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La présente invention concerne des perfectionnements relatifs à des systèmes électriques d'alimentation, particulièrement ceux qu'on utilise avec un accumulateur aur des véhicules de chemin de fer.pour l'éclairage, le chauffage et/ou des applications semblables. Les systèmes de cette espèce, dans lesquels l'énergie est prise aux essieux en mouvement des véhicules, posent des problèmes particuliers en ce qui concerne leur régulation.
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Un des buts de l'invention est de proposer un système de ladite espèce, dans lequel une régulation efficace est obtenue par un moyen simple et, en particulier, sans la nécessité d'utiliser des régulateurs comportant des pièces mobiles.
Selon l'invention, un système électrique d'alimentation, particulièrement, un système d'alimentation de véhicule de chemin .de fer, de l'espèce susdite, comprend une génératrice agencée pour produire un courant alternatif d'où est obtenu, par redres- sement, le courant d'excitation de la génératrice, et un régula- teur d'excitation du type à réacteur saturable, dont l'enroule- ment à courant alternatif réglé ou enroulement de puissance est connecté en parallèle avec le redresseur par lequel on obtient ledit courant d'excitation.
Une réalisation de l'invention va maintenant être décrite plus en détail à titre d'exemple en se référant au dessin annexé.
Le dessin annexé représente un schéma de circuit du sys tème, à l'état où la génératrice est inactive.
Dans le présent exemple, la génératrice est un alterna- teur monophasé 1.commandé par essieu, qui alimente un accumula- teur 2 et, selon ce qui est requis, une- autre charge d'un sys- tème d'éclairage de train, telle que les/Lampes 3 par l'intermé- diaire d'un pont redresseur principal 4 Un enroulement 5 ,pour excitation shunt de l'alternateur, est alimenté, comme il sera décrit ai-après, par l'intermédiaire d'un pont redresseur séparé 6. Un enroulement 7 pour excitation série peut aussi être prévu, comme le montre le dessin.
L'output de la génératrice est réglé par un réacteur satu rable à auto-excitation 8,-influençant l'excitation shunt. Ce réacteur comprend un enroulement de réglage principal 9, connecté aux bornes de l'output redressé duredresseur principal 4 par l'in termédiaire d'une résistance réglable 10, un enroulement de réfé-
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rence Illégalement connecté aux bornes dudit output par l'inter- médiaire d'une résistance réglable 12, mais en série avec un moyer. tel qu'un tube régulateur fer-hydrogène 13, pour produire un cou- rant de référence constant, et un enroulement à courant alterna- tif ou de puissance 14 connecté aux bornes de l'alternateur 1 par l'intermédiaire d'un réseau à impédance comprenant une self
18 et une résistance réglable 19 mis en parallèle.
L'enroulement
14 et le redresseur de champ 6 sont connectés en parallèle. D'au- tres enroulements peuvent être utilisés dans le réacteur, par exemple un enroulement de réglage 15) connecté en série avec l'ac cumulateur 2 pour obtenir une caractéristique compound de charge- ment d'accumulateur. Dans le schéma, l'enroulement 15 est repré- senté comme étant connecté en parallèle avec une résistance 16 . et en série avec une résistance réglable 17. Les divers enroule- ments sont divisés entre des branches respectives du réacteur d'une manière en soi connue. Comme le montre le dessin, les par- ties des enroulements respectifs 9, 11 et 15 sont en série et les parties de l'enroulement 14 sont en parallèle.
La construction des enroulements 9 et 11 et le réglage 'des résistances 10 et'12 sont tels qu'au point de fonctionnement normal du réacteur 8 le nombre constant d'ampère'-tours de l'en- roulement de référence 11 est inférieur au nombre d'ampères-tours opposés de l'enroulement 9, de manière que le nombre net d'ampères- tours produise une saturation d'un certain degré du réacteur.
Lors d'une augmentation de la tension de sortie de la génératrice au-dessus de la valeur normale, le courant passant dans l'enrou- lement 9 augmente, de sorte que le nombre net d'ampères-tours et la saturation augmentent et l'inductance du réacteur, diminue .
Puisque, alors que l'impédance de l'enroulement Il. est ainsi ré- duite, celle du circuit d'excitation de la génératrice, avec le- -quel il est shunté, reste constante, le courant d'excitation
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passant dans l'enroulement 5 diminue. Par ce moyen, la tension de la génératrice est corrigée et, en fait, gardée à une valeur sensiblement constante.
L'enroulement 15 introduit un effet compound dépendant du courant de chargement d'accumulateur. Des agencements d'enroulements et de redresseurs peuvent aussi être prévus pour réaliser des effets de feed-back et/ou d'amplification. L'agencement représenté, comprenant les redresseurs d'une alternance 31, produit, par exemple, un effet de feed-back.
Afin d'obtenir un fonctionnement satisfaisant et précis sur toute la gamme des vitesses de la génératrice et 'sur toute la gamme des charges supportées par l'accumulateur et les lampes, l'enroulement de puissance 14 est connecté en parallèle avec le redresseur de champ 6 par l'intermédiaire d'une self 20 de compensation de fréquence et un transformateur de stabilisation est connecté de manière qu'un de ses enroulements,21, soit en série avec l'enroulement de réglageprincipal 9.du réacteur et que son autre enroulement 22 soit branché aux bornes de l'inducteur shunt.
L'impédance 18 19, con- nectée.en série avec l'enroulement de puissance 14 permet à la chute de tension dans 'ce dernier et, donc, à la chute de tension dans le circuit d'excitation de la génératrice, de varier,bien que la tension de sortie de la génératrice 1 puisse rester constante.
Pour empêcher le déchargement de l'accumulateur 2 par le redresseur principal 4 lorsque la génératrice 1 est au repos,nn utilise un interrupteur électromagnétique comportant des contacts 23 d'isolement d'accumulateur, dont l'enroulement 24 est connecté aux bornes.de la génératrice par l'intermédiaire d'un redresseur séparé 25. Cet interrupteur porte aussi des contacts auxiliaires 26 qui sont ouverts lorsque la génératrice 1 fonctionne, mais sont fermés lorsque les contacts principaux 23 sont ouverts. Les contacts 26 servent à connecter le redresseur de champ 6, direc-
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tement à la génératrice 1 pour assurer un accroissement initial sûr du champ jusqu'à la fermeture desdits contacts 23.
Un tel ac- croissement est aidé par les ampères-tours d'auto-saturation don- nés par l'enroulement 14 qui donnent au régulateur une caracté- ristique non symétrique.
La protection contre les défaillances de l'interrupteur d'isolement de l'accumulateur est assurée par un interrupteur électromagnétique à surtension dont l'enroulement 27 est aussi connecté aux bornes de la génératrice par un redresseur séparé 28 dont les contacts 29 sont en série avec l'inducteur shunt 5, de manière que l'excitation shunt soit interrompue dans le cas d'une surtension.
Une self 30 est avantageusement connectée en série avec la génératrice pour égaliser son output redressé.
Les modifications de circuit, décrites dans une autre demande de brevet déposée en même temps que la présente au nom de la demanderesse,peuvent être appliquées, s'il est requis, au circuit décrit ci-avant.
Un alternateur triphasé peut ê-cre employé au lieu d'un alternateur monophasé.' Au lieu d'un alternateur, on peut faire usage d'une génératrice de courant continu ayant des points de prise sur son enroulement d'induit, points par lesquels on prend, à l'aide de bagues collectrices, un courant alternatif d'où est prise l'excitation. Dans une variante, une génératrice de courant continu peut être pourvue d'un enroulement de face .polaire dans lequel la rotation de l'induit denté produit un courant alterna- tif de haute fréquence, l'excitation étant prise audit courant de haute fréquence. Final..'lent, on peut faire usage d'une généra- trice ayant une excitation séparée de courant alternatif.
Lors- continu qu'on fait usage d'une génératrice de courany, on peut se passer du redresseur principal. Un appareil de commutation de mise en
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circuit est toutefois requis.
REVENDICATIONS
1. Système électrique d'alimentation, comprenant une gé- nératrice agencée pour produire un courant alternatif d'où est obtenu, par'redressement, le courant d'excitation de la génératrice., et un régulateur d'excitation du type à réacteur saturable, dont l'enroulement à courant alternatif réglé ou enroulement de puissance est connecté en parallèle avec le redresseur par lequel on obtient ledit courant d'excitation.
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The present invention relates to improvements in electrical power systems, particularly those for use with an accumulator in railway vehicles for lighting, heating and / or similar applications. Systems of this kind, in which energy is taken from the moving axles of vehicles, pose particular problems as regards their regulation.
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One of the aims of the invention is to provide a system of said kind, in which effective regulation is obtained by simple means and, in particular, without the need to use regulators comprising moving parts.
According to the invention, an electrical power supply system, particularly a railway vehicle power system, of the aforesaid kind, comprises a generator arranged to produce an alternating current from which is obtained, by reductions - sement, the excitation current of the generator, and an excitation regulator of the saturable reactor type, of which the regulated alternating current winding or power winding is connected in parallel with the rectifier by which one obtains said excitation current.
An embodiment of the invention will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing.
The accompanying drawing shows a circuit diagram of the system, in the state where the generator is inactive.
In the present example, the generator is an axle-driven single-phase alternator 1. which powers an accumulator 2 and, as required, another load of a train lighting system. such as / Lamps 3 via a main rectifier bridge 4 A winding 5, for shunt excitation of the alternator, is supplied, as will be described below, via a bridge separate rectifier 6. A winding 7 for series excitation can also be provided, as shown in the drawing.
The output of the generator is regulated by a saturable self-excitation reactor 8, -influencing the shunt excitation. This reactor comprises a main adjustment winding 9, connected to the terminals of the rectified output of the main rectifier 4 via an adjustable resistor 10, a reference winding.
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rence Illegally connected to the terminals of said output by the intermediary of an adjustable resistor 12, but in series with a hub. such as an iron-hydrogen regulator tube 13, to produce a constant reference current, and an alternating current or power winding 14 connected to the terminals of the alternator 1 via a network to impedance including a choke
18 and an adjustable resistor 19 put in parallel.
Winding
14 and the field rectifier 6 are connected in parallel. Other windings can be used in the reactor, for example an adjustment winding 15) connected in series with the accumulator 2 to obtain a compound characteristic of accumulator charging. In the diagram, winding 15 is shown as being connected in parallel with a resistor 16. and in series with adjustable resistance 17. The various windings are divided between respective branches of the reactor in a manner known per se. As shown in the drawing, the parts of the respective windings 9, 11 and 15 are in series and the parts of the winding 14 are in parallel.
The construction of the windings 9 and 11 and the adjustment of the resistors 10 and 12 are such that at the normal operating point of the reactor 8 the constant number of ampere-turns of the reference winding 11 is less than opposite number of ampere-turns of winding 9, so that the net number of ampere-turns produces saturation of the reactor to some degree.
As the generator output voltage rises above the normal value, the current flowing through winding 9 increases, so that the net number of ampere-turns and saturation increase and l reactor inductance decreases.
Since, while the impedance of the winding Il. is thus reduced, that of the generator excitation circuit, with which it is shunted, remains constant, the excitation current
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passing through winding 5 decreases. By this means, the voltage of the generator is corrected and, in fact, kept at a substantially constant value.
Winding 15 introduces a compound effect depending on the accumulator charging current. Arrangements of windings and rectifiers can also be provided to achieve feedback and / or amplification effects. The arrangement shown, comprising the half-wave rectifiers 31, produces, for example, a feedback effect.
In order to obtain satisfactory and precise operation over the entire range of generator speeds and over the entire range of loads supported by the accumulator and the lamps, the power winding 14 is connected in parallel with the field rectifier. 6 via a frequency compensation choke 20 and a stabilization transformer is connected so that one of its windings, 21, is in series with the main regulating winding 9 of the reactor and that its other winding 22 is connected to the terminals of the shunt inductor.
The impedance 18-19, connected in series with the power winding 14, allows the voltage drop across the latter and, therefore, the voltage drop across the generator drive circuit, to vary. , although the output voltage of generator 1 may remain constant.
To prevent the discharge of the accumulator 2 by the main rectifier 4 when the generator 1 is at rest, nn uses an electromagnetic switch comprising contacts 23 for battery isolation, the winding 24 of which is connected to the terminals. generator via a separate rectifier 25. This switch also carries auxiliary contacts 26 which are open when the generator 1 is operating, but are closed when the main contacts 23 are open. Contacts 26 are used to connect field rectifier 6, direction
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to the generator 1 to ensure a safe initial increase in the field until the closing of said contacts 23.
Such an increase is aided by the self-saturating ampere-turns given by winding 14 which gives the regulator an unsymmetrical characteristic.
Protection against failures of the battery isolation switch is provided by an electromagnetic overvoltage switch whose winding 27 is also connected to the terminals of the generator by a separate rectifier 28 whose contacts 29 are in series with the shunt inductor 5, so that the shunt excitation is interrupted in the event of an overvoltage.
An choke 30 is advantageously connected in series with the generator to equalize its rectified output.
The circuit modifications, described in another patent application filed concurrently with this on behalf of the applicant, can be applied, if required, to the circuit described above.
A three-phase alternator can be used instead of a single-phase alternator. Instead of an alternator, use can be made of a direct current generator having tap points on its armature winding, points through which we take, with the help of slip rings, an alternating current from which is taken the excitement. Alternatively, a direct current generator may be provided with a polar face winding in which rotation of the toothed armature produces a high frequency alternating current, the excitation being taken at said high frequency current. Finally, one can make use of a generator having a separate alternating current excitation.
When continuous use is made of a current generator, the main rectifier can be dispensed with. A switch-on device
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circuit is however required.
CLAIMS
1. Electrical power supply system, comprising a generator arranged to produce an alternating current from which is obtained, by rectification, the excitation current of the generator., And an excitation regulator of the saturable reactor type. , of which the regulated alternating current winding or power winding is connected in parallel with the rectifier by which said excitation current is obtained.