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.L, présente invention, est relative à des équipements électriques, d'une façon G.5n.:.rJ.lG, et concerne plus part ffi8nt lea bwj,aip'vmorilt3 Qn:rt0urs électriques pour voitures de chemin de fur. D<3 fols 6quiptm,-"nt;s 'comportant généralement une nGx;x.cc; l:ntr1n0e pur l'essieu, qui doit donner une polui'ibé" constante quel que oit le SUllS de rotj-tion, ' On connaît d6jà des dquipurnutitu COn1}}Ol.t-nt à cet o.r.rL:J 1.1t.O couronna qui ou décj.lo uu bornât iqueniuiit joue 1 'action du .i.w(;¯ 'f:.;raun'r du CO...a t;.o r, Cu ûi:,a;ll,..: interdit ;;nr.7.Iu?m ;tâs"n.;n l'utilisation da 1>ô18'] de r.:orJJI1UtJ.tion ob conduit de ce Ld.l, ù. vu
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sux.7diz alwionna::cnt pour lus machine g d.Pla.nt iOl1<,;tl 011..;1' .\ vitesse élevée.
La. présente invention purat-t de z4r.;i;:l à eus incon- vénients. Elle a pour objet un équipement électrique ,,r,:nt.rf; les caractéristiques suivantes:
Il comporte une génératrice à pôlej de commutation et
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un dispositif de commutation sur les inducteurs de leu. 0Gnrtrice. qui branche ces derniers de telle sorte que lorsque la .nratri- ce s'excite sous l'action de son aimantation rémanente, le courant qui s'établit dans ses inducteurs ait un sens'tel qu'il crée un champ venant s'ajouter à celui de l'aimantation rémanente, permet- tant ainsi à la génératrice de donner sa puissance dans toute la gamme de vitesse envisagée.
Comme la polarité qui apparaît aux bornes de la généra- trice change alors de sens avec le sens de rotation, l'équipement comporte un ensemble de deux con joncteurs-disjoncteurs bipolaire. avec commande polarisée qui réalise automatiquement les connexion entre les balais principaux de la génératrice dont la polarité change et les pôles de la batterie dont la polarité est constante.
L'équipement comporte un dispositif redresseur -résis- tance monté en parallèle avec un dispositif redresseur-bobine de commande d'un conjoncteur-disjoncteur, de socle que, suivant la polarité du courant de commande*, celui-ci traverse soit la résis- tance, soit la bobine de commande.
Suivant une forme de réalisation de l'invention* la génératrice comporte un induit muni de deux couronnesporte-bal @ l'une fixe, l'autre mobile, la couronne mobile étant susceptible 'de pivoter au moment du changement de sens de rotation de la gé-
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l1'Jtatrice, sous l'action du frottement des balais sur les lames ±3 collecteur, pour venir occuper une position ilectriqucLU-nt ay- ract::r= c.
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Le dispositif d1 amorça je de 13..:;;'n5r.;,trico est en- traîné par cette dernière et provoque la connexion des inducteurs @ de la génératrice à une source d'énergie auxiliaire, telle que la batterie d'accumulateurs.
Selon une autre forme de réalisation de l'invention, l'équipement ne comporte pas de sélecteurs do sens de rotation, ce qui entraîne que l'amorçage forcé de la génératrice est applique dans un sens sans liaison avec le sens de rotation. De ce fait, la génératrice est susceptible de donner deux sens de polarité suivant le sens de rotation.
Suivant cette réalisation, l'équipement comporte un système de deux conjoncteurs-disjoncteurs bipolaires réalisant au-
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tomatiquement la connexion de la Ón3ratrice à la batterie d'ac- cumulât ours
Suivant une autre forme de réalisation de 1 'équipement ! ! salon l'invention, il comporte un sélecteur de sens de rotation qui
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}!':::1"î8t de connaître le jns de rotation de la génératrice, le dis- positif d'amorçage force l'excitation de la génératrice dans un sens tel que la polarité résultant aux bornes des balais Boit tou- jours dans le même sens.
@ Ce dispositif a pour avantage de ne pas nécessiter l'emploi d'un double conjoncteur-disjoncteur, mais seulement d'un
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c:mj 011c'teu,r-ù.i5j oncteur unipolaire classique.
Le dispositif d'amorçage de la génératrice peut être
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réalisé pu'r bout dispositif conservant, la ;;i3;ae polarité pour le courant d'excitation* La description qui est faite ci -après de 1' invention on se référant aux figures du dessin annexé, demie, titre d'exemple nullement limitatif, diverses formes de réalisa-
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tion du dispositif el' .....1orçcl.;e de la ;énrz,tric:e.
L iv"'..1rG 1 représente dcht5i\ti(.J.uümt.:nt un 6quij)dJ1Ùllt 8o!lon l'invention dans lequel le ùispo.:.1Í tif :1':,.H'10rç3.;e dj la:..; l1Ó- Z'.,,,ß'C: comporte! une double couronne porto-balais*
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la figure 2 représente scaénutiquement une variante de l'invention dons laquelle le dispositif d'amorçage de la géné- ratrice comporte un sélecteur mécanique de sens de rotation.
La figure 3 représente schématiquement une autre va- riante dans laquelle le dispositif d'amorçage de la .génératrice comporte une dynamo auxiliaire à aimant, permanent.
La figure 4 représente schématiquement une autre va- riante dans laquelle le dispositif d'amorçage de la génératrice comporte des relais sensibles au courant rémanent. la figure 5 représente schématiquement un équipement selon l'invention comportant, un dispositif d'amorçage par la bat- terie à commande centrifuge*
La figure 6 représente schématiquement une variante de l'invention, comportant un dispositif d'amorçage par alternateur tachymétrique.
; La figure 7 représente schématiquement une autre va-. riante comportant un dispositif à sélecteur de sens de rotation amorçage par la batterie. la figure 8 représente schématiquement une autre va- riante comportant un dispositif à sélecteur mécanique et alterna-
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teur taohymétrique.
La figure 9 représente schématiquement une autre va- riante comportant un dispositif d'amorçage avec dynamo à aimant permanent:
Le dispositif représenté à. la figure 1 du dessin com- porte une génératrice G qui alimente une batterie B et un circuit d'utilisation C montés en parallèle, par l'intermédiaire de d'eux .conjoncteurs-disjoncteurs bipolaires 10 et 20. Le premier est; mimi d'une bobine 11 qui est alimentée par l'intermédiaire d'un redres- seur 13 placé en série avec une résistance 14, et, d'une bobine sé- rie 17.'Un contact auxiliaire 15 permet de court-circuiter une par- tie de la résistance 14 et un contact auxiliaire 16 permet de con- trôler le conjoncteur-disjoncteur 20.
Un ensemble redresseur 18/
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l'"]', f- 1'1'" 1.2 ,3,j4, monté en ^ ,'¯",7..i:.l.L uvi-'O It.:..n,.:;v1Jlu ..'s:.l.'L:i..iSLlr .,JO'tJ7.11,: 11.
Lj 00nj OllC Guur-,li;,;j onctjvu:L' 20 uomporte luu :a'a14s élé- ments que le CWjOII¯' 'wLtl'¯'v',.1.NOrlavL'!.r 10, nv.:,1'rot Co de 21 à 20.
Lorsque la polarité aux bornes de cet ensemble est d'un sens tel que lecourant traverse la bobine 11, leconjoncteur- disjoncteur 10 enclenche et par son contact auxiliaire 16 interdit
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l'enclenchement de l'autre canj 011ct4111'^di j onctc..r 20., Si la. polarité est en sens inverse, le courant ne pas- se pus dans la bobine 11, mais dans la résistance 12, et le con-
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jonoteur-disjoncteur 10 n'enclencha PLIS , c'est le coujonctour- disjoncteur 20 qui enclenche puisque son redresseur 23 est orien- té dans l'autre sens. La présence de résistances 12 et 22 est mo- tivée par la raison suivante:
Lorsque la température ambiante varie, la résistance
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interne s redresseurs va:bie sl.:;n:Jible1:1nt. Grdce à la résistance 14 qui est importante, par rapport à la résistance de la bobine Il l'effet de variation de résistance interne du redresseur et de la bobine 11 est sans influence appréciable. Lorsque la pola- rité est appliquée dans un sens tel que. le courant ne traverse pas la bobine 11 il apparaît aux bornes du redresseur 13 une ten- sion trop élevée. La résistance 12 est donc là pour créer un débj qui fait chuter la tension aux bornes des redresseurs par le cou- rant qu'elle fait circuler dans la résistance 14.
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La én:"J:'t.dc0 comporte des pôles principaux (1 et 2) à. excitation en dérivation et des polos de commutation (3 et 4) parcourus par le courant débité.
L'induit débite sur deux couronnes, l'une fixe com- portant des balais (5 et 6), destinée au débit: principal de la génératrice, l'autre mobile, comportant des balais .(7 et 8) et
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si.)60iul,Dolit destinée à 1' alimentât ion du circuit d'excitation.
Cette couronna est mobile et montée par exemple sur roulement à
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billes de telle sorbe que sous l'action du frottement des balais sur las lames du collecteur, elle pivote au moment des changements de sens de rotation et vienne s'appuyer sur des butées disposées à cet effet.
Le fonctionnement est le .suivant: . ' Sous l'action de l'aimantation rémanente la polarité apparaissant aux balais fixes 5 et 6 change avec le sens de roba- tion. Cornue les balais d'excitation 7 et 8, se déplacent à chaque changement de sens de rotation pour venir occuper sur le collec- teur une position électriquement symétrique, la tension reçue aux bornes de ces balais mobiles a le même sons quel que soit le sens de rotation.
Ce sens peut être rendu égal à celui de l'aimantation rémanente et de -ce fait la génératrice s'excite comme une généra- ,trice d'éclairage de train ordinaire. La. polarité qui apparaît aux balais (5 et 6) reste variole avec le sens de rotation et le dispositif avec deux conjoncteurs-disjoncteurs bipolaires comme dé crit plus haut assure le branchement correct aux bornas de la bat- terie.
L'excitation de la machine est contrôlée par un régula- teur électromagnétique 9 qui, pour simplifier l'expose, est un ré- gulateur à tension constante, mais. peut comporter tous les arti- fices connus, permettant une charge correcte de là batterie, no- tamment charge à intensité décroissante ou charge à tension cons- tante et intensité limitée.
Selon la figure 2 la génératrice comporte des pôles principaux (1 et 2) à excitation séparée et des pôles auxiliaires de commutation (3 et 4) sur lesquels se trouve bobiné un enroule- ment série parcouru par le courant total débité par la génératri- ce.
Les balais (5 et 6) sont fixes et recueillent la puissance totale*
La génératrice comporte en outre à une extrémité un dispositif mécanique 37 formant sélecteur de sens de rotation, qui
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ferme les contacts (30-31-32) lorsque la génératrice tourne dans un sons et les contacta 933-34-35) lorsque la. génératrice tourne dans l'autre sons*
Ce sélecteur de sens du rotation peut avoir par exem- ple les formes suivantes qui ne sont pas limitatives;
a) Un aimant permanent solidaire de l'arbre de lu machine tour- ne à l'intérieur d'une cloche -métallique qui deviendra de ce fait le siège de courants de Foucault, exerçant un couple sur cette der- nière pour la faire tourner dans le même sens que l'aimant perma- nent.
Sous l'action de ce couple, cette cloche vient fermer les trois contacts (30-31-32) si elle est sollicitée dans un sens, et les trois contacts (33-34-35) si elle est sollicitée dans l'autre sens.. b) Au lieu d'un aimant' permanent, la partie mobile peut être simplement un morceau de métal magnétique tournant à l'intérier d'une cloche dans laquelle est crée un champ magnétique par un.;
source extérieure. Le déplacement du fer dans la cloche provoqu des variations de champ et par conséquent de courants de Foucault concourant au même résultat que la dispositif précédent. c) Le bout d'arbre, de la génératrice entraîne par frottements ' loyers une bague dont la rotation est limitée par deux butées qui supportent l'une les contacts (30-31-32), l'autre les contacts (33- 34-35).
Quel que soit le dispositif de sélection de sens de rotation le fonctionnement résultant est le suivant:
Lorsque la machine tourne dans un sens tel que les contacts (30-31-32) soient fermés, les inducteurs (1 et 2) sont branchés à la sortie de l'induit dans un sens tel que la tension apparaissant aux bornes des balais sous l'action de 1 'aimantation rémanente concourt à faire circuler dans les inducteurs (1 et 2) un courant créant un champ dans le même sens et provoquait de eu fait l'amorçage de la génératrice.
Le contact 30 est dstiné à cendemmer.
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par sécurité supplémentaire, -lui des deux conjoncteurs-disjonc- taurs qui ne doit pas enclencher.
La régulation est assurée dans les mêmes conditions . que les équipements classiques.
Selon la figure 3, la génératrice est construite com- me dans le cas de la figure 2. Cependant, au lieu du sélecteur de sens de rotation est prévue une petite dynamo au:-ciliaire 47 à co rant continu à aimant permanent, dont la polarité varie de ce fait avec le sens de rotation. Elle débite dans lesbobines (40 et 41) par l'intermédiaire de redresseurs (42 et 43) et de résistances (44- et 45).
Ces relais commandent, l'un les contacts (30-31-32), l'autre, les contacts (33-34-35) qui ont les mêmes fonctions que dans le dispositif de la figure 2. Lorsque la génératrice tourne dans un sens elle délivre une polarité qui correspond à l'orienta- tion des redresseurs de l'un des relais et inversement lorsqu'elle tourne dans l'autre sens. Electriquement, le fonctionnement est identique à celui du dispositif .présenté à la figure 2.
Slon la figure 4, la génératrice est construite comme dans le cas précédent. Il n'y a par contre, ni sélecteur de sens de rotation,' ni dynamo à aimant permanent, mais les relais (40 et 41) sont branchés par 1' intermédiaire de résistances et de redres- seurs, comme dans'le dispositif de la figure 3, non' sur les contacts du sélecteur de sens de rotation, ni sur la dynamo, mais directe- ment aux balais (5 et 6),
Le fonctionnement est le suivant :
Lorsque la génératrice est entraînée, l'aimantation rémanente provoque l'apparitien d'une faible tension aux bornes des balais (5 et 6), tension dont la polarité varie avec le sons de rotation.
Cette tension, par l'intermédiaire des redresseurs provo- que suivant son sens, l'enclenchement de l'un des deux relais (40 et 41) qui branche les inducteurs dans lu sens convenable par les con-
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tacts (31 et 32) ou (35 et 34) et condamne l'un des conjoncteurs- disjoncteurs par lu contact 30 ou le contact 33.
Du fait que la tenaion créée par l'aimantation réma- nente sur les balais principaux est très faible, les relais (40 et
41) sont spécialement construits pour être sensibles à cette très faible tension.
Tel qu'il est représentera la figure 5, le dispositif selon l'invention comporte une génératrice G munie de pôles prin- cipaux (1 et 2) à excitation en dérivation et de pôles de commuta- tion (3 et 4) parcourus par le courant débité par les balais 5 et
6 de l'induit.
Sur l'axe de la génératrice G est placé un alternateur tachymétrique à aimant permanent 57 débitant par l'intermédiaire d'un redresseur sur la bobine d'un relais 58 dont le contact mobile est intercalé dans le circuit d'excitation des inducteurs princi- paux (1 et 2) de la génératrice.
La génératrice G alimente une batterie B et un circuit d'utilisation C montés en parallèle, par l'intermédiaire de deux conjoncteurs-disjoncteurs bipolaires 10 et 20. Le premier est muni d'une bobine 11 qui est alimentée par 1'intermédiaire d'un redres- seur 13 placé en série avec une résistance 14, et d'une bobine sé- rie 17.
Un contact auxiliaire 15 permet de court-circuiter une partie de la résistance 14 et un contact auxiliaire 16 permet de contrôler la conjoncteur-disjoncteur 20. un ensemble redresseur 18/résistance 12 est monté en parallèle avec l'ensemble redresseur 13/bobine 11. '
Le conjoncteur-disjoncteur 20 comporte les mêmes élé- ments que le conjoncteur-disjoncteur 10, numérotés de 21 à 28.
Lorsque la polarité aux bornes de cet ensemble est d'un sens tel que le courant traverse la bobine 11, le conjoncteur- disjoncteur 10 enclencha et par son contact auxiliaire 16 inédit l'enclenchement de l'autre conjoncteur-disjoncteur 20.
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, i la pol-aitu eut on ona inverse, le courant ne pac- se . 1"1';'S dans la bobine 11, nuis dans la x:.t.nc: 12, ut l C onj0!lC- t\..:ur-.:1iGjon..::tour 10 n'enclenche pas, c'est le c on j ortctuu.r--di N j onc- tear 20 qui enclenche puisque son redresseur 23 est oriente dans l'autre sens.
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Lorsque la ôllr,tïic G ne tourne pas, le relais 58 est ouvert et la batterie ne se décharge pas dans les inducteurs.
Lorsque la génératrice G tourne, la tension fournie par l'alternateur 57 fait enclencher le relais 58 et le courant fourni par la batterie provoque l'amorçage de la génératrice.
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L'alternateur tachyri6trique pourrait être remplace par un dispositif à contact centrifuge.
L'excitation de la génératrice est contrôlée par un ré- gulateur électromagnétique 9 qui, pour simplifier l'exposé, est un régulateur à tension constante, mais peut comporter tous les artifi- ces connus, permettant une charge correcte de la batterie, notamment charge à intensité décroissante ou charge à tension constante et in- tensité limitée.
L'équipement représenté à la. figure 6 comporte deux conjoncteurs-disjoncteurs'comme dans le cas de la figure 5,
La génératrice G est établie également comme dans le cas précédent et comporte en bout d'arbre un alternateur 57 à aimant permanent.
Les inducteurs principaux (1 et 2) de la génératrice sont alimentés par un ensemble de deux ponts (19 et 29) de cellules redresseuses, le pont 19 étant alimenté par l'alternateur 7 et le pont 29 étant connecté aux bornes de la génératrice; ces ponts (19 et 29) sont disposés de telle façon que, quelle que soit la polari- té de la tension produite par la génératrice, le courant résultant dans le.3 inducteurs (1 et 2) a un sens constant. Si ce sens coïnci- de avec celui du rémanent naturel, la génératrice ne s'excite pas pour autant en raison des résistances internes élevées des cellules
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1'uu.rj'jujo. à faible clivage.
Pour provoquer iluii,,orçu,o du la. machine, l'alturna- ur taehymitriquo 57 débite par 1' intermédiaire de redresseurs en jiérie av,c les inducteurs principaux. Do ce fait, la machine s'exci- te par la puissance supplémentaire provenant de l'alternateur et se met à fonctionner comme une machine shunt.
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Si on le désire, il est possible, une fols, la, tmqhine amorcée, de supprimer laotien de l'alternateur en apux"ru.te,nt les bornes de ce dernier par un contact auxiliaire des oonono't:o'us- disjoncteurs, par exemple.
L'iqui.pemalit roprdse-nté à la figure 7 comporte un seul con joncteur-disjoncteur 10 comprenant deux bobines de commande '1,..ë et 17 la génératrice G est établie comme dans le oa.6 précédent # .Elle comporte en outre en bout d'arbre un dispositif mécanique'37 , formant sélecteur de sens de rotation qui férue les contacts (31-
32) lorsque la génératrice tourne dans un sens et les contacts
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(34-35) lorsque la génératrice tourne, dans l'autre sens* Le rêe4- lateur 9 contrôle l'excitation de la génératrice et' le sélecteur 37 branche les inducteurs dans le sens convenable aux bornes de la batterie.
En raison de la self importante dans les inducteur s et comme le sélecteur de sens de rotation 'n'est pas un appareil dont le pouvoir du coupure puisse être rendu commodément élevé, il
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peut être nécessaire de commander les inducteurs par l'intermédiai- re d'un relais commandé lui-même par le sélecteur de sens de rota- tion.
L'équipement représenté à la figure 8 comporte un seul
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-conjonoteur-disjoncteur 10, un sélecteur mécanique de sona de rota- tion et une génératrice comme dans le cas précédente 11 comporte on outre un alterna beur tcchyantzi,due 57 monté en bout d'arbre de la (génératrice comme dans le cas de la..Ci-' gure 6.
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Le soldeur du* ;j11J du rotation brandie luo inducteurs à la sortis 1, . . dans un. s-juj J.. 1 1.1 ci la. tlv,T.'.4'Ei't':i:. E'. s'amorce la courait: (Vi circule 2-n.j Ijs Ü1:iuc:e'u';:;..:;oi t Q,...n.::: le sens convenable oour renforcer l'excitation -le la ton- ion L1..J.f'<...:.:' ....iz- J4t1tW..i-..L sortie* Toutefois, 1:;..;n8r::l,trice ne .3' ..LLlorcer.....i t ,u<, ? ar,u ; 1 3 ':;';11';'; do :;:'0 ;tion se trouvera par hasard concorder avec celui qui correspond au rémanant naturel.
Uns fois sur deux, la machine ne s'amorcerait pas. Pour
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éviter cela, ll alternateur tachymstrique débite, par l'intermédiaire d'un redres&sur dans le circuit d'excitation et fournit l'ondulation d'excitation nécessaire à l'amorçage.
Il est possible ultérieurement de supprimer l'action
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de cet alternateur par un contact auxiliaire du èonjoncteur-di5jonc- teur.
L'équipement représenté à la fjgure 9 comporte un con-
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oneteur-disjonct.:ur 10, une génératrice G et un dispositif d'amor- çage de celle-ci comprenant une dynamo 47 à aimant permanent dont la polarité varie avec le sens de rotationde la génératrice. Elle dé- bite dans des bobines 40 et 41 par l'intermédiaire de redresseurs 42 et 43 et de résistances 44 et 45.
Ces bobines commandent, l'une les contacts 31 et 32, l'autre les contacts 34 et 35 qui ont les mêmes fonctions que dans le dispositif de la figure 7. Lorsque la- généra- trice tourne dans un sens elle fournit une polarité qui correspond
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à l' orient vtion des redresseurs de l'un-. des relais et inversement lorsqu'elle tourne dans l'autre sens.
L'avantage de ce dispositif est que la dynamo auxiliai-
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re a aimant p-;.T:.nent constitue en mCrae temps une source d'énergie pour l'excitation ut un indicateur de sens de rotation.
La dynamo ta.Ch:r:,1..;trique débite dans les lÚ.lu et e\1:...' S on amont des relais inverseurs ut provoque 1 amorçage de la. J: 5n.r:a :;,'i(;ç4o