<Desc/Clms Page number 1>
Les couplages les plus communément utilisés pour la conversion de courant alternatif en courant continu, ou inversément, par l'intermédiaire de transformateurs et de convertisseurs à décharge dans les gaz ou vapeurs ionisés, telle que la vapeur de mercure par exemple, sont les couplages connus sous le nom de "couplagessimple voie".
Dans ces couplages, l'enrou- lement du transformateur qui est relié aux machines à courant continu est, soit connecté en étoile simple ou en fourche, soit décomposé en plusieurs étoiles déphasées entre elles dont les points neutres respectifs sont con- nectés entre eux à travers les enroulements de bobines d'absorption ou trans- formateurs d'entrephase. les extrémités des phases reliées aux machines à courant continu sont connectées chacune à une ou plusieurs anodes fonction- nant en parallèle (des inductances d'équilibrage étant alors éventùellement interposées dans les connexions.
La cathode unique, s'il n'est utilisé qu' un seul convertisseur polyanodique (ou les diverses cathodes connectées en- tre elles, si l'on utilise des convertisseurs mono-anodiques ou plusieurs convertisseurs polyanodiques fonctionnant en parallèle) constitue le pôle positif du réseau à courant continu, alors que le neutre du transformateur, ou le point commun des enroulements des bobines d'absorption, en constitue le pôle négatif.
S'il était fait usage uniquement de convertisseurs monoanodiques, rien n'empêcherait de connecter chacune des extrémités des phases reliées aux machines à courant continu, soit à une, soit à plusieurs cathodes fonc- tionnant en parallèle et à connecter entre elles toutes les anodes qui cons- titueraient alors le pôle négatif du réseau à courant continu, tandis que le point neutre du transformateur, ou le point commun des enroulements des bobines d'absorption, en constituerait le pôle positif.
On pourrait aussi, et cela est bien connu, disposer les enroule- ments des bobines d'aborption, non plus entre neutres partiels de l'enrou- lement du transformateur qui est relié aux machines à courant continu, mais entre groupes de cathodes, dans le cas où les extrémités des phases de cet enroulement seraient connectées aux anodes, ou entre groupes d'anodes, dans le cas où les extrémités des phases de cet enroulement seraient connectées aux cathodes. Le point commun des enroulements des bobines d'aborption constituerait alors le pôle positif, dans le premier cas, le pôle négatif, dans le deuxième cas, du réseau à courant continu.
On s'est abstenu d'utiliser ces variantes, parfaitement satis- faisantes au point de vue théorique, car elles introduiraient, en pratique, des complications d'installation, par suite de la nécessité d'isoler entre eux les récipients des divers convertisseurs, sans apporter d'avantages.
Les "couplages simple voie" ont reçu un très grand nombre d'ap- plications. Ils présentent, toutefois, l'inconvénient de mal utiliser les enroulements du transformateur reliés aux machines à courant continu. Ces enroulements ne sont parcourus que par des courants unidirectionnels, et pendant une fraction relativement petite de la période. Ils doivent, de ce fait, être largement surdimensionnés, par rapport à l'enroulement relié au réseau à courant alternatif.
Les couplages connus sous le nom de "couplage double voie", ou " couplage de Graetz", dans lesquels chaque extrémité des phases reliées aux machines à courant continu est connectée simultanément à l'anode d'un convertisseur monoanodique dont la cathode est connectée au pôle positif du réseau à courant continu et à la cathode d'un autre convertisseur monoa- nodique dont l'anode est connectée au pôle négatif du réseau à courant con- tinu, utilisent beaucoup mieux l'enroulement du transformateur relié aux machines à courant continu, qui ne sont plus alors surdimensionnés par rap- port à l'enroulement relié àu réseau à courant alternatif.
<Desc/Clms Page number 2>
Mais les "couplages double voie" ont l'inconvénient de doubler les pertes dans l'arc des convertisseurs, le courant continu passant succes- sivement dans deux convertisseurs. Aussi n'ont-ils reçu que peu dtapplica- tions.
La présente invention a pour objet de nouveaux modes de couplage de machines à courant continu et de convertisseurs à décharge dans les'gaz ou vapeurs ionisés qui permettent de réduire la puissance de dimensionnement des enroulements des transformateurs reliés aux machines à courant continu et de la rapprocher de la puissance de dimensionnement des enroulements reliés au réseau à courant alternatif, ou même de la rendre égale à cette dernière puissance, sans pour cela réduire le rendement de l'installation et quin dans certains cas, procurent encore d'autres avantages particuliers,
Ces nouveaux modes de couplages sont essentiellement caractérisés en ce que les machines à courant continu, de même tension nominale, sont partagées en deux groupes constituant une paire, ou en un certain nombre de paires de gropes,
les deux groupes de machiresconstituant chaque paire étant équilibrés, ou approximativement équilibré s, soit en puissance nominale, soit en puis- sance moyenne escomptée,un transformateur unique et deux ensembles de con- vertisseurs étant affectés à l'alimentation de chaque paire, l'un des en- sembles de ,convertisseurs, connecté à l'un des groupes de machine à cou- rant continu, étant monté suivant le couplage simple voie habituel, dans lequel les extrémités des phases du transformateur* reliées au machines à courant continu, sont connectées aux anodes des convertisseurs de cet ensemble, l'autre ensemble de convertisseurs, connecte à l'autre groupe de machines à courant continu, étant:
monté suivant le couplage dans lequel les mêmesextrémités de phases du transformateur sont conne@tées aux catho- des des convertisseurs de cet autre ensemble, chaque extrémité de ces phases du transformateur étant ainsi connectée, soit directement, soit par l'inter- médiaire d'inductances ou de diviseurs de courant, à une ou plusieurs ano- des d'un des ensembles de convertisseurs et à une ou plusieurs cathodes de l'autre ensemble de convertisseurs, des enroulements de bobines d'absor- ption ou transformateurs d'entrephase pouvant être insérés, soit entre points neutres partiels des enroulements du transformateurs,reliés aux machines à courant continu, soit entre groupes de cathodes, d'une part, et entre groupes d'anodes, d'autre part;
le transformateur, les deux ensem- bles convertisseurs et les bobines d'absorption éventuelles constituent, en fait, un couplage double voie muni d'un point milieu connecté à un réseau à courant continu à trois fils dont les pôles positif et négatif sont, res- pectivement, la connexion commune entre cathodes du premier ensemble con- vertisseur et la connexion commune entre anodes du deuxième ensemble conver- tisseur (ou les points communs entre enroulement de bobines d'absorption réunissant entre eux, respectivement, les groupes de cathodes du premier en- semble et les groupes d'anodes du deixème ensemble)
et dont le point médian est le point neutre des enroulements du transformateur reliés aux machines à courant continu (ou le point commun entre enroulements de bobines d'absor- ption réunissant entre eux les points neutres partiels de ces mêmes enroule- ments),la charge de chaque groupe de machines à courant continu étant bran- chée entre l'un ou l'autre des pôles, positif ou négatif du réseau à courant continu et le point médian de ce réseau.
Les nouveaux modes de couplages obtdèt de l'invention permettant une bien meilleure utilisation des enroulements reliés aux machines à cou- rant continu du transformateur, car la fraction de la périodependant la- quelle ils transfèrent du courant est doublée : chacun de ces enroulements débite sur la ou les anodes de l'un des ensembles convertisseurs, avec les- quelles il est connecté, pendant une frao-tion. de son alternance positive
<Desc/Clms Page number 3>
(fraction dont la valeur dépend du type de branchement de ces enroulements), ou est alimenté par cette ou ces anodes, et, pendant,la même fraction de son alternance négative, il débite sur la ou les cathodes de l'autre en- semble convertisseurs avec lesquelles il est connecté, ou est alimenté par cette ou ces cathodes.
Il en résulte que la valeur efficace du courant par- courant un de ces enroulements est inférieure à la somme des courants effica- ces fournis aux deux ensembles de convertisseurs, alors qu'elle leur serait égale si les deux ensembles de convertisseurs étaient alimentés suivant des connexions identiques, conformément aux modes de couplage antérieurement' utilisés. Si les charges converties, respectivement.?, par les deux ensem- bles de convertisseurs sont égales, les valeurs efficaces des courants dans les enroulements du transformateur'reliés aux machinas à courant continu sont réduites dans le rapport de #2 à un. Si les charges ne sont pas équilibrées, le coefficient de réduction des courants dans ces enroulements est moin- dre, mais reste cependant important.
Les nouveaux modes de couplage objet de l'invention procurent donc un gain important sur la puissance de dimensionnement des enroulements du transformateur reliés aux machines à courant continu. Ces enroulements doi- vent être prévus pour les puissances escomptées (le plus souvent égales à la somme des puissances nominales des machines à courant continu)'. Si les charges escomptées des deux groupes de machines connectés, respectivement, aux deux ensembles de.convertisseurs correspondant à un même transforma- teur, sont égales ou voisines, la puissance de dimensionnement de ces enrou- lements sera réduite dans le rapport de #2 à un , ou dans un rapport voisin.
L'invention est d'application générale. Mais elle rencontre, en particulier, son plus grand nombre d'applications en métallurgie et en traction sur les locomotives, dans lesquelles du courant alternatif monopha- sé, prélevé sur une ligne de contact, est tranformé en courant continu, plus ou moins ondulé, par des redresseurs, avant utilisation dans.des mo- teurs à courant continu et, inversement, lorsque, en cas de freinage par récupération, les moteurs à courant continu fonctionnent en génératrices et débitent un courant qui est transformé en courant alternatif par des on- duleurs.
C'est dans ces deux types d'applications que se rencontrent le,plus fréquemment la condition requise pour l'application de la présente invention, qui est la possiblité de partager les:machines à courant continu en un nom- bre pair de groupes, de telle sorte que deux groupes, constituant une paire, correspondent à des puissances escomptées égales ou voisines.
Il arrive fréquemment qu'une telle installation ind@@trielle comporte un certain nombre de moteurs'à courant continu, de même tension nominale, alimentés à partir d'un réseau à courant alternatif, par l'inter- médiaire de transformateurs et de redresseurs.
Jusqu'à présent, on s'est toujours borné à alimenter de telles installations de moteurs par des groupes transformateurs-redresseurs montés en couplage simple voie, suivant les modes antérieurement connus dans les; quels le pôle positif du réseau à courant continu est constitué par l'ensem- ble des cathodes des redresseurs réunies entre elles.
Suivant les cas, la totalité des groupes transformateurs-redres- seurs pouvait alimenter en parallèle des barres à courant continu sur les- quelles était branchée la totalité des moteurs, ou, dans le cas d'instal- lations très puissantes, l'ensemble des groupes transformateurs-redresseurs pouvait être fractionné, chaque fraction comportant un ou plusieurs groupes en parallèle alimentant un certain nombre'de moteurs, ou encore, lorsqu' une grande souplesse était désirable, les moteurs pouvaient être alimentés individuellement, en totalité ou en partie, un ou plusieurs groupes trans-
<Desc/Clms Page number 4>
formateurs-redresseurs particulers étant affectés à chaque moteur alimen- té individuellement.
C'est ainsi, par exemple, qu'en métallurgie, il est fréquent d'en- traîner, respectivement, chacun des deux cylindres d'un gros laminoir par des moteurs individuels identiques, dits moteurs jumeaux. Il est fré- quent, également, que les cages successives d'un train de laminoir continu soient entraînées, respectivement, ch@@cune par des moteurs identiques, ou de la même puissance nominale et susceptibles d'appeler la même puissance.
De même, une locomotive électrique comporte un nombre générale-, ment pair de moteurs de traction identiques et qui sont également chargés, sauf, accidentellement, lorsqu'il se produit un patinage.
En se référant aux figures schématiques 1 à 9, ci-jointes, on va décrire divers exemples, donnés à titre non limitatifs, de mise' en oeu- vre des nouveaux modes de couplage objet de l'invention. Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de ces exemples, devront être considérées comme faisant partie de l'invention... étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront être aussi bien utilisées sans sortir du cadre de celle-ci.
Dans l'exemple de la fig. 1, 11 & 21 représentent deux moteurs à courant continu (dont les circuits inducteurs ne sont pas représentés), de puissances égales ou voisines.Ces moteurs peuvent, par exemple!,, être deux moteurs jumeaux, chacun d'eux entraînant un cylindre d'un gros la- minoir dans ce cas, les puissances appelées par chacun des deux moteurs seront sensiblement égales, à chaque instant, ainsi que les tensions requi- ses pour leur fonctionnement.
Les deux moteurs 11 & 21 peuvent aussi, par exemple, entraîner chacun une cage d'un train de laminoir continu, et, dans ce cas, les appels de puissance ne sont plus liés rigidement: suivant les fabrications effectuées, les appels de puissance peuvent être égaux ou dif- férents et simultanés ou non; mais, néanmoins, il devra être prévu que les deux moteurs 11 & 21 pourront fonctionneur simultanément chacun à sa pleine puissance.
Les deux moteurs 11 & 21 sont alimentés en énergie électrique à partir d'un réseau à courant alternatif triphasé 1 par l'intermédiaire d'un transformateur dont le primaire 2 est connecté au réseau 1 (éventuellement par l'intermédiaire d'un disjoncteur non représenté) et dont le secondaire 3 est supposé couplé suivant le montage hexaphasé en fourche, et par deux ensembles 12 & 22, composés chacun de six redresseurs monoanodiques, tels que; respectivement, 13 & 23, qui peuvent être d'un type quelconque, à ca- thode chaude ou à. cathode liquide, et, dans ce dernier cas, la tâche catho- dique peut être amorcée synchroniquement ou être entrenue en permanence.
Conformément à la présente invention, le moteur 11 est alimenté à partir du secondaire 3, à travers l'ensemble de redresseurs monoanodique 12 dont chaque unité, telle que 13, a son anode, telle que 14, connectée à l'extrémité, telle que 4, d'une phase secondaire, telle que 7, du trans- formateur et sa cathode, telle que 15, réunie à une connexion commune de cathodes 16. L'ensemble 12 des redresseurs tels que 13, qui ont leurs catho- des connectées directement entre elles,pourront être remplacés par un ou: plusieurs redresseurs polyanodiques.
La borne positive 17 du moteur 11 est réunie à la connexion de cathode 16, éventuellement à travers up interrupteur 18, et sa borne né- gative 19 est réunie au :point neutre 6 du secondaire 3, ce qui constitue un premier couplage simple voie.
Le moteur 21 est alimenté, également, à partie du secondaire 3
<Desc/Clms Page number 5>
à travers l'ensemble de redresseurs monoanodiques 22, dont chaque unité, telle que 23, a sa cathode, telle que 25, réunie à l'extrémité, telle que
4, d'une phase secondaire, telle que 7 du transformateur et son anode, telle que 24, réunie à une connexion commune d'anodes 26.
La borne négative 27 du moteur 21 est réunie à la connexion d'anc- des 26, éventuellement à travers un interrupteur 28, et sa borne'positive
29 est réunie au,point neutre 6 du secondaire 3, ce qui constitue un deuxiè- me couplage simple voie.
On remarquera que 1-* association des deux couplages simple voie constitue un couplage double voie muni d'une prise médiane 6 qui alimente un réseau continu à trois fils, dont la connexion 16, pôint commun des cathodes telles que 15 de l'ensemble rédresseur 12 est le pôle positif, la connexion 26, point commun des anodes telles que 24 de l'ensemble redres- seur 22, est le pôle négatif, et le neutre 6 du secondaire 3, le point médian.
On remarquera aussi que, conformément à l'invention, la totalité de la charge de chaque moteur est branchée entre le point médian 6 et l'un des fils extrêmes, 16; pour le moteur 11, et 26 pour le moteur 21, du réseau à courant continu, contrairement à la technique antérieure d'utilisation des réseaux à trois fils, qui était de brancher la plus grande charge possible entre les deux fils extrêmes et la plus petite charge possible entre fils extrêmes et fil médian. Cette différence de technique,- qui est une des ca- ractéristiques de l'invention, est justifiée par des considérations de rendement et de prix.
On sait, en effet, que les redresseurs à décharge, et,notamment, les redresseurs à vapeur de mercure, ont des rendements d'autant meilleur que la tension redressée est plus élevée On sait aussi qu'ils peuvent supporter des tensions inverses considérables et qu'ils sont susceptibles de redres- ser, en montage simple voie, des tensions beaucoup plus élevées que celles qui peuvent être adoptées avec sécurité et économie pour le fonctionnement de moteurs à courant continu. Il est résulte que, lorsque des moteurs à courant continu sont prévus pour être alimentés par des redresseurs, on choisit toujours la tension d'alimentation la plus élevée compatible avec leur construction économique et leur bonne sécurité de fonctionnement.
On a tout intérêt, au point de vue rendement, à tirer le courant redressé, sous la tension choisie, à partir d'un couplage de redressement simple voie dans lequel les pertes dans les arcs sont les plus faibles: Ce sera donc cette tension qui sera adoptée pour chacun des deux couplages simple voie prévus dans le schéma représenté à la Fig. 1 et constitués par le secon- daire 3 et, respectivement, les ensembles de redresseurs 12 & 22.
On sait aussi que la puissance d'un redresseur augmente lorsque l'on élève la tension redressée et qu'en conséquence le prix d'un redres- seur susceptible de fournir une puissance donnée sera d'autant plus bas que la tension redressée est plus élevée. Cette considération du prix de l' installation conduit donc au même résultat que l'étude du rendement.
Le diagramme de la Fig. 2 fait comprendre clairement que l'appli- cation de l'invention, suivant le schéma de la Fig, 1, permet de faire une économie notable sur la puissance de dimensionnement du secondaire 3 du transformateur.
Pour simplifier l'exposé, on supposera que les circuits à courant redressé comportent des inductances assez grandes pour que les courants qui les parcourent puissent être considéras comme rigoureusement-continus.
On supposera également que l'inductance du réseau 1 à courant alternatif et
<Desc/Clms Page number 6>
les inductances de fuite du transformateur, ramenées au secondaire 3, sont suffisamment petites pour que les commutations puissent être considérées comme instantanées. Ces hypothèses simplificatrices ne modifient pas le résultat qui serait obtenu dans le cas général au moyen d'un raisonnement plus compliqué. -
On supposera également queles deux moteurs 11 & 21 appelait si- mùltanément leur courant de pleine charge, cas toujours possible, et même gé- nêralement assez fréquent, et pour lequel l'installation doit être dimen- sionnée'.
Sur la Fig. 2, u4 & u5 représentent les ondes de tension sinusoï- dales entre le point neutre 6 et les extrémités de phases, respectivement 4 & 5, du secondaire 3 du transformateur décalées entre elles de soixante degrés électriques. On supposera, tout d'abord, que les deux ensembles 12 & 22 de redresseurs monoanodiques fonctionnent à pleine tension, sans retard à l'allumage, et débitent chacun un courant redressé de valeur I, é- gal au courant de pleine charge des moteurs 11 & 21.
Dans ces conditions, et en admettant comme sens positif le sens du courant allant de la borne 6 à la borne 4, le redresseur 13 débite un courant rectangulaire 14, représenté en trait plein, d'amplitude I et d'une duréé d'un sixième de période, symétriquement disposé par rapport au ma- ximum de la sinusoïde de tension ù 4 et de polarité positive. La valeur efficace de ce courant est I . De même, le redresseur 23 débite un courant j4, représenté en #6 trait plein, également d'amplitude I et d'une durée d'un sixième de période, mais symétriquement disposé par rap - -port au minimum de la sinusoïde de tension u4, et de polarité négative, la valeur efficace de ce courant est aussi I .
Le courant qui parcourt l'enroulement 7? dont la borne 4 est l'extrémité de sortie, est la somme des deux courants i4 et j4. Il se main- tient à la valeur absolue 1 pendant, au'total, un tiers de la période.
Sa valeur efficace est . ¯ inférieure à la somme 2 1 des valeurs ef- ficaces des courants traversant les deux redresseurs #6 13 & 23 alimentés .par:...!'enroulement 7.
Les courants débités par la borne 5, i5 & j5, représentés en poin- tillés, ont les mêmes valeurs que les courants i4 & j4 et se placent,par rapport à la sinusoïde u5, de la même façon que les courants i4 & j4 par rapport à la sinusoïde u4. Ils sont donc en retard,respectivement, d'un sixième de période sur les courants i4 & j4. Le courant parcourant l'enrou- lement 8 du transformateur a donc la valeur absolue I pendant deux tiers de la période, et sa vaiLèur efficace est I #2.
Si les deux ensembles de redresseurs 12 & 22 avaient été montés suivant la technique antérieure, les enroulements, tels que 7,alimentant en parallèle (éventuellement par l'intermédiaire d'inductances de répar- ,tition) les anodes telles que 14 & 24, auraient été parcourus, chacun, par un courant i (représenté pour l'enroulement 7, en traits mixtes sur la Fig. 2) d'amplitude 21 et d'une durée d'un sixième de période, en phase avec le courant i4, mais d'amplitude double.
La valeur efficace de ce cou- rant serait 2 I elle serait #2 fois plus grande que la valeur I qui corres- --VU' pond au schéma de la Fig,1. #3
Le courant débité par l'enroulement 8 aurait, lui aussi, une amplitude égale à 21 et sa durée serait d'un tiers de périodes Sa valeur efficace serait 2 1 ; elle serait #2 fois plus grande que la valeur @ #2 qui cor- #3 respond au schéma de la Fig; 1.
3
<Desc/Clms Page number 7>
L'application de l'invention permet donc de faire une économie dans le rapport de un à #2 dans le dimensionnement du secondaire 3 du trans- formateur.
Si, au lieu d'être égaux, les courants de pleine charge des moteurs
11 & 21 étaient différents, l'économie serait moindre, mais resterait enco- re importante.
Il peut être fait usage du réglage de tension par retard à l'al- lumage, soit par contrôle de grille, soit par contrôle de l'instant d'amor- çage de la tache cathodique, soit par tout autre moyen. Comme rien ne lie entre eux les fonctionnements ni les débit des redresseurs constituant l'en- semble 12 avec ceux constituant l'ensemble 22, les réglages de tension ef- fectués sur ces deux groupes peuvent être différents. Le réglage de tension est sans effet sur les valeurs efficaces qui ont été indiquées précédemment, tant que la différence entre les retards à l'allumage des deux ensembles
12 & 22 n'est pas trop grande.
Si cette différence des angles de retard dépassait, respectivement; 60 degrés et 120 degrés, il en résulterait une diminution de la période de débit, respectivement, des enroulements tels que 7 et tels que 8, et par suite une nouvelle diminution des valeurs efficaces du courant.
Le montage en fourche hexaphasée du transformateur n'utilise pas très bien les redresseurs eux-mêmes qui sont parcourus par des courants trop intenses pendant une fraction de la période trop courte. Aussi lui préfère-t-on souvent les montages en double triphasé ou en triple monopha- sé 'avec bobines d'absolution ou transformateurs d'entrephase.
La Fig. 3 représente un exemple d'application de l'invention au montage double triphasé. Dans cet exemple de mise en oeuvre de l'inventinn, le transformateur comporte un primaire 102, alimenté, comme précédemment, partir d'un réseau 1 à courant alternatif triphasé, et deux secondaires triphasés en apposition 33 & 43. Les points neutres 36 du secondaire 33, et 46 du secondaire 43 ont, respectivement, reliés aux extrémités 136 &- 146 d'une bobine d'aborption, au transformateur d'entrephase monophasé, 110,dont le point milieu 106 constitue le point médian du réseau continu trois fils.
Conformément à l'invention, le moteur 111 est alimenté en courant continu, éventuellement à travers un interrupteur 118, entre la connexion commune 116 des cathodes telles que 115 d'un ensemble 112 de six redresseurs monoanodiques tels que 113a & 113b, et la borne médiane 106 de la bobine absorption 110.
L'ensemble de six redresseurs 112 est divisé en deux sous-ensem- bles 112a & 112b. Les anodes, telles que 114a, des redresseurs, tels que 113a, du sous-ensemble 112a sont connectées aux extrémités, telles que 104, de phases telles que 107, du secondaire 33, tandis que les anodes, telles que 114b, des redresseurs tels que 113b du sous-ensemble 112b, sont connectées aux extrémités, telles que 105, de phases, telles que 108, du secondaire 43. Le moteur 121 est alimenté en courant continu, éventuellement à travers un disjoncteur 128 entre la connexion commune 126 des anodes, tellesue 124, d'un ensemble 122 de six redresseurs monoanôdiques, tels que 123a & 123b, et la borne médiane 106 de la bobine d'absorption 110. L'en- semble de redresseurs 122 est divisé en deux sous-ensembles 122a et 122b.
Les cathodes, telles que 125a, des redresseurs tels que 123a du sous-ensem- ble 122a sont connectées aux extrémités ... telles que 104,. de phasese telles que 107, du secondaire 33, tandis que les cathodes, telles que 125b, des redresseurs, tels que 123b, du sous-ensemble 122b sont connectées aux extrémités, telles que 105, de phases, telles que 108, du secondaire 43.
<Desc/Clms Page number 8>
Les secondaires 33 & 43, la bobine d'absorption 110 et l'ensemble de redresseurs 112 constituent le premier montage simple voie. Le deuxième montage simple voie est constitué parles marnes secondaires 33 & 43, la même bobine d'absorption 110 et l'ensemble de redresseurs 122.
La connexion de cathodes116 et la connexion d'anodes 126 constituent respectivement les pôles positif et négatif du réseau à courant continu à trois fils.
Toujours en conformité avec l'invention, la totalité de la charge . de chaque moteur est branchée entre le point.médian 106 et l'un des fils extrêmes, 116 pour le moteur 111 et 126 pour le moteur 121, du réseau à cou- rant continu, et ceci pour les mêmes raisons qui ont été exposées à props de l'exemple de la fig. 1. Le couplage de la Fig; 3 conduit à la même éco- nomie sur le dimensionnement du secondaire du transformateur qùe le cou- plage de la Fig. 1.
On sait que, dans un couplage simple voie double triphasé, chaque redresseur, tel que 113a ou 123a, est traversé par un courant dont l'ampli- tude est la moitié du courant redressé pendant un tiers de la période ( au temps de commutation près)* Dans le cas de la Fig. 3, s'il n'est pas fait usage du réglage de tension par retard à l'allumage, un enroulement secondaire, tel que 107, débite, pendant un tiers de période,' au cours de l'alternance positive, sur le moteur 111, un courant égal à la moitié du courant appelé par ce moteur, .et, au cours de l'alternance négative, égale- ment pendant un tiers de= période sur le moteur 121, un courant égal à la moitié', du courant appelé par ce moteur,
Dans la technique antérieure, suivant laquelle ce serait non pas,
comme c'est le cas des modes de couplage objet de l'invention, une anode, et une cathode mais bien deux anodes qui seraient alimentées'par un enroulement tel quee 107, le courant dans cet enroulement serait égal à la demi-somme des courants appelés par des deux moteurs 111 & 121, pendant un tiers de période, au cours de l'alternance positive.
Le même raisonnement, qui a déjà été fait à propos du couplage représenté à la Fig. 1, montre que l'économie faite sur le dimensionnement du secondaire du transformateur est encore dans le rapport de un à #2, si les courants de pleine' charge des moteurs-111 & 121 sont égaux.
Le couplage de la Fig. 3 se prête bien au réglage de tension par retard à l'allumage, à condition que les retards à.l'allumage soient les mêmes sur les deux ensembles de redresseurs 112 & 122. S'il n'en était pas ainsi, l'emploi d'une bobine d'absorption 110 commune pour les deux coupla- ges simple voie, amènerait à un.,fonctionnement assez complexe, conduisant à une interdépendance généralement indésirable entre les tensions entre fils extrêmes et point médian du réseau continu trois fils, et aussi à une diminution de-l'économie faite sur le domensionnement secondaire du trans- formateur.
-
Aussi, lorsque les deux tensions d'alimentation des deux moteurs doivent pouvoir être réglées indépendamment l'une de l'autre, est-il préfé- rable d'utiliser'le couplage représenté à la Fig. 4.
Dans l'exemple de la Fig. 4,le transformateur principal a son primaire 202 alimenté en courant alternatif triphasé parle réseau 1. Son secondaire 203 est monté en étoile hexaphasée dont le point neutre 206 constitue le point médian du réseau à courant continu trois fils.
Conformément à 1''invention, lé moteur 211 est alimenté en courant continu par un premier couplage redresseur à simple voie, constitué par le
<Desc/Clms Page number 9>
secondaire 203, la bobine d'absorption 210 et un ensemble de redresseurs mo- noanodiques 212,tandis que le moteur 221 est alimenté par un deuxième coupla- ge simple voie constitué par le même secondaire 203, la bobine d'absorption
220 et un deuxième ensemble de redresseurs monoanodiques 222.
L'ensemble de redresseurs 212 est divisé en deux-sous-ensembles
212a et 212b. Les redresseurs monoanodiques, tels que 213a du sous-ensemble
212a ont leurs cathodes, telles que 215a, connectées entre elles et à l'une des bornes extrêmes 216a de la-bobine d'absorption 210. Leurs anodes, telles que 214a, sont connectées, respectivement, aux extrémités, telles que 204, de trois enroulements secondaires, tels que 207, déphasés entre eux de 120 degrés électriques et constituant ainsi un premier système triphasé.
Les redresseurs monoanodiques, tels que 213b, du sous-ensemble
212b, ont leurs cathodes, telles que 215b, connectées entre elles et à l'au- tre borne extrême 216b de la bobine d'absorption 210. Leurs anodes, telles que 214b, sont connectées aux extrémités, telles que 205, des trois autres enroulements secondaires tels que 208, qui constituent eux-mêmes un deuxiè- me système triphasé, déphasé de 60 degrés électriques par rapport au pre- mier.
Le moteur 211 est branché, éventuellement à travers l'interrup- teur 218, entre le point médian 216 de la bobine d'asorption 210 et le point neutre 206 du secondaire 203. Les bornes 216 et 206 constituent res- pectivement, les pôles positif et négatif du premier couplage simple voie.
Le deuxième ensemble de redresseurs 222, est divisé en deux sous-ensembles 222a & 222b. Les redresseurs monoanodiques, tels que 223a, du sous-ensemble 222a, ont leurs anodes, telles que 224a, connectées entre elles et à l'une des bornes extrêmes 226a de la bobine d'absorption 220. Leurs cathodes, telles que 225a, sont connectées, respectivement, aux mêmes bornes de sortie secondaires, telles que 204, formant le premier système triphasé, que les anodes, telles que 214a, des redresseurs du sous- ensemble 212a.
Du même, les redresseurs, tels que 223b, du sous-ensemble 222b, ont leurs anodes telles que 224b, connectées entre elles et à la deuxième 'borne extrême 226b de la bobine d'absorption 220 et leurs cathodes, telles que 225b, connectées,respectivement, aux mêmes bornes de sortie secondaires, telles que 205, formant le deuxième système triphasé, que les anodes, telles que 214b, des redresseurs du sous-ensemble 212b.
Le moteur 221 est branché éventuellement par l'intermédiaire de l'interrupteur 228, entre la borne médiane 226 de la bobine d'absorption 22Q et le pointneutre 206 du secondaire 203. Les bornes 226 & 206 constituent respectivement les pôles négatifs et positifs du deuxième couplage simple voie.
Les bornes 216 & 226 sont, respectivement, les pôles positif et négatif du réseau à courant continu trois fils, et la borne 206 en est .Le point médian.
Le fonctionnement du couplage représenté à la Fig. 4 est indenti- que à celui du couplage représenté à la Fig. 3, tandis que le réglage de ten- sion par retard à l'allumage est le même sur les deux ensembles de redres= seurs 212 & 222. En particulier, si les courants respectivement appelés par les moteurs 211 et 221 de la Fig, 4?sont les marnes que les courants ap- pelés par les moteurs 111 & 121 de la Fig, 3 et que le réglage de tension par retard à l'allumage soit le même, les valeurs instantanées des courants sont les mêmes dans les enroulements secondaires, tels que 207 de la Fig.4 et 107 de la Fig. 3. Les raisonnements faits à propos de la Fig. 3 sont applicables à la fig. 4 et l'économie sur le dimensionnement du secondaire du transformateur est la même dans les deux cas.
<Desc/Clms Page number 10>
Mais le fait que, dans le cas de la Fig. 4, chaque couplage simple voie comporte sa propre bobine d'absorption (respectivement 210 & 220) per- met à chacun de ces couplages simple voie de fonctionner avec des réglages de tension par retard à l'allumage différents, leurs deux fonctionnements étant indépendants l'un de l'autre.
Cette différence éventuellement entre les deux retards à l'allumage n'a pas de répercussion sur les valeurs effica- ces des courants secondaires tant qu'elle n'atteint pas 60 degrés électri- ques..Au-delà, les deux ondes de courant rectangulaires, alternativement po- 'sitives et négatives, débitées sur chacun des deux ensembles redresseurs em- piètent l'une sur l'autre, ce qui se traduit, pendant cette période d'empiè- tement, par un courant dans les enroulements secondaires seulement égal à la différence entre les amplitudes de ces deux ondes de courant. Il en résulte une diminution supplémentaire de la valeur du courant efficace secondaire.
Cette diminution supplémentaire des courants efficaces devien- drait très importante si l'un des couplages double voie était amené.à fonc- tionner en onduleur, alors que l'autre couplage simple voie fonctionnerait en redresseur. Le même diuminution de la valeur du courant efficace est aus- si constatéé sur les courants primaires. Il pourra, le cas échéant, en ê- tre tenu compte dans le dimensionnement du transformateur.
Les remarques qui précèdent s'appliquent également au cas du cou- plage représenté à la Fig. 1.
Les montages représentés aux Fig 3 & 4 se rapportent à l'emploi de bobines d'absorption monophasées, ramenant le fonctionnement d'un redres- seur hexaphasé à celùi de deux redresseurs triphasés. L'invention ne se limite nullement à ce cas. Elle est applicable dans le cas général où le fonctionnement d'un redresseur comportant un nombre de phases quelconque, généralement égal à six ou à un multiple de six, est ramené à celui d'un plus grand nombre de redresseurs de plus petit nombre de phases, par le moyen d'une ou plusieurs bobines d'absorption ou transformateurs d'entre- phase monophasés ou polyphasés. '
Le schéma relatif à l'application de'l'invention à ce cas général se déduira sans difficulté des schémas bien connus de couplages redresseurs simple voie utilisant une ou plusieurs bobines d'absorption et un ensemble de redresseurs monoanodiques;
en leur ajoutant en dérivation un deuxième en- semble de redresseurs monoanodiques qui seront connectés suivant le même schéma que les redresseurs constituant le premier ensemble, mais en les inversant, c'est-à-dire qu'une cathode et une anode du deuxième ensemble cor- respondront respectivement à une anode et à une cathode du premier.
Au cours des explications qui ont été données, les polarités indi- quées correspondant au fonctionnement en redresseur, mais les couplages dé- crits peuvent tout aussi bien fonctionner en onduleur. Dans ce cas, les pola- rités sont inversées.
Il a été dit précédemment que les couplages correspondant aux
Fig. 1 & 4 se prêtent au fonctionnement dans lequel l'un des leurs couplages simple voie travaille en redresseur., alors que l'autre travaille en onduleur.
Dans ce cas, les sorties 16 & 26 de la Fig. 1 ou 216 & 226 de la Fig.; 4 sont de la même polarité par rapport au point neutre 6 de la Fig.1 ou 206 de la Fig; 4.
L'application des nouveaux modes de couplage objet de l'invention est particulièrement intéressante en,'traction à courant alternatif mdnopha- sé, lorsque le courant monpphasé, prélevé sur une ligne de contact, est re- dressé sur la locomotive et-utilisé dans des moteurs de traction à courant continu. Ils permettent, dans ce cas, les économies de poids ét d'encombré- ment, soit sur le transformateur seul, soit sur le transformateur et les.
<Desc/Clms Page number 11>
organes de réglage de tension.
L'exemple de réalisation de la Fig, 5 est relatif à ce cas d'ap- plication de l'invention. Une locomotive électrique est alimentée en courant alternatif monophasé entre la ligne de contact 301 et la masse 300 de la machine (elle-même en communication avec la terre), à travers le disjonc- teur 310, par l'intermédiaire d'un auto-transformateur 308 comportant des prises de réglage de tension, telles que 309. Le dispositif, permettait le changement de prise en marche n'est pas représenté. Le transformateur principal de la locomotive comporte un primaire 302 alimenté en tension variable entre la masse 300 et l'une des prises, telles que 309, de l'auto- transformateur 308, et un secondaire 303 muni d'une prise médiane 306 qui pourra être connectée à la masse de la machine.
Conformément à l'invention) les moteurs de traction 31 la, 311b,
321a & 321b, supposés au nombre de 4, mais qui pourraient être en nombre quel- conque, pourvu que ce nombre fût pair, sont divisés en deux groupes; le premier groupe est constitué par les deux moteurs 311a & 311b, le deuxième, Par les moteurs 321a & 321b. Le premier groupe de moteurs est alimenté par un premier couplage redresseur simple voie constitué par le secondaire
303 et les redresseurs monoanodiques 312a, 312b, 313a, 313b. ,
Les deux redresseurs 3f2a-et 312b ont leurs anodes, respectivement
332a & 332b, connectées en parallèle à l'une des bornes extrêmes 304 du secondaire 303, à travers des inductances, respectivement 334a & 334b, qui créent une petite chute de tension et assurent la partage du courant.
Leurs cathodes, respectivement 352a & 352b, sont connectées en parallèle à la bor- ne 314 d'une inductance 315 destinée à réduire l'ondulation du courant redressé.
Les deux redresseurs 313a & 313bont leurs anodes 333a & 333b connectées à l'autre borne extrême 305 du secondaire.303, respectivement; à travers les inductances de partage de courant 335a & 335b. Leurs catho- des 353a & 353b sont, elles aussi, connectées à la borne 314 de l'inductance de lissage 315.
Les moteurs 311a & 311b sont branchées, en parallèle, entre la -borne de sortie 316 de l'inductance 315 et la prise médiane 306 du secon- daire 303.
Des organes de sectionnement 318a, 318b, 336a, 336b, 337a, 337b, 338a, 338b, 339a & 339b peuvent être prévus afin de permettre d'isoler un moteur ou un redresseur avarié.
Le deuxième groupe de moteurs, qui compose de$moteurs 321a & 321b, est alimenté par le deuxième couplage simple voie constitué par le secondaire 303 et les redresseurs monoanodiques 322a, 322b, 323a & 323b.
Les redresseurs 322a & 322b ont leurs cathodes 354a & 354b con- nectées à la borne 304 du secondaire 303, respectivement à travers les inductances 334a & 334b ; lesredresseurs 323a & 323b ont leurs cathodes 355a & 355b connectées à la borne 305, respectivement, à travers les in- ductances 335a & 335b. Les quatre anodes 342a, 342b, 343a & 343b sont con- nectées ensemble et à la borne 324 de l'inductance 325 destinée à réduire l'ondulation du courant redressé.
Les deux inductances 315 & 325 peuvent être distinctes l'une de l'autre, ou comporter un circuit magnétique commun, ou seulement une partie commune entre leurs circuits magnétiques.
Les moteurs 321a & 321b'.sont branchés en parallèle entre la borne de sortie 326 de l'inductance de lissage 325 et la prise médiane 306.
<Desc/Clms Page number 12>
Comme dans le premier couplage simple voie, des organes de sec- tionnement, tels que 328a, 328b, 346a, 346b, 347a, 347b, 348a, 348b, 349â & 349b,peuvent être prévus afin de permettre d'isoler un moteur ou un redres- seur avarié.
L'ensemble du transformateur et des huit redresseurs monoanodiques constitue un couplage double voie à point milieu alimentant un réseau à cou- rant continu trois fils, dont ia borne 316 est le pôle positif, la borne 326 le pôle négatif et la borne 306 le point médiàn..
Conformément à l'invention, la charge, constituée par les moteurs de traction et branchée entre fils extrêmes et point médian, est partagée également entre les deux ponts.
Le même raisonnement qui a été fait pour les exemples des figures précédentes montre que, dans l'exemple de réalisation de la Fig. 5, la va- leur du courant efficace parcourant l'enroulement secondaire 303 est rédui- te dans le rapport de un à #2, par rapport à la valeur qu'il atteindrait si les quatre moteurs étaient alimentés en parallèle par un unique -couplage,' redresseur à simple vole.
.-En fonctionnement.normal, les courants absorbés par chacun des quatre moteurs de traction sont pratiquement égaux, le déséquilibre entre ces courants provenant seulement.desdifférences minimes qui peuvent exister entre les caractéristiques de moteurs de même type. Il en résulte que le courant circulant normalement dans la connexion qui relie le point commun des quatre moteurs à la borne médiane 306 est très faible, négligeable, en pratique, vis-à-vis du courant absorbé.par chacun des moteurs. Il n'appa- raîtra de déséquilibre notable entre les courants absorbés par les moteurs, donc de courant notable dans-la connexion entre le point commun des quatre moteurs et borne 306, que lorsque l'un des moteurs sera déchargé à la sui= te d'un patinage.
Un organe 360, sensible 'au passage d'un courant, un re-' lais d'intensité par exemple], peut être inséré dans cette connexion et dé- tecte alors les patinages. Si l'organe 360 est sensible à la polarité du courant que le traverse, il détecte sur quel groupe 31 la, 31.lb ou 321a, 321b se produit le patinage. L'organe 360 pourra simplement informer le con- ducteur qu'il s'est amorcé un patinage, ou agir automatiquement par tout moyen approprié pour faire cesser,ce patinage.
En-particulier, si les redresseurs utilisés sont munis d'un sys- tème de contrôle de l'allumage, l'organe 360 pourra, conformément au procé- dé exposé dans le brevet belge ? 517.567 du 11 février 1953, provoquer une baisse momentanée de la tension d'alimentation soit du groupe de moteurs sur lequel se produit le patinage, soit lie l'ensemble des moteurs.
L'exemple de la Fig. 6 constitue une application, à la traction électrique, du mode de couplage représenté à la Fig* 4, applicable lorsque le nombre de moteurs de traction est égal au nombre de paires de redresseurs monôanudiques utilisés.
Sur cette figure, le transformateur principal de la locomotive et l'auto-transformateur 308 sont les mêmes que ceux représentés à la Fig5, et leurs mêmes éléments y sont repérés-par les mêmes nombres de ré- férence.
Dans l'exemple de la Fig 6, chaque moteur de traction est alimen- té par un couplage simple voie constitué par le secondaire 303 du trans- formateur principal et deux redresseurs monoanodiques. C'est ainsi que les deux redresseurs 412a & 413a ont leurs anodes, respectivement 432a & 433a, alimentées en courant alternatif à partir des bornes extrêmes 305 & 304 du secondaire 303, éventuellement par l'intermédiaire de deux sectionneurs
<Desc/Clms Page number 13>
437a & 439a. Le moteur de traction 411a est alimenté en courant redressé en- tre la prise médiane 306 du secondaire 303 et le point commun des deuxca- thodes, respectivement 452a & 453a des deux redresseurs 412a & 413a, à tra- vers l'inductance de lissage 415a.
Les deux redresseurs 422a & 423a ont leurs cathodes, respectivement 454a & 455a, alimentées en courantalternatif à partir des bornes extrêmes
305 & 304, éventuellement par'l'intermédiaire de deux sectionneurs 447a & 449a, et le moteur 421a est alimenté en courant redressé entre la prise médiane 306 et le point commun des deux anodes, respectivement 442a & 443a, des redresseurs 422a & 423a, à travers l'inductance de lissage 425a.
Les moteurs 411b & 421-b sont alimentés par les.deux couplages simple voie constitués par le secondaire 303 et les redresseurs 412b, 413b, 422b et 423b et les inductances de lissage 415b & 425b. Les conne-- xions reliant entre eux ces divers organes sont identiques à celles qui ont été décrites pour l'alimentation des moteurs 41 la & 421a et en seront pas davantage précisées.
Les inductances de lissage 415a, 415b, 425a & 425b peuvent être distinctes les unes des autres, ou avoir tout ou partie de leur circuit magné- tique en commun, soit deux par deux, soit toutes les quatre ensemble.
Ainsi qu'il a été exposé à propos du montage représenté à la Fig.
6, les charges des moteurs sont'sensiblement équilibrées et il ne circule qu'un courant négligeable dans les connexions reliant la borne médiane 306, respectivement, au point commun entre moteurs 411a & 421a et au point commun entre moteurs 411b & 4214,sauf s'il s'amorce un patinage. Si, donc, deux organes, respectivement 460a & 460b, sensibles au passage d'un courant, sont insérés dans ces deux connexions, ils détecteront les patinages, et, s'ils sont sensibles @ à la polarité du courant, ils détecteront celui des quatre moteurs qui entraîne l'essieu sur lequel s'est amorcé lepatinage,. Un or- gane de détection unique connecté directement à la borne 306, ainsi que l'est l'organe 360 de la Fig, 5,permettrait aussi de détecter les patinages, mais donnerait des informations moins complètes.
Cet organe unique, ou les deux organes 460a & 460b, peuvent, soit simplement signaler l'amorce du patina- ge, soit agir automatiquement pour le faire cesser-, conformément'au procé- dé exposé dans le brevet belge N 517.567.
Le couplage de la Fig. 6 a un fonctionnement tout-à-fait compa- rable à celui de la fig. 5 et, en particulier, conduit à la même économie sur le dimensionnement du secondaire du transformateur principale Il pré- sente l'avantage d'une réalisation1'un peu plus simple, ne nécessitant pas d'inductances de partage de courant et ne demandant qu'un nombre moindre de sectionneurs pour l'isolement éventuel d'organes avariés.
Dans le cas des couplages représentés aux Fig. 5 & 6, où le ré- glage de tension est fait sur le primaire du transformateur principal de la locomotive,l'application de l'invention n'apporte d'économie que sur le di- mensionnement du secondaire de ce transformateur et, éventuellement,sur ce- lui des inductances de partage de courant.
Mais l'application de l'invention procure aussi une économie importante sur les organes de réglage de tension lorsque ce réglage est effectué sur le secondaire du transformateur principal.
La Fig;7 représente un exemple de cette application, dans lequel les moteurs de traction, redresseurs, inductances de lissage ,sectionneurs et organes de détection depatinage sont supposés identiques aux éléments correspondants représentés sur la Fig. 6, et où les mêmes nombres de référence désignent les mêmes éléments,'
<Desc/Clms Page number 14>
Dans cet exemple, le transformateur principal de la locomotive a son primaire 402 alimenté en courant alternatif monophasé entre la ligne de contact 401 et la prise de masse 400.
Son secondaire 402 comporter en plus de ses bornes extrêmes 464& 474 et de sa prise médiane 406, des prises in- termédiaires 461, 462 & 463 d'une part, 471, 472 & 473 d'autre part, symé- iquement disposées de part et d'autre de la prise médiane 406.
La prise médiane 406, ainsi que chacune des prises 461, 462, 463 & 464 sont connectées, par l'intermédiaire de contacteurs, respectivement 480, 482, 484, 486 & 488, à l'une des bornes extrêmes 466 d'une inductance de passage 465.
Les prises 461 à 464 sont également connectées, par l'in- termédiaire des contacteurs, respectivement, 481, 483, 485& 487, à l'autre 'borne extrême 467 de la même inductance de passage 465. Symétiquement, les prises 406, 471, 472, 473'& 474 sont connectées, à travers les contacteurs, respectivement 490,492, 494, 496 & 498 à la borne extrême 476 d'une deuxiè- me inductance de passage 475, et les bornes 471 à 474 sont aussi connectées à travers les.contacteurs, respectivement 491, 493, 495 & 497, à l'autre 'borne extrême 477 de l'inductance 475. L'alimentation des redresseurs, et des moteurs de traction est faite à partir des bornes médianes, respecti- vement 404 & 405,
des inductances de passage 465 & 475 et de la prisemédia- ne 406 du: secondaire 403, suivant un processus identique à celui qui a été décrit en se référant à la Fig. 6.
Le réglage de la tension alternative appliquée aux couplages redres- seurs est fait de manière connue, 1'-alimentation des redresseurs étant tou- jours effectuée à travers quatre contacteurs reliés, chacun, à l'une des bornes extrêmes 466, 467, 476 & 477 des inductances de passage 465 & 475, les deux contacteurs reliés chacun à une borne extrême de la même inductan- ce de passage, correspondant, soit à la même prise du secondaire 403, soit à deux prises voisines de ce secondaire. C'est ainsi que, si les deux conduc- teurs 483 & 484 sont fermés simultanément, la tension qui apparaît entre la borne 406 et la borne 404 est la même que celle qui existe entre les bornes 406 & 462.
Si ce sont les deux contacteurs 484 & 485 qui sont fermés simultanément, la tension entre la borne médiane 406 et la borne 404 est égale à la moyenne des tensions entre la borne 406 et, respecti- vement, les bornes 462 & 463. Dans les deux cas,le courant se partage égale- ment entre les deux contacteurs fermés simultanément.
En général, on fait fonctionner le couplage de la Fig; 7 symétri- quement sur ses deux branches disposées de part et d'autre de la-prise mé- diane 406, c'est-à-dire qu'à un instant donné, les contacteurs 483 & 484, 493 & 494 sont fermés.en même temps, les autres contacteurs étant ouverts, et que, pour passer au cran de tension supérieur, on ouvre simultanément les contacteurs 483 & 493 et on ferme simultanément les contacteurs 485 & 495, afin d'obtenir toujours des tensions égales entre borne médiane 406 et bornes de sortie, respectivement 404 & 405.Dans ces conditions''de tra- vail, les courants efficaces dans le secondaire du transformateur princi- 'pal sont diminués dans le rapport de 2-un à #2,
par rapport au couplage sim- ple voie. Dans le cas de la fig. 7, l'économie permise par l'application ' dè l'invention porte, non seulement sur le dimensionnement du secondaire 403, mais aussi sur celui des contacteurs et des inductances de passage.
On a propos, toujours dans le dispositif de réglage de tension du transformateur principal de la Fig; 7, de ne plus'manoeuvrer -simultané- ment les contacteurs connectés symétriquement par rapport à la prise mé- diane 406, mais de les manoeuvrer séparément sur chacune des deux branches, et ceci dans le but d'augmenter le nombre de crans de marche'pour un nombre donné de contacteurs. C'est ainsi qu'on a proposé, les contacteurs, par exemple 483, 484, 493 & 494 étant fermés, de passer au cran de tension sui-
<Desc/Clms Page number 15>
vant, simplement en ouvrant le oontacteur 483 et en fermant le contacteur 485, sans toucher aux contacteurs 493, 494, toujours fermés, de la branche symétrique.
Sur ce nouveau cran de marche, les tensions entre la borne médiane
406 et les bornes de sortie, respectivement 404 & 405, ne sont plus égales.
La symétrie est rétrablie, par passage au cran de tension supérieur, en ou- vrait le contacteur 493 et en fermant le contacteur 495. Autrement dit, l'alimentation dissymétrique des redresseurs permettrait ainsi d'ainterca- ler un cran de tension supplémentaire entre deux urans de tension corres- pondant à l'alimentation symétrique.
L'alimentation des modes de couplage objet de la présente inven- tion apporte, dans ce cas d'alimentation dissymétrique, un avantage complé- mentaire important. En effet, ce fonctionnement, avec alimentation dissy- métrique des redresseurs, ne présente d'inconvénient, ni pour les redres- seurs, ni pour les moteurs de traction. Il n'en est pas de même, tout au moins avec le couplage simple voie classique, én ce qui concerne le transe- formateur principal. Avec le montage simple voie habituel'., le fonctionne- ment avec alimentation dissymétrique provoque l'apparition d'une composan- te d'ampères-tours de courant continu dans le transformateur principal, composante généralement trop importante pour être supportée par un trans- porteur normal.
Elle nécessite, pour être supportée, une construction parti- culière du transformateur qui accroît son poids et son prix. Cet inuonvé- nient grave est évité ou, tout--au moins, fortement diminué par l'utilisat- tion des modes de couplage de l'invention, qui font disparaître ou réduisant considérablement la composante d'ampères-tours de courant continu. En effet, en utilisant ces modes de couplage, les composantes continues qui provien- nent du fonctionnement, d'une part, du ou des couplages simple voie qui alimentent le pont positif du réseau à courant continu à trois fils, et, d'autre part, du ou des couplages simple voie qui alimentent le pont néga- tif de ce réseau, sont en sens inverse et se compensent.
Par exemple, pour le couplage représenté à la Fig; 7, les composantes de courant continu cor- respondant respectivement aux deux redresseurs 412a & 413a et aux deux redresseurs 412b & 413b sont en sens inverse et de détruisent en pratique si les charges des moteurs 41 la, & 421a sont sensiblement égales, ce qui est le cas général. Il en est de même pour les composantes de courant continu correspondant respectivement aux redresseurs 412b, 413b et 422b, 423b.
On peut donc prévoir un transformateur de construction normale.
L'économie reste substantielle, si l'on prévoit la marche de se- cours exceptionnelle, en cas d'avarie, avec l'un des ensembles rédresseurs- moteurs isolé, par exemple l'ensemble redresseurs 412a & 413a -moteur 411a isolé. La composante d'ampères-tours de courant continu qui apparaît dans lé transformateur, dans ces conditions exceptionnelles, est uniquement cel- le qui correspond à l'ensemble redresseurs 422a & 423a - moteur 421a.
Elle n'est que le quart de celle qui existerait en permanence si les redres- seurs étaient montés suivant le couplage simple voie classique dans le cas où, comme dans l'exemple de la Fig. 7, la locomotive comporte quatre moteurs de traction alimentés chacun par deux redresseurs. Elle serait réduite au sixième, dans le cas où la locomotive comporterait six moteurs, également alimentés chacun par deux redresseurs.Lesmajorations de poids et de prix du transformateur seront donc, soit supprimées, sont considérablement diminuées.
L'utilisation des modes de couplage, objet dé l'invention, pré- sente des avantages particulièrement importants lorsqu'il est fait usage des dispositifs de réglage de la tension du transformateur principal décrits dans le brevet belge N 499.601 du 25 novembre 1950 et dans son premier
<Desc/Clms Page number 16>
perfectionnement.
Le schéma de la Fig;8 représente le principe de ce réglage. Sur ce schéma, le transformateur principal de la locomotive comporte un enrou- lement primaire 502, alimenté, en courant alternatif monophasé, entre la ligne de contact 501 et la prise de masse 500, à travers le disjoncteur 510, et trois enroulements secondaires 503, 513 & 523.
Les tensions induites dans les enroulements, respectivement 503 & 513, entre les bornes d'entrée, respectivement 534 & 535, et les bor- nes de sortie, respectivement 504 & 505, sont égales et en opposition de phase. La tension induite dans la totalité de l'enroulement 523 est égale au double, ou à un peu moins du double de la tension induite dans les en- roulements 503 ou-513. L'enroulement 523 est muni de prises de réglage, telles que 509, lui permettant de fournir une tension variable à partir de zéro. Le dispositif permettant le changement de prises en marche n'est pas représenté.
Le secondaire 523 alimente sous tension variable, grâce à ses prises, par l'intermédiaire d'un commutateur inverseur 520, un auto- transformateur 508, muni d'une prise médiane 506, entre ses bornes extrêmes 530 & 531. Ces bornes 530 & 531 sont respectivement connectées aux bornes d'entrée 534 & 535 des secondaires 503 & 513, si bien que les tensions existant entre lesbornes 506 & 504 et entre les bornes 506 & 505 sont égales entre elles et en opposition de phase. Suivant la prise, telle que 509, utilisée et la position du communtateur-inverseur 520, ces tensions entrs borne médiane 506 et bornes extrêmes 504 & 505 peuvent varier entre une ,raleur nulle ou petite et une valeur égale ou un peu supérieure, à celle de la tension induite dans la totalité du secondaire 523.
Ce dispositif de réglage de tension dans son application qui se trouve décrite dans le brevet belge ? 499.601 et dans son premier prefection- .nement,, est prévu de telle sorte que les bornes extrêmes 504 & 505 soient connectées, chacune, à une ou plusieurs anodes (éventuellement par l'inter- médiaire d'inductances de partage de courant) de redresseurs monoanodiques ou polyanodiques, l'ensemble constituant un couplage simple voie, et les moteurs étant alimentés entre la cathode ou les cathodes connectées entre elles, ou une partie des cathodes connectées entre elles et-la borne 506, à travers une ou'plusieurs inductances de lissage..
Ainsi que cela a déjà été exposé à propos des exemples précédents, ce mode de couplage utilise mal les enroulements 503 & 513. Il utilise aussi très mal, dans lecas présent, l'auto-transformateur 508. En effet, Le courant circulant dans l'enroulement d'un auto-transformateur de rapport de transformateur unité, comme c'est le cas de l'auto-transformateur.508, est la superposition des courants primaire et secondaire.
Avec les disposi- ;ions antérieurement utilisées, les courants secondaires circulant entre la bornes médiane 506 et les bornes extrêmes, respectivement 530 & 531 de L'auto-transformateur 508, sont les courants d'anodes d'un montage simple voie, donc des courants unidirectionnels, comportant une composante de cou- rant alternatif et une composante de courant continu.
Le ccurant primaire de l'auto-transformateur 508 est fourni par le secondaire 523 du transformateur principal. ILne peut être qu'un cou- rant purement alternatif, qui compensera bien la composante de courant al- ternatif des courants secondaires de l'auto-transformateur,. mais ne peut compenser leur composante de courant continu. Il en résulte que les courants circulants respectivement entre la borne médiane 506 et les bornes extrêmes respectivement 530 & 531, de l'auto-transformateur 508 sont des.courants con- tinus, d'une intensité égale à la moitié de celle du courant redressé total.
<Desc/Clms Page number 17>
L'auto-transformateur 508 devra donc être dimensionné pour une puissance importante, de l'ordre de la moitié de la puissance de la locomotive.
L'application des modes de couplage objet'de l'invention à ce dispositif de réglage de tension conduit à une éconômie sur les secondaires
503 & 513 , dont le dimensionnement sera réduit dans le rapport de un à #2, et à une économie beaucoup..plus importante encore sur le dimensionne- ment de l'auto-transformateur 508.,Cette application peut se faire, par exemple;
en alimentant les mêmes redresseurs 413a, 413b, 423a, 423b, 412a,
412b, 422a & 422b, les mêmes moteurs 411a, 411b, 421a et 421b,les mêmes inductances 415a, 415b, 525a et 425b et, éventuellement,les mêmes organes de détection de patinage 460a et 460b, que ceux qui ont été utilisés dans l'exemple de la Fig. 6, connectés entre eux de façon identique, à partir des bornes 506 et, respectivement, 504 & 505, comme ils l'ont été, sur la
Fig; 6, à partir des bornes 306 et, respectivement, 304 & 305.
Dans ces conditions, si les courants absorbés par les moteurs
411a & 411b d'une part, 421 a & 421 b d' d'autre@t, part, 'étaient . - '. rigoureusement équilibrés, le courant à la borne 506 serait nul, les courants aux bornes 504 & 505 seraient purement alternatifs et ne compor- teraient aucune composante de courant continu. Le courant dans l'enroüle- ment de l'auto-transformateur 508 se limiterait à son courant magnétisant.
L'auto-transformateur 508 pourrait êtredimensionné pour une puissance thé- oriquement nulle. En fait, il devra être dimensionné pour pouvoir supporter ce petit déséquilibre de courant inhérant aux petites différences de ca- ractéristiques entre moteurs, et les déséquilibres plus importants.mais de courte durée, provenant des patinages. Son dimensionnement restera très petit, en comparaison de ce qu'il aurait été si l'on n'avait pas utilisé le mode de couplage objet de l'invention.
Même si l'on prévoit une marche de secours avec isolement d'un moteur et de ses deux redresseurs monoanodiques associés, le gain sur l'au- to-transformateur 308 reste très important. Par exemple, si l'on isole lé moteur 411a et les deux redresseurs associés 412a & 413a, les courants circulant entre la borne médiane 506 et les bornes extrêmes 530 & 531 de l'auto-transformateur 508 correspondent seulement au fonctionnement du mo- teur 421a, puisque les fonctionnements dés moteurs 411b & 421b,sensible- ment équilibrés, en correspondent qu'àun courant négligeable à la; borne 506.
Dans ce cas, le courant dans l'enroulement de l'auto-transformateur 508 sera done la moitié du courant absorbé par un moteur, alors que, avec les dispo- sitions antérieurement utilisées, il aurait été égal à la moitié du courant redressé total, c'est-à-dire au cours absorbé par deux moteurs.
L'application de la présente invention, dans le cas précédent où la locomotive comporte quatre moteurs, permet donc de réduire le dimension- nement de l'auto-transformateur 508 dans le rapport de un à quatre. Ce dimensionnement serait réduit dans le rapport de un à six, dans le cas d'une locpmotive comportant six moteurs.
L'invention est également applicable en combinaison avec les dis- positions de réglage de tension pour transformateurs, décrites dans la de- mande de brevet belge 420.387 déposée le 27 janvier 1955, au nom de la demanderesse, pour "Nouvelles dispositions de réglage de tension pour trans- formateurs statiques alimentant des récepteurs par l'intermédiaire de redres- seurs" (2 perfectionnement au 499.601 du 25 novembre 1950).
L'exemple de réalisation de la Fig; 9 est relatif à ce cas d'ap- plication. Dans cet exemple, le transformateur principal de la locomotive, dont les enroulements primaires et les enroulements secondaires fixes ana- logues aux enroulements 503 & 513 de la Fig 8 ne sont pas représentés, com-
<Desc/Clms Page number 18>
prend un enroulement secondaire 623, à prises variables, composé de deux moi- tiés * égales,de chaque côté de la prise médiane 606.
Les deux moitiés de l'enroulement 623 sont pourvues, en plus de la prise médiane 606 et des prises d'extrémité 663 & 673, de prises inter- médiaires telles que 661, 662, 671 & 672, en nombre quelconque, y compris zéro, et égal pour les deux moitiés.
A chacune des prises d'extrémité- 663 & 673, intermédiaires 662, 661, 672 & 671, est connecté un contacteur 683, 693, 682,681, 692, 691 respectivement, et à la prise médiane 606 sont connectés deux contacteurs 680 & 690.
Les contacteurs correspondant à la moitié gauche de l'enroulement 623 sont connectés, de deux en deux, par leur pôle opposé, à la prise à la- quelle ils correspondent, à une barre commune, et forment un premier grou- pe. Les autres contacteurs de la même moitié gauche sont connectés de deux en deux à une barre commune et formant un deuxième groupe. Ainsi, les con- tacteurs 683 & 681 de la moitié gauche sont connectés à la barre commune 665 et les contacteurs 680;& 682 sont connectés à la barre commune 664. De même, les contacteurs 693 & 691 de la moitié droite sont connectés à la bar- re commune 675 et les contacteurs 690 & 692 sont connectés à la barre com- mune 674.
Les barres 664 & 665 sont reliées respectivement aux bornes ex- trêmes 666 & 667 du secondaire 668 du transformateur d'équilibre 600, 'dont le point milieu est 604. De même, les barres 674 & 675 sont reliées respec- tivement aux bornes' extrêmes 676 & 677 d'un deuxième enroulement secondaire 678 du transformateur d'équilibre 600, dont le point milieu est 605.
Le primaire 601 de ce transformateur d'équilibre est alimenté sous tension variable au moyen des contacteurs auxiliaires multiplicateurs de crans 630 à 637 connectés par paires, d'une part aux prises intermédiai- res 672, 671, 606 & 661, d'autre part,. d'une manière connue, aux bornes extrêmes 638 & 639 de la bobine de passage 640.
Ces contacteurs auxiliaires s'ouvrent et se ferment de façon qu'à chaque cran deux contacteurs auxiliaires voisins soient fermés et tous les autres ouverts. On obtient ainsi, comme il est bien connu, une tension va- riable entre la prise 672 du secondaire 623 et la prise médiane 641 de la bobine de passage 640.
Le primaire 601 du transformateur d'équilibre 600 est alimenté sous tension variable entre la prise 672 du secondaire 623 et la prise médiane 641 de la bobine de passage 640, par l'intermédiaire du commu- tateur-inverseur 620.
Grâce à cet inverseur 620,la tension variable appliquée au pri- maire 401 peut être fournie en pnase ou en opposition dephase avec la ten- sion produite par le secondaire 623.
Les tensions entre les bornes 604 & 606 et entre les bornes 605 & 606 sont réglées d'après le processus suivant : les contacteurs, inver- seurs, commutateurs ou appareils équivalents étant manoeuvrés dans l'ordre -voulu, d'une manière quelconque connue, les contacteurs principaux 680, 690 et les contacteurE auxiliaires multiplicateurs de crans 630 & 631 étant fer- més, la tension entre les bornes 604 & 605 est nulle. Aux crans suivants, on ouvre le contacteur 630 et on ferme le contacteur 632, puis on ouvre le contacteur 631 et on ferme le contacteur 633, et ainsi de suite jusqu'à ce que les contacteurs 636 & 637 soient fermés.
Suivant ce processus bien connu, la tension entre les prises 672 & 641 augmente progressivement de zéro jusqu'à la tension correspondant à celle des trois sections de l'en- roulement secondaire 623, comprises entre les prises 672 à 661.
<Desc/Clms Page number 19>
Cette tension est appliquée au primaire 601 du transformateur d'équilibre 600, à travers l'inverseur 620, qui est dans la position où les tensions induites dans les secondaires 668 & 678, entre les bornes
667 & 677, sont de même sons,que la tension entre les prises 661 & 671, con- sidérées dans cet ordre.
Le rapport de transformation du transformateur d'équilibre 600 est tel que les tensions entre les bornes 667, 666 & 677, 676, sont égales aux tensions entre les prises 661, 606 & 671, 606, respectivement, lorsque, les contacteurs 636 & 637 étant fermés, le primaire 601 du transformateur
600 reçoit'sa tension maximum.
A ce moment, la tension entre la prise médiane 606 du secondaire
623 du transformateur principal et la borne médiane 604 du secondaire 668 du transformateur d'équilibre 600 est égale à la moitié de la tension entre la prise 606 et la prise 661, et de même sens ; demême, la tension entre la borne 606 et la borne 605 est égale à la moitié de la tension entre la prise 606 et la prise 671, et de même sens.
En outre, la tension de la borne 667 et par conséquent celle du contact du contacteur 681, ouvert, connecté à la barre 665, est égale à celle du contact du contacteur 681 connecté à la prise 661. De même, les deux contacts du contacteur 691, ouvert, sont au même potentiel. On peut donc fermer les contacteurs 681 & 691 sans changer la tension des points médians-604 & 605.
Ensuite, on ouvre les contacteurs 680 & 690 sans que la tension des points 604 & 605 s'oit modifiées'car, à ce moment,'cette tension est égale à celle de la prise 681 ou 691 diminuée de la moitié de la tension du secondaire 668 ou 678.
Ensuite, on ouvre le contacteur auxiliaire 637 et on ferme le contacteur 635, puis on ouvre le contacteur 636 et on femme le contacteur 634 et ainsi de suite jusqu'à ce que les contacteurs 630 & 631 soient fer- més. A chaque manoeuvre de ces contacteurs et par le même processus, connu')' la tension des secondaires 668 & 678 diminue d'un échelon, et comme elle' est soustractive par rapport à la tension des prises 661 & 671, la tension des points médians 604 & 605 augmente.
Quand les contacteurs 630 & 631 sont fermés, la tension entre la prise 672 du secondaire 623 et la prise 641 de la bobine de passge 640 est nulle et l'inverseur 620 change déposition sans interrompre le courant dans le primaire 601 du transformateur d'équilibre 600.
Puis les contacteurs 630 à 637 sont ouverts et fermés successive- ment de 630 vers 637, comme précédemment,. La tension croissante appliquée de cette façon au primaire 601,du transformateur d'équilibre 600 produit, dans les secondaires 668 & 678, une.tension croissante additive avec celle des prises 661 & 671.
Quand les contacteurs 636 & 637 sont à nouveau fermés, les ten- sions des bornes 666 & 676 sont égales respectivement à celles des prises 662 & 672 et les contacteurs 682 et 692 peuvent être fermés, ce qui ne pro- duit pas de modification de la tension des bornes 604 & 605.
Puis les contacteurs principaux 681 & 691 sont-ouverts; puis les contacteurs auxiliaires 630 à 637 sont mis en action de proche en pro- che, comme précédemment. Le processus se continue de la même façon, l'inver- seur 620 changeant de position quand 'les contacteurs auxiliaires 630 & 631 sont fermés et les contacteurs principaux voisins étant manoeuvrés quand les contacteurs-auxiliaires 636 & 637 sont fermés. La tension maximum est obtenue quand les contacteurs 673 et 693, 636 & 637 sont fermés. Les ton-
<Desc/Clms Page number 20>
sions entre les-bornes 606 & 605 et entre les 'bornes 606 & 604 sont égales et en opposition de phase . Elles croissent régulièrment depuis zéro jusqu' à leur maximum..
Dans la disposition antérieurement connue, les bornes médianes, respectivement 604 & 605,des secondaires 668 & 678 du transformateurs d'é-- quilibre 600 sont connectées chacune à une ou plusieurs anodes (éventuelle- ment munies d'inductances de partage de courant) de redresseurs monoano-
EMI20.1
diques ou poliyanodiques, l'ensemble constituant un couplage simple voie, et les moteurs étant alimentés entre la cathode, ou les cathodes connectées entre elles, ou une partie des cathodes connectées entre elles et la borne 606, à travers une ou plusieurs inductances de lissage.
Ainsi que cela à déjà été exposé à propos des exemples précédents, ce mode de couplage utilise mal le secondaire 623 du transformateur princi- pal, ainsi que=les enroulements.'secondaires 668 & 678 du transformateur d'équilibre 600 et les contacteurs principaux 680 à 683 et 690 à 693.
L'application des modes de couplage objet de l'invention à cette disposition de réglage de tension peut se faire, par-exemple, en alimen- -tant les mêmes redresseurs 413a, 413b, 423a, 423b, 412a, 412b, 422a & 422b,
EMI20.2
les mêmes moteurs 41 là,, °'6b -,48 °2'tb="lîes ni&l.e.j}'mdllctà11ë l;41:5J415b, 425a & 425b, et éventuellement, les mêmes organes de détection de: patinage 460a & 460b, que ceux qui ont été utilisés dans l'exemple de la FIg.6, con- nectés entre eux de façon identique, à partir des bornes 606 et, respecti- vement 604 & 605 de la même façon qu'ils l'ont été sur la fig. 6, à partir des bornes 306 et respectivement 304 & 305.Cette disposition réduit dans le rapport de un à #2 la valeur des courants efficaces débités à partir des bornes 604 & 605.
Elle permet une économie dans le même rapport sur le dimensionnement du secondaire.623 du transformateur principal, des secondai- res 668 & 678 du transformateur d'équilibre 600 et des contacteurs 680 à 683 et 690 à 693.
On a supposé, au cours des exposés précédents, que les systèmes de réglage de tension représentés aux Fig, 8 & 9 étaient'associés à des redresseurs et à des moteurs, suivant le même couplageque celui qui est représenté à la Fig; .6. Bien entendu, d'autres schémas de couplage, conformes à la présente invention, peuvent être utilisés pour cette association. En particulier, on peut associer les systèmes de réglage de tension représentés aux Figs 8 & 9 au couplage entre redresseurs et moteurs représentés à la Fig, 5.
D'autre part, l'invention ne se limite nullement à l'emploi des systèmes de réglage de tension décrits, à titre d'exemple, à propos des Fig; 5, 6, 7, 8 & 9, et tout autre système de réglage de tension peut être utilisé, dans l'application des modes de couplage entre transformateur, redresseurs. et moteurs, objet de l'invention.
Des dispositifs peuvent être prévus pour permettre le freinage rhéostatique& Les couplages redresseurs alimentent alors, sous tension ré- duite, en courant variable, uniquement les inducteurs des moteurs de trac- tion, afin de leur fournir une excitation séparée réglable. Afin de simpli- fier l'exposé et les figures, de tels dispositifs n'ont pas été représen- tés mais, bien entendu, font partie de l'invention.
De même, les couplages décrits en se référant aux différentes figures précédentes se prêtent bien au fonctionnement en onduleur et, en particulier ,dans le cas des Fig; 5 à 9. permettent le freinage en récupé- ration. Les dispositifs correspondant n'ont pas été représentés-mais, bien entendu,ils font encore, dans toute leur généralité, partie de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
The most commonly used couplings for the conversion of alternating current to direct current, or vice versa, via transformers and converters with discharge in ionized gases or vapors, such as mercury vapor for example, are the known couplings. under the name of "simple coupling".
In these couplings, the winding of the transformer which is connected to direct current machines is either connected in a single star or in a fork, or broken down into several stars out of phase with one another, the respective neutral points of which are connected to each other at through the windings of absorption coils or interphase transformers. the ends of the phases connected to the direct current machines are each connected to one or more anodes operating in parallel (balancing inductors then possibly being interposed in the connections.
The single cathode, if only one polyanode converter is used (or the various cathodes connected between them, if mono-anode converters are used or several polyanode converters operating in parallel) constitutes the positive pole. of the direct current network, while the neutral of the transformer, or the common point of the windings of the absorption coils, constitutes its negative pole.
If only monoanode converters were used, nothing would prevent connecting each of the ends of the phases connected to the direct current machines, either to one or to several cathodes operating in parallel and to connect all the anodes together. which would then constitute the negative pole of the direct current network, while the neutral point of the transformer, or the common point of the windings of the absorption coils, would constitute its positive pole.
It is also possible, and this is well known, to place the windings of the absorption coils, no longer between partial neutrals of the transformer winding which is connected to direct current machines, but between groups of cathodes, in the case where the ends of the phases of this winding are connected to the anodes, or between groups of anodes, in the case where the ends of the phases of this winding are connected to the cathodes. The common point of the windings of the absorption coils would then constitute the positive pole, in the first case, the negative pole, in the second case, of the direct current network.
We have refrained from using these variants, which are perfectly satisfactory from a theoretical point of view, since they would introduce, in practice, installation complications, owing to the need to isolate the receptacles of the various converters from one another. without bringing any benefits.
"Single-channel couplings" have received a very large number of applications. They have, however, the drawback of misusing the transformer windings connected to direct current machines. These windings are only traversed by unidirectional currents, and for a relatively small fraction of the period. They must, therefore, be largely oversized, compared to the winding connected to the alternating current network.
The couplings known under the name of "double channel coupling", or "Graetz coupling", in which each end of the phases connected to the direct current machines is simultaneously connected to the anode of a monoanode converter whose cathode is connected to the positive pole of the direct current network and at the cathode of another monoanodic converter whose anode is connected to the negative pole of the direct current network, much better use the winding of the transformer connected to the direct current machines , which are then no longer oversized with respect to the winding connected to the alternating current network.
<Desc / Clms Page number 2>
However, "double-channel couplings" have the drawback of doubling the losses in the arc of the converters, the direct current passing successively in two converters. Therefore, they have received few applications.
The present invention relates to new methods of coupling direct current machines and discharge converters in ionized gases or vapors which make it possible to reduce the sizing power of the windings of transformers connected to direct current machines and to bring it closer together. the sizing power of the windings connected to the alternating current network, or even to make it equal to the latter power, without thereby reducing the efficiency of the installation and which in some cases provides other particular advantages,
These new coupling modes are essentially characterized in that the direct current machines, of the same nominal voltage, are divided into two groups constituting a pair, or into a certain number of pairs of gropes,
the two groups of machines constituting each pair being balanced, or approximately balanced, either in nominal power or in expected average power, a single transformer and two sets of converters being assigned to supply each pair, the one of the sets of converters, connected to one of the groups of direct current machines, being mounted according to the usual single channel coupling, in which the ends of the phases of the transformer * connected to the direct current machines, are connected to the anodes of the converters of this set, the other set of converters, connects to the other group of direct current machines, being:
mounted according to the coupling in which the same phase ends of the transformer are connected to the cathodes of the converters of this other assembly, each end of these phases of the transformer being thus connected, either directly or through the intermediary of inductors or current dividers, to one or more anodes of one of the sets of converters and to one or more cathodes of the other set of converters, windings of absorption coils or input phase transformers which may be inserted either between partial neutral points of the transformer windings, connected to direct current machines, or between groups of cathodes, on the one hand, and between groups of anodes, on the other hand;
the transformer, the two converter assemblies and any absorption coils constitute, in fact, a double-channel coupling provided with a midpoint connected to a three-wire direct current network, the positive and negative poles of which are, res - respectively, the common connection between cathodes of the first converter assembly and the common connection between anodes of the second converter assembly (or the common points between windings of absorption coils bringing together, respectively, the groups of cathodes of the first set and the groups of anodes of the second together)
and the midpoint of which is the neutral point of the transformer windings connected to the direct current machines (or the common point between the windings of absorption coils bringing together the partial neutral points of these same windings), the load of each group of direct current machines being connected between one or other of the poles, positive or negative, of the direct current network and the midpoint of this network.
The new coupling modes obtained by the invention allow a much better use of the windings connected to the direct current machines of the transformer, because the fraction of the period during which they transfer current is doubled: each of these windings debits on the anode or anodes of one of the converter assemblies, with which it is connected, during a frao-tion. of its positive alternation
<Desc / Clms Page number 3>
(fraction whose value depends on the type of connection of these windings), or is supplied by this or these anodes, and, during the same fraction of its negative half-wave, it discharges on the cathode or cathodes of the other set converters with which it is connected, or is supplied by this or these cathodes.
The result is that the rms value of the current through one of these windings is less than the sum of the rms currents supplied to the two sets of converters, whereas it would be equal to them if the two sets of converters were supplied according to identical connections, in accordance with the previously used coupling modes. If the loads converted, respectively.?, By the two sets of converters are equal, the rms values of the currents in the windings of the transformer 'connected to the DC machines are reduced in the ratio of # 2 to one. If the loads are not balanced, the reduction coefficient of the currents in these windings is lower, but still remains high.
The new coupling modes that are the subject of the invention therefore provide a significant gain in the dimensioning power of the transformer windings connected to direct current machines. These windings must be designed for the expected powers (most often equal to the sum of the nominal powers of the direct current machines) '. If the expected loads of the two groups of machines connected, respectively, to the two sets of converters corresponding to the same transformer, are equal or close, the design power of these windings will be reduced in the ratio of # 2 to one, or in a neighboring report.
The invention is of general application. But it meets, in particular, its greatest number of applications in metallurgy and in traction on locomotives, in which single-phase alternating current, taken from a contact line, is transformed into direct current, more or less undulating, by rectifiers, before use in direct current motors and, conversely, when, in the event of regenerative braking, the direct current motors operate as generators and deliver a current which is transformed into alternating current by on- inverters.
It is in these two types of applications that the most frequently encountered condition required for the application of the present invention, which is the possibility of dividing the: direct current machines into an even number of groups, so that two groups, constituting a pair, correspond to equal or similar expected powers.
It often happens that such an industrial installation comprises a certain number of direct current motors, of the same nominal voltage, supplied from an alternating current network, through the intermediary of transformers and rectifiers. .
Until now, it has always been confined to supplying such motor installations by transformer-rectifier groups mounted in single-channel coupling, according to the methods previously known in; which the positive pole of the direct current network is constituted by all the cathodes of the rectifiers joined together.
Depending on the case, all of the transformer-rectifier groups could supply direct current bars in parallel to which all of the motors were connected, or, in the case of very powerful installations, all of them. transformer-rectifier groups could be fractionated, each fraction comprising one or more groups in parallel supplying a certain number of motors, or alternatively, when great flexibility was desired, the motors could be supplied individually, in whole or in part, one or several trans groups
<Desc / Clms Page number 4>
Particular trainer-rectifiers being assigned to each individually powered motor.
Thus, for example, in metallurgy, it is common to drive, respectively, each of the two cylinders of a large rolling mill by identical individual motors, called twin motors. It is also common for successive stands of a continuous rolling mill train to be driven, respectively, by identical motors, or of the same nominal power and capable of drawing the same power.
Likewise, an electric locomotive has a generally even number of identical traction motors which are also loaded, except, accidentally, when a slip occurs.
With reference to the attached schematic Figures 1 to 9, various examples, given without limitation, of the implementation of the new coupling modes which are the subject of the invention will be described. The embodiments which will be described with regard to these examples should be considered as forming part of the invention ... it being understood that all equivalent arrangements can be used as well without departing from the scope thereof.
In the example of FIG. 1, 11 & 21 represent two direct current motors (whose inductor circuits are not shown), of equal or similar powers.These motors can, for example! ,, be two twin motors, each of them driving a cylinder of 'A big lag in this case, the powers called by each of the two motors will be appreciably equal, at all times, as well as the voltages required for their operation.
The two motors 11 & 21 can also, for example, each drive a stand of a continuous rolling mill train, and, in this case, the power calls are no longer rigidly linked: depending on the products made, the power calls can be equal or different and simultaneous or not; but, nevertheless, provision should be made for the two motors 11 & 21 to be able to operate simultaneously each at its full power.
The two motors 11 & 21 are supplied with electrical energy from a three-phase alternating current network 1 via a transformer whose primary 2 is connected to network 1 (possibly via a non-circuit breaker. shown) and whose secondary 3 is assumed to be coupled according to the six-phase fork assembly, and by two sets 12 & 22, each made up of six monoanode rectifiers, such as; respectively, 13 & 23, which can be of any type, hot-cathode or. liquid cathode, and in the latter case the cathode task can be initiated synchronously or be continuously engaged.
In accordance with the present invention, the motor 11 is supplied from the secondary 3, through the set of monoanode rectifiers 12 of which each unit, such as 13, has its anode, such as 14, connected at the end, such as 4, of a secondary phase, such as 7, of the transformer and its cathode, such as 15, joined to a common connection of cathodes 16. All 12 of rectifiers such as 13, which have their cathodes connected. directly between them, can be replaced by one or more polyanode rectifiers.
The positive terminal 17 of the motor 11 is joined to the cathode connection 16, possibly through a switch 18, and its negative terminal 19 is joined to the neutral point 6 of the secondary 3, which constitutes a first single channel coupling.
Motor 21 is also supplied from secondary 3
<Desc / Clms Page number 5>
through the set of monoanode rectifiers 22, each unit of which, such as 23, has its cathode, such as 25, joined at the end, such as
4, of a secondary phase, such as 7 of the transformer and its anode, such as 24, joined to a common anode connection 26.
The negative terminal 27 of the motor 21 is joined to the anchor connection 26, possibly through a switch 28, and its positive terminal
29 is joined to the neutral point 6 of secondary 3, which constitutes a second single channel coupling.
It will be noted that 1- * association of the two single-channel couplings constitutes a double-channel coupling provided with a central plug 6 which supplies a continuous three-wire network, the connection 16 of which, common to the cathodes such as 15 of the reducing assembly. 12 is the positive pole, connection 26, the common point of anodes such as 24 of the rectifier assembly 22, is the negative pole, and neutral 6 of secondary 3, the midpoint.
It will also be noted that, in accordance with the invention, the entire load of each motor is connected between the midpoint 6 and one of the end wires, 16; for the motor 11, and 26 for the motor 21, from the direct current network, unlike the prior art of using three-wire networks, which was to connect the largest possible load between the two end wires and the smallest possible load between end wires and middle wire. This difference in technique, which is one of the characteristics of the invention, is justified by considerations of yield and price.
We know, in fact, that discharge rectifiers, and, in particular, mercury vapor rectifiers, have even better efficiencies the higher the rectified voltage is.We also know that they can withstand considerable reverse voltages and that they are capable of rectifying, in single-track mounting, voltages much higher than those which can be adopted with safety and economy for the operation of direct current motors. As a result, when direct current motors are intended to be supplied by rectifiers, the highest supply voltage compatible with their economical construction and their good operational safety is always chosen.
From the point of view of efficiency, it is in the interest of efficiency to draw the rectified current, under the chosen voltage, from a single-channel rectification coupling in which the losses in the arcs are the lowest: It will therefore be this voltage which will be adopted for each of the two single-channel couplings provided in the diagram shown in Fig. 1 and constituted by the secondary 3 and, respectively, the sets of rectifiers 12 & 22.
We also know that the power of a rectifier increases when the rectified voltage is increased and that consequently the price of a rectifier capable of supplying a given power will be all the lower as the rectified voltage is higher. high. This consideration of the price of the installation therefore leads to the same result as the study of the efficiency.
The diagram of FIG. 2 clearly shows that the application of the invention, according to the diagram of FIG. 1, makes it possible to make a notable saving on the sizing power of the secondary 3 of the transformer.
To simplify the explanation, it will be assumed that rectified current circuits have inductances large enough so that the currents flowing through them can be considered as strictly continuous.
It will also be assumed that the inductance of the AC network 1 and
<Desc / Clms Page number 6>
the leakage inductances of the transformer, brought back to secondary 3, are sufficiently small for the switching operations to be considered instantaneous. These simplifying assumptions do not modify the result which would be obtained in the general case by means of more complicated reasoning. -
It will also be assumed that the two motors 11 & 21 simultaneously called up their full load current, a case always possible, and even generally quite frequent, and for which the installation must be dimensioned.
In Fig. 2, u4 & u5 represent the sinusoidal voltage waves between the neutral point 6 and the phase ends, respectively 4 & 5, of the secondary 3 of the transformer offset from each other by sixty electrical degrees. It will be assumed, first of all, that the two sets 12 & 22 of single-anode rectifiers operate at full voltage, without delay on ignition, and each deliver a rectified current of value I, equal to the full load current of the motors. 11 & 21.
Under these conditions, and admitting as positive direction the direction of the current going from terminal 6 to terminal 4, the rectifier 13 delivers a rectangular current 14, represented in solid line, of amplitude I and a duration of one sixth of period, symmetrically arranged with respect to the maximum of the sinusoid of voltage ù 4 and positive polarity. The rms value of this current is I. Likewise, the rectifier 23 delivers a current j4, shown in # 6 solid line, also of amplitude I and a duration of one sixth of a period, but symmetrically arranged by relation - -port to the minimum of the voltage sinusoid u4, and of negative polarity, the rms value of this current is also I.
The current flowing through winding 7? whose terminal 4 is the output end, is the sum of the two currents i4 and j4. It remains at the absolute value 1 for a total of one third of the period.
Its effective value is. ¯ less than the sum 2 1 of the effective values of the currents flowing through the two rectifiers # 6 13 & 23 supplied by: ...! 'Winding 7.
The currents drawn by terminal 5, i5 & j5, represented in dotted lines, have the same values as the currents i4 & j4 and are placed, with respect to the sinusoid u5, in the same way as the currents i4 & j4 by compared to the sinusoid u4. They are therefore behind, respectively, by one sixth of a period over the currents i4 & j4. The current flowing through the winding 8 of the transformer therefore has the absolute value I for two thirds of the period, and its rms value is I # 2.
If the two sets of rectifiers 12 & 22 had been mounted according to the prior art, the windings, such as 7, supplying in parallel (possibly via distribution inductors) the anodes such as 14 & 24, would have been traversed, each, by a current i (shown for winding 7, in phantom lines in FIG. 2) of amplitude 21 and a duration of one sixth of a period, in phase with the current i4, but of double amplitude.
The effective value of this current would be 2 I it would be # 2 times greater than the value I which corresponds to the diagram of Fig, 1. # 3
The current delivered by the winding 8 would also have an amplitude equal to 21 and its duration would be one third of periods. Its rms value would be 2 1; it would be # 2 times greater than the value @ # 2 which corresponds to the diagram in Fig; 1.
3
<Desc / Clms Page number 7>
The application of the invention therefore makes it possible to make a saving in the ratio of one to # 2 in the dimensioning of the secondary 3 of the transformer.
If, instead of being equal, the full load currents of the motors
11 & 21 were different, the economy would be smaller, but still important.
Use may be made of the voltage adjustment by delay on ignition, either by gate control, or by controlling the moment of initiation of the cathode spot, or by any other means. As nothing interconnects the operations or the output of the rectifiers constituting the assembly 12 with those constituting the assembly 22, the voltage adjustments made on these two groups may be different. The voltage setting has no effect on the rms values which were indicated previously, as long as the difference between the ignition delays of the two assemblies
12 & 22 is not too big.
If this difference in the lag angles exceeded, respectively; 60 degrees and 120 degrees, this would result in a decrease in the flow period, respectively, of windings such as 7 and such as 8, and hence a further decrease in the rms values of the current.
The six-phase fork assembly of the transformer does not use the rectifiers themselves very well, which are traversed by currents that are too intense for a fraction of the period that is too short. It is therefore often preferred to use double three-phase or triple single-phase assemblies with absolution coils or interphase transformers.
Fig. 3 represents an example of application of the invention to the three-phase double assembly. In this example of implementation of the invention, the transformer comprises a primary 102, supplied, as before, from a three-phase alternating current network 1, and two three-phase secondaries in apposition 33 & 43. The neutral points 36 of the secondary 33, and 46 of secondary 43 have, respectively, connected to the ends 136 & - 146 of an absorption coil, to the single-phase input phase transformer, 110, whose midpoint 106 constitutes the midpoint of the three-wire continuous network .
According to the invention, the motor 111 is supplied with direct current, optionally through a switch 118, between the common connection 116 of the cathodes such as 115 of a set 112 of six monoanode rectifiers such as 113a & 113b, and the terminal median 106 of the absorption coil 110.
The set of six rectifiers 112 is divided into two subsets 112a & 112b. Anodes, such as 114a, of rectifiers, such as 113a, of sub-assembly 112a are connected to the ends, such as 104, of phases such as 107, of secondary 33, while anodes, such as 114b, of rectifiers such as that 113b of the sub-assembly 112b, are connected to the ends, such as 105, of phases, such as 108, of the secondary 43. The motor 121 is supplied with direct current, possibly through a circuit breaker 128 between the common connection 126 of the anodes , such as 124, of a set 122 of six monoanoidal rectifiers, such as 123a & 123b, and the middle terminal 106 of the absorption coil 110. The set of rectifiers 122 is divided into two subsets 122a and 122b.
Cathodes, such as 125a, rectifiers such as 123a of subset 122a are connected at ends ... such as 104 ,. of phases such as 107, of secondary 33, while cathodes, such as 125b, rectifiers, such as 123b, of sub-assembly 122b are connected to ends, such as 105, of phases, such as 108, of secondary 43 .
<Desc / Clms Page number 8>
The secondaries 33 & 43, the absorption coil 110 and the rectifier assembly 112 constitute the first single channel assembly. The second single-channel assembly consists of the secondary marls 33 & 43, the same absorption coil 110 and the set of rectifiers 122.
The cathode connection 116 and the anode connection 126 constitute the positive and negative poles of the three-wire DC network, respectively.
Still in accordance with the invention, the entire load. of each motor is connected between the midpoint 106 and one of the end wires, 116 for the motor 111 and 126 for the motor 121, of the direct current network, and this for the same reasons which have been explained in props of the example of fig. 1. The coupling of FIG; 3 leads to the same savings on the sizing of the secondary of the transformer as the coupling of FIG. 1.
It is known that, in a three-phase double single-channel coupling, each rectifier, such as 113a or 123a, is crossed by a current whose amplitude is half of the rectified current during a third of the period (except for the switching time. ) * In the case of Fig. 3, If the ignition delay voltage control is not used, a secondary winding, such as 107, delivers, during a third of a period, during the positive half-wave, on the engine 111, a current equal to half of the current drawn by this motor,. And, during the negative half-cycle, also during a third of = period on the motor 121, a current equal to half ', of the current called by this engine,
In the prior art, according to which it would not be,
as is the case with the coupling modes which are the subject of the invention, an anode and a cathode but indeed two anodes which would be supplied by a winding such as 107, the current in this winding would be equal to the half-sum of the currents drawn by the two motors 111 & 121, during a third of a period, during the positive half-wave.
The same reasoning, which has already been done with regard to the coupling shown in Fig. 1, shows that the savings made on the sizing of the secondary of the transformer is still in the ratio of one to # 2, if the full load currents of motors-111 & 121 are equal.
The coupling of FIG. 3 lends itself well to voltage control by ignition delay, provided the ignition delays are the same on both sets of rectifiers 112 & 122. If this is not the case, the use of an absorption coil 110 common for the two single-channel couplings, would lead to a rather complex operation, leading to a generally undesirable interdependence between the voltages between the extreme wires and the midpoint of the three-wire continuous network, and also to a reduction in the savings made on the secondary sizing of the transformer.
-
Therefore, when the two supply voltages of the two motors must be able to be adjusted independently of each other, it is preferable to use the coupling shown in FIG. 4.
In the example of FIG. 4, the main transformer has its primary 202 supplied with three-phase alternating current by the network 1. Its secondary 203 is mounted in a six-phase star, the neutral point 206 of which constitutes the midpoint of the three-wire direct current network.
According to the invention, the motor 211 is supplied with direct current by a first single-channel rectifier coupling, constituted by the
<Desc / Clms Page number 9>
secondary 203, absorption coil 210 and a set of monanode rectifiers 212, while motor 221 is powered by a second single-channel coupling formed by the same secondary 203, absorption coil
220 and a second set of single-anode rectifiers 222.
The set of rectifiers 212 is divided into two-subsets
212a and 212b. Monoanode rectifiers, such as 213a from the sub-assembly
212a have their cathodes, such as 215a, connected to each other and to one of the end terminals 216a of absorption coil 210. Their anodes, such as 214a, are connected, respectively, to the ends, such as 204, of three secondary windings, such as 207, out of phase with one another by 120 electrical degrees and thus constituting a first three-phase system.
Monoanode rectifiers, such as 213b, from the sub-assembly
212b, have their cathodes, such as 215b, connected to each other and to the other end terminal 216b of absorption coil 210. Their anodes, such as 214b, are connected to the ends, such as 205, of the other three secondary windings such as 208, which themselves constitute a second three-phase system, phase-shifted by 60 electrical degrees with respect to the first.
The motor 211 is connected, possibly through the switch 218, between the midpoint 216 of the absorption coil 210 and the neutral point 206 of the secondary 203. The terminals 216 and 206 respectively constitute the positive poles. and negative of the first single-channel coupling.
The second set of rectifiers 222 is divided into two subsets 222a & 222b. Single-anode rectifiers, such as 223a, of sub-assembly 222a, have their anodes, such as 224a, connected to each other and to one of the end terminals 226a of absorption coil 220. Their cathodes, such as 225a, are connected, respectively, to the same secondary output terminals, such as 204, forming the first three-phase system, as the anodes, such as 214a, of the rectifiers of the sub-assembly 212a.
Likewise, the rectifiers, such as 223b, of the sub-assembly 222b, have their anodes such as 224b, connected to each other and to the second end terminal 226b of the absorption coil 220 and their cathodes, such as 225b, connected. , respectively, to the same secondary output terminals, such as 205, forming the second three-phase system, as the anodes, such as 214b, of the rectifiers of the sub-assembly 212b.
The motor 221 is possibly connected by means of the switch 228, between the middle terminal 226 of the absorption coil 22Q and the neutral point 206 of the secondary 203. The terminals 226 & 206 respectively constitute the negative and positive poles of the second. single channel coupling.
Terminals 216 & 226 are, respectively, the positive and negative poles of the three-wire DC network, and terminal 206 is its midpoint.
The operation of the coupling shown in FIG. 4 is identical to that of the coupling shown in FIG. 3, while the voltage setting by ignition delay is the same on the two sets of rectifiers 212 & 222. In particular, if the currents respectively drawn by the motors 211 and 221 of Fig, 4 ? are the marls that the currents drawn by the motors 111 & 121 of Fig, 3 and that the voltage setting by ignition delay is the same, the instantaneous values of the currents are the same in the secondary windings, such as 207 in Fig. 4 and 107 in Fig. 3. The reasoning given in connection with FIG. 3 are applicable to fig. 4 and the savings on the sizing of the transformer secondary are the same in both cases.
<Desc / Clms Page number 10>
But the fact that in the case of FIG. 4, each single channel coupling has its own absorption coil (210 & 220 respectively) enables each of these single channel couplings to operate with different ignition delay voltage settings, their two operations being independent. 'from each other.
This difference possibly between the two ignition delays has no repercussion on the effective values of the secondary currents as long as it does not reach 60 electrical degrees. Beyond that, the two current waves rectangular, alternately positive and negative, fed to each of the two rectifier assemblies overlap one another, which results, during this period of encroachment, by a current in the secondary windings only equal to the difference between the amplitudes of these two current waves. This results in an additional reduction in the value of the secondary rms current.
This additional reduction in the effective currents would become very significant if one of the double-channel couplings were made to operate as an inverter, while the other single-channel coupling would operate as a rectifier. The same decrease in the value of the rms current is also observed on the primary currents. It may, if necessary, be taken into account in the sizing of the transformer.
The preceding remarks also apply to the case of the coupling shown in FIG. 1.
The arrangements shown in Figs 3 & 4 relate to the use of single-phase absorption coils, reducing the operation of a six-phase rectifier to that of two three-phase rectifiers. The invention is by no means limited to this case. It is applicable in the general case where the operation of a rectifier comprising any number of phases, generally equal to six or a multiple of six, is reduced to that of a greater number of rectifiers with a smaller number of phases. , by means of one or more absorption coils or single-phase or polyphase inter-phase transformers. '
The diagram relating to the application of the invention to this general case will be deduced without difficulty from the well-known diagrams of single-channel rectifier couplings using one or more absorption coils and a set of monoanode rectifiers;
by adding a second set of monoanode rectifiers to them as a branch, which will be connected according to the same diagram as the rectifiers constituting the first set, but by inverting them, that is to say a cathode and an anode of the second set will correspond respectively to an anode and a cathode of the former.
In the course of the explanations which have been given, the polarities indicated correspond to operation as a rectifier, but the couplings described can just as easily operate as an inverter. In this case, the polarity is reversed.
It has been said previously that the couplings corresponding to
Fig. 1 & 4 are suitable for operation in which one of their single-channel couplings works as a rectifier, while the other works as an inverter.
In this case, the outputs 16 & 26 of FIG. 1 or 216 & 226 of Fig .; 4 are of the same polarity with respect to the neutral point 6 of Fig.1 or 206 of Fig; 4.
The application of the new coupling modes which are the subject of the invention is particularly advantageous in traction with mdnophase alternating current, when the single-phase current, taken from a contact line, is rectified on the locomotive and used in DC traction motors. In this case, they allow savings in weight and bulk, either on the transformer alone, or on the transformer and the.
<Desc / Clms Page number 11>
tension regulators.
The exemplary embodiment of FIG. 5 relates to this case of application of the invention. An electric locomotive is supplied with single-phase alternating current between the contact line 301 and the mass 300 of the machine (itself in communication with the earth), through the circuit breaker 310, by means of an auto- transformer 308 comprising voltage adjustment taps, such as 309. The device, allowing tap change in operation is not shown. The main transformer of the locomotive comprises a primary 302 supplied with variable voltage between ground 300 and one of the taps, such as 309, of the autotransformer 308, and a secondary 303 provided with a center tap 306 which can be connected to the machine ground.
According to the invention) the traction motors 31 la, 311b,
321a & 321b, supposed to be 4 in number, but which could be any number, provided that this number was even, are divided into two groups; the first group consists of the two engines 311a & 311b, the second, By the engines 321a & 321b. The first group of motors is supplied by a first single-channel rectifier coupling formed by the secondary
303 and the monoanode rectifiers 312a, 312b, 313a, 313b. ,
The two rectifiers 3f2a-and 312b have their anodes, respectively
332a & 332b, connected in parallel to one of the end terminals 304 of secondary 303, through inductors, respectively 334a & 334b, which create a small voltage drop and ensure the sharing of the current.
Their cathodes, respectively 352a & 352b, are connected in parallel to the terminal 314 of an inductor 315 intended to reduce the ripple of the rectified current.
The two rectifiers 313a & 313bont their anodes 333a & 333b connected to the other end terminal 305 of the secondary.303, respectively; through the current sharing inductors 335a & 335b. Their cathodes 353a & 353b are also connected to terminal 314 of smoothing inductor 315.
Motors 311a & 311b are connected, in parallel, between output terminal 316 of inductor 315 and midpoint 306 of secondary 303.
Disconnecting devices 318a, 318b, 336a, 336b, 337a, 337b, 338a, 338b, 339a & 339b can be provided in order to make it possible to isolate a damaged motor or rectifier.
The second group of motors, which consists of motors 321a & 321b, is supplied by the second single-channel coupling formed by the secondary 303 and the single-anode rectifiers 322a, 322b, 323a & 323b.
Rectifiers 322a & 322b have their cathodes 354a & 354b connected to terminal 304 of secondary 303, respectively through inductors 334a &334b; rectifiers 323a & 323b have their cathodes 355a & 355b connected to terminal 305, respectively, through inductors 335a & 335b. The four anodes 342a, 342b, 343a & 343b are connected together and to terminal 324 of inductor 325 intended to reduce rectified current ripple.
The two inductors 315 & 325 can be distinct from one another, or include a common magnetic circuit, or only a common part between their magnetic circuits.
The motors 321a & 321b '. Are connected in parallel between the output terminal 326 of the smoothing inductor 325 and the center tap 306.
<Desc / Clms Page number 12>
As in the first single-channel coupling, sectioning members, such as 328a, 328b, 346a, 346b, 347a, 347b, 348a, 348b, 349â & 349b, may be provided to allow isolation of a motor or motor. rectifier damaged.
The whole of the transformer and the eight monoanode rectifiers constitute a double-channel coupling with a midpoint supplying a three-wire direct current network, of which terminal 316 is the positive pole, terminal 326 the negative pole and terminal 306 the point. median..
According to the invention, the load, formed by the traction motors and connected between the end wires and the midpoint, is shared equally between the two bridges.
The same reasoning which was made for the examples of the preceding figures shows that, in the exemplary embodiment of FIG. 5, the value of the rms current flowing through the secondary winding 303 is reduced in the ratio of one to # 2, compared to the value that it would reach if the four motors were supplied in parallel by a single coupling. , 'single-fly rectifier.
.- In normal operation, the currents absorbed by each of the four traction motors are practically equal, the imbalance between these currents coming only from the minimal differences which may exist between the characteristics of motors of the same type. As a result, the current flowing normally in the connection which connects the common point of the four motors to the middle terminal 306 is very low, negligible, in practice, with respect to the current absorbed by each of the motors. No appreciable imbalance will appear between the currents absorbed by the motors, therefore any notable current in the connection between the common point of the four motors and terminal 306, only when one of the motors is unloaded next. skating.
An organ 360, sensitive to the passage of a current, an intensity relay for example, can be inserted into this connection and then detects the slips. If the member 360 is sensitive to the polarity of the current through which it passes, it detects on which group 31 la, 31.lb or 321a, 321b the slipping occurs. The member 360 can simply inform the driver that he has started skating, or act automatically by any appropriate means to stop this skating.
In particular, if the rectifiers used are provided with an ignition control system, the member 360 will be able, in accordance with the process disclosed in the Belgian patent? 517.567 of February 11, 1953, cause a momentary drop in the supply voltage either to the group of motors on which the slip occurs, or to link all the motors.
The example of FIG. 6 constitutes an application, to electric traction, of the coupling mode shown in FIG. 4, applicable when the number of traction motors is equal to the number of pairs of monodic rectifiers used.
In this figure, the main transformer of the locomotive and the auto-transformer 308 are the same as those shown in FIG. 5, and their same elements are marked therein by the same reference numbers.
In the example of FIG. 6, each traction motor is supplied by a single channel coupling constituted by the secondary 303 of the main transformer and two monoanode rectifiers. This is how the two rectifiers 412a & 413a have their anodes, respectively 432a & 433a, supplied with alternating current from the end terminals 305 & 304 of the secondary 303, possibly via two disconnectors
<Desc / Clms Page number 13>
437a & 439a. The traction motor 411a is supplied with rectified current between the center tap 306 of the secondary 303 and the common point of the two methods, respectively 452a & 453a of the two rectifiers 412a & 413a, through the smoothing inductor 415a .
The two rectifiers 422a & 423a have their cathodes, respectively 454a & 455a, supplied with alternating current from the end terminals
305 & 304, possibly via two disconnectors 447a & 449a, and the motor 421a is supplied with rectified current between the center tap 306 and the common point of the two anodes, respectively 442a & 443a, of the rectifiers 422a & 423a, through the smoothing inductor 425a.
The motors 411b & 421-b are supplied by the two single-channel couplings constituted by the secondary 303 and the rectifiers 412b, 413b, 422b and 423b and the smoothing inductors 415b & 425b. The connections interconnecting these various components are identical to those which have been described for the power supply of the motors 41 la & 421a and will not be further specified.
The smoothing inductors 415a, 415b, 425a & 425b can be distinct from each other, or have all or part of their magnetic circuit in common, either two by two or all four together.
As has been explained with regard to the assembly shown in FIG.
6, the loads of the motors are substantially balanced and only negligible current flows in the connections connecting the middle terminal 306, respectively, to the common point between motors 411a & 421a and to the common point between motors 411b & 4214, except s 'he starts skating. If, therefore, two components, respectively 460a & 460b, sensitive to the passage of a current, are inserted in these two connections, they will detect the slipping, and, if they are sensitive to the polarity of the current, they will detect that of the four motors which drives the axle on which the spinning began ,. A single detection device connected directly to terminal 306, as is device 360 of FIG. 5, would also make it possible to detect slips, but would give less complete information.
This single member, or the two members 460a & 460b, can either simply signal the onset of skating, or act automatically to stop it, in accordance with the process disclosed in Belgian patent No. 517,567.
The coupling of FIG. 6 has an operation entirely comparable to that of FIG. 5 and, in particular, leads to the same savings on the sizing of the secondary of the main transformer It has the advantage of a slightly simpler construction, requiring no current sharing inductors and requiring only '' a smaller number of disconnectors for the possible isolation of damaged components.
In the case of the couplings shown in Figs. 5 & 6, where the voltage regulation is made on the primary of the main transformer of the locomotive, the application of the invention brings savings only on the dimensioning of the secondary of this transformer and, possibly. , on it the current sharing inductors.
However, the application of the invention also provides significant savings on the voltage adjustment members when this adjustment is carried out on the secondary of the main transformer.
Fig; 7 shows an example of this application, in which the traction motors, rectifiers, smoothing inductors, disconnectors and skid detection members are assumed to be identical to the corresponding elements shown in Fig. 6, and where the same reference numbers designate the same elements, '
<Desc / Clms Page number 14>
In this example, the main transformer of the locomotive has its primary 402 supplied with single-phase alternating current between the contact line 401 and the ground 400.
Its secondary 402 include, in addition to its end terminals 464 & 474 and its median tap 406, intermediate taps 461, 462 & 463 on the one hand, 471, 472 & 473 on the other hand, symmetrically arranged on the other hand. either side of the midpoint 406.
The middle tap 406, as well as each of the taps 461, 462, 463 & 464 are connected, via contactors, respectively 480, 482, 484, 486 & 488, to one of the end terminals 466 of an inductor passage 465.
The taps 461 to 464 are also connected, through the contactors, respectively, 481, 483, 485 & 487, to the other end terminal 467 of the same passage choke 465. Symmetrically, the taps 406, 471 , 472, 473 '& 474 are connected, through the contactors, respectively 490,492, 494, 496 & 498 to the extreme terminal 476 of a second passage inductor 475, and the terminals 471 to 474 are also connected through the contactors, respectively 491, 493, 495 & 497, to the other end terminal 477 of the inductor 475. The rectifiers and the traction motors are supplied from the middle terminals, respectively 404 & 405,
of the passage inductors 465 & 475 and of the prism 406 of the secondary 403, following a process identical to that which has been described with reference to FIG. 6.
The regulation of the alternating voltage applied to the rectifier couplings is made in a known manner, the supply of the rectifiers always being effected through four contactors, each connected to one of the end terminals 466, 467, 476 &. 477 of the passage inductors 465 & 475, the two contactors each connected to an end terminal of the same passage inductance, corresponding either to the same tap of the secondary 403, or to two neighboring taps of this secondary. Thus, if the two conductors 483 & 484 are closed simultaneously, the voltage which appears between terminal 406 and terminal 404 is the same as that which exists between terminals 406 & 462.
If both contactors 484 & 485 are closed simultaneously, the voltage between middle terminal 406 and terminal 404 is equal to the average of the voltages between terminal 406 and, respectively, terminals 462 & 463. In In both cases, the current is also shared between the two contactors closed simultaneously.
In general, the coupling of FIG. 7 symmetrically on its two branches arranged on either side of the middle socket 406, that is to say that at a given instant, the contactors 483 & 484, 493 & 494 are closed. at the same time, the other contactors being open, and that, to go to the next higher voltage step, the contactors 483 & 493 are simultaneously opened and the contactors 485 & 495 are simultaneously closed, in order to always obtain equal voltages between the middle terminal 406 and output terminals, respectively 404 & 405. Under these working conditions, the rms currents in the secondary of the main transformer are reduced in the ratio of 2-un to # 2,
compared to single channel coupling. In the case of fig. 7, the savings made possible by the application of the invention relate not only to the sizing of the secondary 403, but also to that of the contactors and of the passage inductors.
It has been proposed, still in the device for adjusting the voltage of the main transformer of FIG; 7, no longer to operate -simultaneously the contactors connected symmetrically with respect to the median socket 406, but to operate them separately on each of the two branches, and this in order to increase the number of operating steps 'for a given number of contactors. Thus it has been proposed, the contactors, for example 483, 484, 493 & 494 being closed, to switch to the next voltage step.
<Desc / Clms Page number 15>
forward, simply by opening oontactor 483 and closing contactor 485, without touching contactors 493, 494, still closed, of the symmetrical branch.
On this new notch, the voltages between the middle terminal
406 and the output terminals, respectively 404 & 405, are no longer equal.
The symmetry is reestablished by changing to a higher voltage step, by opening the contactor 493 and closing the contactor 495. In other words, the unbalanced supply of the rectifiers would thus make it possible to interchange an additional voltage step between two. Voltage urans corresponding to the symmetrical power supply.
The supply of the coupling modes which are the subject of the present invention provides, in this case of an asymmetrical supply, a significant additional advantage. In fact, this operation, with dissymmetric power supply to the rectifiers, does not present any drawbacks, neither for the rectifiers, nor for the traction motors. It is not the same, at least with conventional single-channel coupling, as regards the main transformer. With the usual single-channel circuit, operation with an asymmetrical power supply causes the appearance of a component of amperes-turns of direct current in the main transformer, a component generally too large to be supported by a trans-. normal wearer.
To be supported, it requires a special construction of the transformer which increases its weight and its price. This serious inconvenience is avoided or, at least, greatly reduced by the use of the coupling modes of the invention, which eliminate or considerably reduce the component of DC ampere-turns. In fact, by using these coupling modes, the DC components which come from the operation, on the one hand, of the single-channel coupling (s) which supply the positive bridge of the three-wire DC network, and, on the other hand from the single-channel coupling (s) which supply the negative bridge of this network, are in the opposite direction and compensate for each other.
For example, for the coupling shown in FIG; 7, the direct current components corresponding respectively to the two rectifiers 412a & 413a and to the two rectifiers 412b & 413b are in the opposite direction and in practice destroy if the loads of the motors 41 la, & 421a are substantially equal, which is the general case. The same is true for the direct current components corresponding respectively to the rectifiers 412b, 413b and 422b, 423b.
It is therefore possible to provide a transformer of normal construction.
The economy remains substantial, if one provides for the exceptional emergency operation, in the event of damage, with one of the isolated reducer-motor assemblies, for example the rectifier assembly 412a & 413a -motor 411a isolated. The DC ampere-turns component which appears in the transformer, under these exceptional conditions, is only that which corresponds to the rectifier assembly 422a & 423a - motor 421a.
It is only a quarter of that which would exist permanently if the rectifiers were mounted according to the conventional single channel coupling in the case where, as in the example of FIG. 7, the locomotive has four traction motors each supplied by two rectifiers. It would be reduced to the sixth, in the event that the locomotive had six motors, each also supplied by two rectifiers. The increases in weight and price of the transformer will therefore either be eliminated are considerably reduced.
The use of the coupling modes, object of the invention, has particularly important advantages when use is made of the devices for adjusting the voltage of the main transformer described in Belgian patent N 499,601 of 25 November 1950 and in His first
<Desc / Clms Page number 16>
improvement.
The diagram in Fig; 8 represents the principle of this adjustment. In this diagram, the main transformer of the locomotive comprises a primary winding 502, supplied with single-phase alternating current, between the contact line 501 and the earth socket 500, through the circuit breaker 510, and three secondary windings 503, 513 & 523.
The voltages induced in the windings, respectively 503 & 513, between the input terminals, respectively 534 & 535, and the output terminals, respectively 504 & 505, are equal and in phase opposition. The voltage induced in the entire winding 523 is double, or slightly less than double, the voltage induced in the windings 503 or-513. Winding 523 has adjustment taps, such as 509, allowing it to supply a variable voltage from zero. The device for changing taps on the fly is not shown.
The secondary 523 supplies under variable voltage, thanks to its taps, via an inverter switch 520, an autotransformer 508, provided with a middle tap 506, between its end terminals 530 & 531. These terminals 530 & 531 are respectively connected to the input terminals 534 & 535 of the secondaries 503 & 513, so that the voltages existing between the terminals 506 & 504 and between the terminals 506 & 505 are equal to each other and in phase opposition. Depending on the outlet, such as 509, used and the position of the change-over switch 520, these voltages between middle terminal 506 and end terminals 504 & 505 may vary between zero or small value and a value equal to or a little greater than that of the voltage induced in the entire secondary 523.
This tension adjustment device in its application which is described in the Belgian patent? 499.601 and in its first prefection, is provided such that the end terminals 504 & 505 are each connected to one or more anodes (possibly by means of current sharing inductors) of Monoanode or polyanode rectifiers, the assembly constituting a single-channel coupling, and the motors being supplied between the cathode or the cathodes connected to each other, or a part of the cathodes connected to each other and terminal 506, through one or more inductors smoothing.
As has already been explained with regard to the previous examples, this coupling mode badly uses the windings 503 & 513. It also uses very badly, in the present case, the autotransformer 508. Indeed, the current flowing in the The winding of an auto-transformer of unity transformer ratio, as in the case of the auto-transformer. 508, is the superposition of the primary and secondary currents.
With the arrangements previously used, the secondary currents flowing between the middle terminals 506 and the end terminals, respectively 530 & 531 of the autotransformer 508, are the anode currents of a single channel assembly, therefore unidirectional currents, comprising an alternating current component and a direct current component.
The primary current for autotransformer 508 is supplied by secondary 523 of the main transformer. It can only be a purely alternating current, which will compensate well for the alternating current component of the secondary currents of the autotransformer. but cannot compensate for their direct current component. It follows that the currents flowing respectively between the middle terminal 506 and the end terminals respectively 530 & 531, of the autotransformer 508 are direct currents, of an intensity equal to half that of the rectified current. total.
<Desc / Clms Page number 17>
Auto-transformer 508 must therefore be sized for a high power, of the order of half the power of the locomotive.
The application of the coupling modes that are the subject of the invention to this tension adjustment device leads to savings on the secondaries.
503 & 513, the sizing of which will be reduced in the ratio of one to # 2, and at a much ... greater saving still on the sizing of the autotransformer 508., This application can be done, for example ;
by supplying the same rectifiers 413a, 413b, 423a, 423b, 412a,
412b, 422a & 422b, the same motors 411a, 411b, 421a and 421b, the same inductors 415a, 415b, 525a and 425b and, optionally, the same slip detection devices 460a and 460b, as those which were used in the example of FIG. 6, interconnected identically, from terminals 506 and, respectively, 504 & 505, as they have been, on the
Fig; 6, from terminals 306 and, respectively, 304 & 305.
Under these conditions, if the currents absorbed by the motors
411a & 411b on the one hand, 421 a & 421 b on the other @ t, on the other hand, 'were. - '. rigorously balanced, the current at terminal 506 would be zero, the currents at terminals 504 & 505 would be purely alternating and would not include any direct current component. The current in the winding of the autotransformer 508 would be limited to its magnetizing current.
Autotransformer 508 could be sized for theoretically zero power. In fact, it will have to be dimensioned to be able to withstand this small current imbalance inherent in the small differences in characteristics between motors, and the more important imbalances, but of short duration, coming from skidding. Its dimensioning will remain very small, compared to what it would have been if the mode of coupling which is the subject of the invention had not been used.
Even if an emergency operation is provided with isolation of a motor and its two associated single-anode rectifiers, the gain on the autotransformer 308 remains very high. For example, if we isolate the motor 411a and the two associated rectifiers 412a & 413a, the currents flowing between the middle terminal 506 and the end terminals 530 & 531 of the auto-transformer 508 only correspond to the operation of the motor. 421a, since the operation of the motors 411b & 421b, substantially balanced, only correspond to a negligible current at the; terminal 506.
In this case, the current in the winding of the autotransformer 508 will therefore be half the current absorbed by a motor, whereas, with the arrangements previously used, it would have been equal to half the total rectified current. , that is to say the price absorbed by two engines.
The application of the present invention, in the preceding case where the locomotive has four motors, therefore makes it possible to reduce the dimensioning of the autotransformer 508 in the ratio of one to four. This sizing would be reduced in the ratio from one to six, in the case of a locomotive with six engines.
The invention is also applicable in combination with the voltage adjustment arrangements for transformers, described in Belgian patent application 420,387 filed January 27, 1955, in the name of the applicant, for "New voltage adjustment arrangements. for static transformers supplying receivers via rectifiers "(2 improvement to 499601 of 25 November 1950).
The exemplary embodiment of FIG; 9 relates to this case of application. In this example, the main transformer of the locomotive, whose primary windings and fixed secondary windings analogous to windings 503 & 513 of Fig 8 are not shown, but
<Desc / Clms Page number 18>
takes a secondary winding 623, with variable taps, composed of two equal halves *, on each side of the middle tap 606.
The two halves of the winding 623 are provided, in addition to the center tap 606 and the end taps 663 & 673, with intermediate taps such as 661, 662, 671 & 672, in any number, including zero , and equal for both halves.
To each of the end taps - 663 & 673, intermediate 662, 661, 672 & 671, is connected a contactor 683, 693, 682,681, 692, 691 respectively, and to the middle tap 606 are connected two contactors 680 & 690.
The contactors corresponding to the left half of the winding 623 are connected, two by two, by their opposite pole, to the tap to which they correspond, to a common bar, and form a first group. The other contactors of the same left half are connected two by two to a common bar and forming a second group. Thus, contactors 683 & 681 of the left half are connected to common bar 665 and contactors 680; & 682 are connected to common bar 664. Likewise, contactors 693 & 691 of the right half are connected to common bar 675 and contactors 690 & 692 are connected to common bar 674.
The bars 664 & 665 are respectively connected to the end terminals 666 & 667 of the secondary 668 of the balance transformer 600, 'whose midpoint is 604. Likewise, the bars 674 & 675 are respectively connected to the terminals' extremes 676 & 677 of a second secondary winding 678 of the balance transformer 600, whose midpoint is 605.
The primary 601 of this balancing transformer is supplied under variable voltage by means of auxiliary switch multipliers 630 to 637 connected in pairs, on the one hand to intermediate taps 672, 671, 606 & 661, on the other hand ,. in a known manner, at the end terminals 638 & 639 of the passage coil 640.
These auxiliary contactors open and close so that at each step two neighboring auxiliary contactors are closed and all the others open. As is well known, a variable voltage is thus obtained between the tap 672 of the secondary 623 and the middle tap 641 of the passage coil 640.
The primary 601 of the balancing transformer 600 is supplied under variable voltage between the tap 672 of the secondary 623 and the middle tap 641 of the passage coil 640, by means of the change-over switch 620.
By virtue of this inverter 620, the variable voltage applied to the primary 401 can be supplied in phase or in phase opposition with the voltage produced by the secondary 623.
The voltages between terminals 604 & 606 and between terminals 605 & 606 are adjusted according to the following process: the contactors, inverters, switches or equivalent devices being operated in the desired order, in any known manner , the main contactors 680, 690 and the auxiliary switch multipliers 630 & 631 being closed, the voltage between terminals 604 & 605 is zero. In the following steps, we open contactor 630 and close contactor 632, then open contactor 631 and close contactor 633, and so on until contactors 636 & 637 are closed.
According to this well known process, the voltage between taps 672 & 641 gradually increases from zero to the voltage corresponding to that of the three sections of secondary winding 623, included between taps 672 to 661.
<Desc / Clms Page number 19>
This voltage is applied to the primary 601 of the balance transformer 600, through the inverter 620, which is in the position where the voltages induced in the secondaries 668 & 678, between the terminals
667 & 677, are the same sounds, as the voltage between taps 661 & 671, considered in this order.
The transformation ratio of the balance transformer 600 is such that the voltages between terminals 667, 666 & 677, 676, are equal to the voltages between taps 661, 606 & 671, 606, respectively, when, contactors 636 & 637 being closed, the primary 601 of the transformer
600 receives its maximum voltage.
At this moment, the voltage between the middle tap 606 of the secondary
623 of the main transformer and the middle terminal 604 of the secondary 668 of the balance transformer 600 is equal to half the voltage between the tap 606 and the tap 661, and in the same direction; similarly, the voltage between terminal 606 and terminal 605 is equal to half the voltage between tap 606 and tap 671, and in the same direction.
In addition, the voltage of terminal 667 and therefore that of the contact of contactor 681, open, connected to bar 665, is equal to that of the contact of contactor 681 connected to socket 661. Similarly, the two contacts of the contactor 691, open, are at the same potential. We can therefore close contactors 681 & 691 without changing the voltage at midpoints-604 & 605.
Then, the contactors 680 & 690 are opened without the voltage at points 604 & 605 having changed 'because, at this time,' this voltage is equal to that of tap 681 or 691 minus half the voltage of the secondary 668 or 678.
Then, the auxiliary contactor 637 is opened and the contactor 635 is closed, then the contactor 636 is opened and the contactor 634 is turned on and so on until the contactors 630 & 631 are closed. With each operation of these contactors and by the same process, known ')' the voltage of the secondaries 668 & 678 decreases by one step, and as it 'is subtractive with respect to the voltage of the taps 661 & 671, the voltage of the points medians 604 & 605 increases.
When the contactors 630 & 631 are closed, the voltage between the tap 672 of the secondary 623 and the tap 641 of the bypass coil 640 is zero and the inverter 620 changes position without interrupting the current in the primary 601 of the balance transformer 600.
Then the contactors 630 to 637 are opened and closed successively from 630 to 637, as previously. The increasing voltage applied in this way to the primary 601 of the balance transformer 600 produces, in the secondaries 668 & 678, an increasing voltage additive with that of the taps 661 & 671.
When contactors 636 & 637 are closed again, the voltages of terminals 666 & 676 are respectively equal to those of taps 662 & 672 and contactors 682 and 692 can be closed, which does not produce any change in the voltage of terminals 604 & 605.
Then the main contactors 681 & 691 are open; then the auxiliary contactors 630 to 637 are put into action step by step, as before. The process continues in the same way, the changeover switch 620 changing position when the auxiliary contactors 630 & 631 are closed and the neighboring main contactors being operated when the auxiliary contactors 636 & 637 are closed. Maximum voltage is obtained when contactors 673 & 693, 636 & 637 are closed. The your-
<Desc / Clms Page number 20>
sions between terminals 606 & 605 and between terminals 606 & 604 are equal and in phase opposition. They grow steadily from zero to their maximum.
In the previously known arrangement, the middle terminals, respectively 604 & 605, of the secondaries 668 & 678 of the equilibrium transformer 600 are each connected to one or more anodes (possibly provided with current sharing inductors) mono-rectifiers
EMI20.1
dic or poliyanodic, the assembly constituting a single-channel coupling, and the motors being supplied between the cathode, or the cathodes connected to each other, or part of the cathodes connected to each other and the terminal 606, through one or more smoothing inductors .
As has already been explained with regard to the previous examples, this coupling mode makes poor use of the secondary 623 of the main transformer, as well as = the secondary windings 668 & 678 of the balance transformer 600 and the main contactors 680 to 683 and 690 to 693.
The application of the coupling modes object of the invention to this voltage adjustment arrangement can be done, for example, by feeding the same rectifiers 413a, 413b, 423a, 423b, 412a, 412b, 422a & 422b ,
EMI20.2
the same motors 41 there ,, ° '6b -, 48 ° 2'tb = "lîes ni & l.ej}' mdllctà11ë l; 41: 5J415b, 425a & 425b, and possibly, the same detection devices: slip 460a & 460b , than those which were used in the example of Fig. 6, connected to each other identically, from terminals 606 and, respectively 604 & 605 in the same way as they were in Fig. 6, from terminals 306 and respectively 304 & 305.This arrangement reduces in the ratio from one to # 2 the value of the rms currents delivered from terminals 604 & 605.
It allows savings in the same ratio on the sizing of the secondary. 623 of the main transformer, of the secondaries 668 & 678 of the balance transformer 600 and of the contactors 680 to 683 and 690 to 693.
It has been assumed, during the previous presentations, that the voltage regulation systems shown in Figs, 8 & 9 were associated with rectifiers and motors, following the same coupling as that shown in Fig; .6. Of course, other coupling schemes, in accordance with the present invention, can be used for this association. In particular, the voltage regulation systems shown in Figs 8 & 9 can be associated with the coupling between rectifiers and motors shown in Fig, 5.
On the other hand, the invention is in no way limited to the use of the tension adjustment systems described, by way of example, with reference to FIGS; 5, 6, 7, 8 & 9, and any other voltage adjustment system can be used, in the application of the coupling modes between transformer, rectifier. and motors, object of the invention.
Devices can be provided to allow rheostatic braking. The rectifier couplings then supply, under reduced voltage, with variable current, only the inductors of the traction motors, in order to provide them with an adjustable separate excitation. In order to simplify the description and the figures, such devices have not been shown but, of course, form part of the invention.
Likewise, the couplings described with reference to the various preceding figures lend themselves well to operation as an inverter and, in particular, in the case of FIGS; 5 to 9. allow regenerative braking. The corresponding devices have not been shown-but, of course, they still form, in all their generality, part of the invention.