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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.
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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
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(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-
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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,'
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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-
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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
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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.
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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-
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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.
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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-
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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-
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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,
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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.