<Desc/Clms Page number 1>
NOUVELLE DISPOSITION DE REGLAGE DE TENSION POUR TRANSFORMATEURS STATIQUES
ALIMENTANT DES RECEPTEURS PAR L INTERMEDIAIRE DE REDRESSEURS-
Dans de nombreuses installations on a à alimenter à tension varia- ble des récepteurs électriques, moteurs ou autres par l'intermédiaire de re- dresseurs.
Ce problème se pose, par exempleg dans les équipements de véhi- cules électriques, locomotives ou automotrices,alimentés en courant alter- natif simple par une ligne de contact sous tension sensiblement constante et qui comportent essentiellement un transformateur monophasé,, un ou plusieurs redresseurs et un ou plusieurs moteurs de traction, de type très voisin de ceux utilisés pour la traction en courant continu;
, mais adaptés pour fonction- ner correctement malgré l'ondulation du courant fourni par des redresseurs alimentés en courant monophasé
Pour démarrer un tel véhicule et régler sa vitesse, il serait peu économique d'alimenter le redresseur sous tension constante et d'interposer entre redresseur et moteurs un équipement rhéostatique à un ou plusieurs cou- plages., tel que ceux utilisés normalement sur les véhicules à courant continuo
Il est préférable d'appliquer directement aux moteurs la tension de sortie des redresseurs et de faire varier progressivement celle-ci.
On connait un certain nombre de dispositions permettant d'effec- tuer un tel réglage de tension; les unes utilisent diverses méthodes de chan- gements de prises sur le primaire ou le secondaire du transformateur) dautres réalisent le réglage par action des grilles du redresseur, oeil s'agit de re- dresseurs à vapeur de mercure ou analogues.
Un exemple du schéma classique utilisé dans les dispositions de la première catégorie est représenté par la figure 1.
L'équipement comporte essentiellement un transformateur 1, dont le primaire 2 est alimenté' par une source' de courant alternatif non figurée et @ @ le dont le secondaire 3 possède un certain nombre de prises, telles que 4 & 5, symétriques deux à deux par rapport au point milieu 6 du bobinage.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Deux commutateurs de prises symétriques., ù1<Jhémati3éE par les deux curseurs 7 &8 servent à faire varier les tensions de phase appliquée aux deux redres- seurs 9 & 100 qui assurent chacun le redressEmsnt d'une des deux alternances.
Les deux électrodes de sortie Il & 12 de ses deux redresseurs sont réunies en 13. Le circuit d.'u i.ia.tion9 non détaillé sur la figure, est branché entre les bornes 13 & 14.
Enfin,, entre la borne 14 et le point milieu. 6, qui sert de re- tour pour le courant redressés on insère généralement une inductance 15, dite de lissage, qui a pour effet d'atténuer les fluctuations du courant redressée
Cette disposition conduit au poids minimum pour les parties ac- tives du transformateur.9 mais dans les cas où un réglage assez fin et de très grande amplitude est indispensable!) ce qui e3t par exemple le cas des équipe-
EMI2.2
mente de véhicules électriques? la dite dispisition présente les inconvénients suivants : - elle nécessite un nombre considérable de prises!) compliquant la réalisation du transformateur ;
EMI2.3
- elle exige un nombre élevé de contacts etp s'il s'agit de puis- sances assez élevéea, la réalisation des commutateurs de prises, par contac- teurs individuels ou groupés, est extrêmement onêreuge; - elle ne prête mal à la réalisation doun équipement de freinage rhéostatique av-"c mcitation séparée, par les redresseurs, des inducteurs des moteurs, car les tensions redressées nécessaires sont alors beaucoup plus faibles qu'en traction.
La présente invention a pour objet une nouvelle disposition de réglage de tension qui évite les inconvénients que 19 on vient de relever. Cet- te nouvelle disposition est particulièrement intéressante pour les équipements des locomotives ou autres véhicules électriques dont les moteurs sont alimen- tés par des redresseurs, eux-mêmes alimentés en courant alternatif par l'in- termédiaire de transformateurs; mais elle est d'application générales dans tous les cas où l'on doit faire varier la tension aux bornes de récepteurs électri-
EMI2.4
ques9 moteurs ou autres., alimentés par de.5 reàresaeurss de type quelconque, eux-mêmes alimentés en courant alternatif.9 mone ou polyphasés, par des trans- formateurs.
La disposition qui fait l'objet de l'invention est essentiellement
EMI2.5
caractérisée en ce que, pour chacune des phases du courant alternatif d9alï- mentation, le transformateur comporte deux enroulements secondaire? corr6S= pondant respectivement aux redresseurs ou groupes redresseurs des deux alter- nances et à nombre de spires fixe correspondant approximativement à la moi-
EMI2.6
tié de la tension maximum à réa1ise et un enroulement secondaire à prisez variables ayant un nombre de spires correspondant approximativement à la ten- sion maximum à réaliser, un inverseur permettant!) par 1'intermédiaire d'un
EMI2.7
transformateur ou d9uu autotranaj'orma4.,e-ur,
de monter les deux moitiés dé la tension de cet enroulement à prises variables, respectivement en série, soit en phase soit en opposition, avec les secondaires à nombre de spires fixes;, de telle sorte que par la manoeuvre du commutateur de prises de ce secondai-
EMI2.8
re commun et IPinvers6Ur9 la tension dalenaion des redresseurs ou groupes redresseurs des deux alternances puisse être réglée entre une valeur nulle ou très faible et la valeur maximum à réaliser
EMI2.9
L?invention s'étend d!)ailleurs à des réalisations particulières, que 1-lon va décrire sur un exemple de mise en oeuvre de Pinvention" A égali- té de performances, celle-ci n'exige approximativement que le quart du nom- bre de prises et de contacteurs nécessaires dans le cas du schéma classique
EMI2.10
Fig.l,
9 et si elle entraîne une certaine augmentation du poids de 1?ensenble transformateur - autotraniformteur., elle permet une économie très importante sur 1-'appareillage et le câblage qui dépasse nettement le supplément de prix des transformateurs.
EMI2.11
L-'exemple que 1-'on va décrire et auquel correspond le schéma de la Figo2s est donné à titre non limitatif. Liés réalisations particulières qui
<Desc/Clms Page number 3>
seront décrites à propos de cet exemple devront être considérées comme fai- sant partie de l'invention, étant entendu que toutes réalisations équivalen- tes pourront être aussi bien utilisées sans sortir du cadre de celle-ci.
Dans l'équipement de la Fig. 2, on a supposé qu'il s'agissait de un véhicule électrique alimente en courant monophasé et dont les moteurs sont alimentés par des redresseurs monoanodiques du type à vapeur de mer- cure.
16 désigne le circuit magnétique du transformateur principal du véhicule. Le primaire 17 de ce transformateur est alimenté par une ligne de contact 18 par l'intermédiaire d'une prise de courant 19.L'extrémité 20 du primaire 17 est reliée au circuit de retour 21.
Le transformateur principal comporte deux demi-secondaires iden- tiques,9 22 & 23, 9 sans prises,9 qui sont respectivement reliés!) dune part,, à
EMI3.1
travers les contacterurs 24 & 25 aux anodes 26 & 27 des redresseurs à va- peur de mercure monoanodiques 28 & 29, d3autre parts, aux extrémités 30 & 31 d'un autotransformateur 32. o
Les extrémités 30 & 31 de cet autotransformateur sont reliées au
EMI3.2
secondaire de réglage 33 du transformateur principal9 par l'intermédiaire d9 un commutateur de prises schématisé par le surgeur 34 et d9un inverseur bî- polaire 35.
Les circuits d'utilisation (moteurs de traction),non représentés,
EMI3.3
sont branchés entre les bornes repéreea 36 & 370
La borne 36 est reliée aux cathodes 38 et 39 des deux redresseurso La borne 37 est connectée au point milieu 40 de l'autotransformateur 32, par
EMI3.4
19intermédiaire d'une inductance de lissage 410
Les redresseurs 28 & 29 peuvent être munis de grilles de protec- tion 42 & 43, qui peuvent être éventuellement utilisées, en outres, comme gril- les de réglage, conjointement avec la disposition de réglage objet de l'inven- tiono
Les potentiels des divers peints des circuits secondaires peuvent être fixés par rapport à la masse du véhicule,
en connectant 1?un de ses points au châssis du véhiculeo
On notera, sur l'autotransformateur 32, la présence de deux pri-
EMI3.5
ses symétriques 44 & 459 permettant <P alimenter directement, sous faible ten= sion, les anodes 26 & 27 lorsque les contacteurs 46 & 47 sont fermés.
EMI3.6
Pour la marche en traction, les moteurs de traction g convenable- ment coupléssont branchés entre leµ bornes 36 & 37; les contacteurs 24 & 25 sont fermés et les contacteurs 46 & 47, ouverts.
Pour la marche en freinages ce sont les inducteurs seuls des mo-
EMI3.7
teurs de traction qui sont branche9op au moyen d'un commutateur non représentée entre les bornes 36 & 37; dans ce cas, les contacteurs 24 & 25 sont ouverts et les contacteurs 46 & 47, fermés.
Le nombre total de spires du secondaire réglable 33 est très légè- rement inférieur au double du nombre des spires des bobinages 22 & 23, qui sont identiques entre eux.
EMI3.8
L'inverseur 35 peut occuper deux positionsg dénommées dévolteur" et B6survolteurU90 En position UITdévolteurui.'il les connexions et sens des bobinages sont tels que la tension entre bornes 30 & 40 de 13autotransformateur 3 est en opposition avec celle existant aux bornes du demi-secondaire 22.
De même, la tension entre 40 & 31 est en opposition avec celle du demi-secondaire 23.
EMI3.9
Au contraire lorsqus 191rverseur 35 est en position nsurvolteurOU ces tensions sont en phase au lieu d'être en opposition.
EMI3.10
Le tracé des cames ou des segments de 19inversel1r 35 est réalisé de telle sorte que le passage de l'une à l'autre de ces deux positions, se fasse sans coupure du circuit, en vue de maintenir l'autotransformateur 32 en
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
court circuit pendant la durée iu passager 19 équipement est d9 ailleurs do- t de verrouillages électriques ou mécaniques empêchant, 19!nversour 35 de chan- ger de position,
si le curseur 34 n'occupe pas une position telle que la ten- sion fournie par le secondaire 33 soit nulle.
EMI4.2
Le fonctionnement de 19 équipî5ment en traction est alors le suivait Le véhicule étant au repos. on commence par placer 19inverseur 35 sur la position "dévolteur" et le curseur 34s rr la prise "tension maxïmumu.
Au moyen des contazteurs 4 & 259 on ferme alors les circuits des anodes des redresseurs.
EMI4.3
La tension rém1ltante; appliquée a chacune des deux phases;, est alors très faible et correspond au premier cran de démarrage de 19 équipemento En déplaçant le curseur 34:J vers la gauche, on diminue la tension appliquée entre les bornes 30 & 31; 19effet dévolteur de l'autotransònnatevt 32 décroit, les tensions de phase augmentent ainsi que la tension redressée moyenne appliquée aux moteurs; ceux-ci démarrent, puis accélèrent. Lorsque le
EMI4.4
curseur 34 arrive sur la prise connectée à 1?extréaité de gauche du secon- daire 33g la tension entre 30 & 31 est nulle et l'on peut faire basculer 1in- verseur en position I!1survolteurllio Les contacts à recouvrement de 1?inverseur maintiennent les points 30 & 31 au même potentiel.
Si l'on déplace alors le curseur 34 vers la droite, on augmente
EMI4.5
la tension appliquée entre les bornes 30 & 31; 19autotransformateur fonction- ne en survolteur; les tensions de phases, ainsi que la tension des moteurs, augmentent. Les moteurs continuent à accélérer.*
Pour réduire la vitesses, on procède aux mêmes opérations., mais en sens inversée
EMI4.6
En freinages, 9 P équipement fonctionne comme suit
Un commutateur traction freinage, non représentée ferme les cir- cuits des induits des moteurs sur une ou plusieurs résistances fixes de fret- nage, en même temps qu'il branche les inducteurs des moteurs, de préférence tous en série entre les bornes 36 & 37. En outre, les contacteurs 24 & 25 s' ouvrent.
Le curseur 34 est ramené à la position *tension nulle" et l'in- verseur 35 est maintenu sur l'une des positions dévolteur ou survolteur.
Les contacts 46 & 47 sont alors fermés et le passage des crans du manipulateur de commande provoque le déplacement vers la droite du curseur 34, dans le sens de l'augmentation du courant d'excitation des moteurs et de leur effort de freinage.
La réduction et la cessation du freinage obtiennent par les ma- noeuvres Inverses.
On notera que pendant le freinageles demi-secondaires 22 & 23 sont mis hors circuit et que 1?emplacement des prises à tension réduite 44 &
EMI4.7
45 est choisi en sorte que le courant d9excïtatïon maximum des moteurs cor- responde à la position extrême droite du curseur 34 (tension maximum du se- condaire 33).
Enfin pour le réchauffage ou la formation des redresseurs? on peut utiliser la position freinage de l'équipement et les premier.-, crans de freinage en fermant le circuit des bornes 36 & 37 par une résistance très faible ou une simple connexion=
On notera quedans tous les cas, le retour du courant redressé
EMI4.8
s'effectue par le point milieu 40 de 19autotransòr*ateur 32o L9analyse détaillée du fonctionnaient de l'équipenent de la Frigo 2 montre que les flux dans les circuits magnétiques du transformateur princi-
EMI4.9
pal et de !-'autotransformateur, sont pratiqugment sinusoïdaux si la tension primaire est elle-même sinusoïdale. @ D'antre part,
il est facile de vérifier que la puissance apparen-
EMI4.10
te totale de dimensionnement du transformateur principal et de l.9autotrans=
<Desc/Clms Page number 5>
formateur n'est que peu supérieure à celle du transformateur équivalent, réa- lisé suivant schéma de la fig. 1.
L'autotransformateur survolteur-dévolteur 32 peut être remplacé par un transformateur survolteur-dévolteur dont le secondaire comporte deux moitiés égales, connectées entre les bornes 40 & 30 d'une part., et 40 & 31, d'autre part, en série avec les secondaires 22 & 23 respectivement, et les mêmes prises intermédiaires, pour le réchauffage ou la formation des redres- seurs et pour l'excitation des moteurs dans la marche en freinage.
Le primaire de ce transformateur serait alimenté à tension varia- ble au moyen du secondaire 33, du dispositif de réglage de la tension figuré par le curseur 34 et de l'inverseur 35. Cette tension d'alimentation peut être choisie pour répondre aux conditions de fonctionnement du dispositif de régla- ge de la tension et de l'inverseur.
On notera toutefois, que c'est avec l'autotransformateur que la puissance de dimensionnement de l'ensemble est la,,plus petite.
On notera toutefois, que c'est avec l'autotransformateur que la puissance de dimensionnement de l'ensemble est la plus petite.
Il doit être entendu que l'invention couvre les dispositions con- formes au schéma de la Fig.2 et les dispositions équivalentes d'une manière générale, et notamment : -quel que soit'le schéma et le type du commutateur utilisé pour réaliser pratiquement le curseur schématique 34; - qu'il s'agisse de redresseurs monoanodiques ou polyanodiques en nombre quelconque, à vapeur de mercure ou de tout autre type connu; - que la disposition de réglage de tension redressée soit utili- sée pour l'équipement d'un véhicule de traction ou pour tout autre équipe- ment; - que la disposition alimente un ou plusieurs moteurs, couplés d'une seule ou de plusieurs manières, ou d'autres récepteurs; - que la disposition soit utilisée seule pour le réglage de la tension ou conjointement avec des grilles de commande ou d'autres moyens de ré- glage des redresseurs ;
- que l'on utilise ou non des prises telles que 44 & 45, pour la formation du redresseur, pour l'excitation en freinage ou pour tout autre uti- lisation nécessitant une gamme de tensions de faible valeur relative; - que l'on ajoute ou non à la disposition une résistance de com- poundage de freinage insérée dans le circuit redresseurs -inducteurs des mo= teurs et traversée par la différence courant inducteur -courant induit; - que le transformateur principal comporte ou non d'autres enrou- lements secondaires ou d'autres prises sur les enroulements déjà mentionnés pour l'alimentation d'autres circuits, tels que celui de chauffage du train ou celui des groupes auxili'aires (ventilateurs, compresseurs, etc..) ou servi- tudes (chauffage, éclairage, etc..) du véhicule;
- que le primaire du transformateur principal comporte ou non des prises de réglage pour l'utilisation sous diverses tensions nominales d'alimen- tation.
EMI5.1
- R-E-8-U-M-E -
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.