering levers 83-84 can be pulled into its reverse gear sector, while the other throttle is left in its forward gear sector, in the associated potentiometers 74 and 75. For to further increase the maneuverability of the vehicle, the response to such a sharp turn demand is facilitated by a provisional increase in the front torque on the advancing track, and an increase in braking torque on the reverse track.
Such a temporary increase in turning torque is effected by pushing the limit current back to a value greater than the limit value for the actual operating speed, based on the position of the rudder levers on the opposite sectors.
It will be assumed, for example, that the lever 84 is moved to its reverse gear sector. Referring to Fig. 10, it can be seen from the foregoing that the switch 88 will have been brought into contact with 121, as soon as the handle 84 has been moved backwards, by a small predetermined amount from its normal position, thus connecting terminal 67 of rectifier bridge 58 to tap 65 of potentiometer 64 of tacho generator 60, through the cursor of the corresponding potentiometer 86, rather than through the cursor of potentiometer 85.
This change of connections has no effect as long as the steering handle 84 has not reached its 0 point, since the potentiometer 86 only acts with the reverse gear sector.
However, as soon as the handle reaches this sector, the cursor of potentiometer 86 moves to the useful part of the potentiometer, thus gradually reducing the voltage of dynamo 60 applied between terminals 66 and 67 of bridge 58. This reduction is due to that the potentiometer 86 is connected in parallel with the part of the potentiometer 64, included between the taps 65 and 65a.
When the cursor of potentiometer 86 is moved in the
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clockwise (Fig. 10), towards its extreme reverse position, the voltage applied to terminal 67 of bridge 58 changes from that of tap 65 of potentiometer 64, to that of tap 65a thereby reducing the voltage difference between terminals 66 and 67. When this voltage is reduced, the unidirectional voltage between terminals 62 and 63 of rectifier bridge 58 is correspondingly reduced.
From the above description of the current limiting circuit, it can be seen that the voltage due to the rectified tacho generator between terminals 62 and 63 of bridge 58 is such that it helps the voltage drop across the terminals. resistor 57, to oppose the voltage of the battery 45.
It is clear that, when the voltage, due to the rectified tacho generator is reduced, by the action of the potentiometer 86, a progressively higher voltage drop is necessary across the resistor 57 to cross the rectifiers of the bridge 58 and produce the voltage. passage of a bypass current through the battery 45.
Of course, if the energy demand is such that the vehicle is operating at its limit current, the temporary increase in the limit value of the current, resulting from the sole movement of the lever 84 in its reverse gear sector, will increase. both the forward torque of the motor 16 and the braking torque of the motor 17. This increase in torque is caused mainly by the increased current, and, to a lesser extent, by the increase in the voltages of the motors.
Referring to FIG. 13 (corresponding to Fig. 8 of the first variant) it will be noted that the temporary increase in the limiting current beyond point 0 allows a slight increase in the voltage of the motor 16, due to the greater excitation of the inductor 72 of the exciter. This increase in excitation is however very low, because of the limiting effect of a circuit.
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shunt for potentiometers 74 and 75, as shown in Fig. 4.
This shunt limiter circuit operates immediately after the operated lever passes its 0 point, and then maintains substantially constant the excitation of the motor 16. However, beyond the 0 point of the lever 84, the voltage of the motor 17 increases in the opposite direction. at a speed greater than that for which it has decreased from its initial positive value to 0. This faster variation in the voltage of the motor 17 is due to the fact that, when the steering handle 84 passes through its zero point, the variation in the voltage of the motor 17 is due only to the movement of the handle 84, the potentiometer 79 then being ineffective in increasing the voltage applied to the potentiometer 75 of the handle 84.
When the voltage of the motor 17 was positive, this increased voltage opposed the effect caused by the movement of the handle 84.
Of course, if, instead of moving the lever 84, the driver had moved the lever 83 to its reverse gear sector, and left the lever 84 fixed, the potentiometer 85 would have produced the same effects as those described in connection with the potentiometer 86. From this point of view, one can see FIG. 10, that during such a movement, the switch 88 remains in the position shown, while the switch 87 is engaged with its fixed contact 120. The movement of the switch 87 has no effect, either. so that terminal 67 of bridge 58 remains connected to tap 65 of potentiometer 64, through the slider of potentiometer 85.
Thus, when the potentiometer 85 moves beyond point 0, towards the reverse operating sector, the voltage due to the tachometer generator applied to the bridge 58 is reduced, as has just been explained.
In addition, if the two control levers are moved simultaneously to their reverse travel sectors, in order to brake without changing direction, the two switches 87 and 88 are
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actuated: switch 88 closes its contact 121, switch 87 closes its contact 120 so as to completely disconnect potentiometers 85 and 86, and to connect terminal 67 of the bridge directly to socket 65 of potentiometer 64. Thus, when the direction levers 83 and 84 are operated together, the potentiometers 85 and 86 of which are rendered ineffective for controlling the limit value of the current.
Electric braking is carried out in this variant, as in the first, by simultaneously returning the two levers 83 84 from their forward gear sector to their reverse gear sector. Potentiometers 85 and 86 have no effect since they are short-circuited by switches 87-88.
As for the general operation of this variant, it reads exactly like that which has been described in detail with regard to the first variant.
Although several embodiments of the invention have been described and shown, it is obvious that one does not wish to be limited to these particular forms given by way of example and without any restrictive character and that consequently all the variants having the same principle and the same object as the arrangements indicated above would come within the scope of the invention as they do.