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pour t Montage de moteur électrique à courant continue notamment pour la traction électrique.
La présente Invention concerne un montage de moteur électrique à courant continu permettent de modifier à volonté la caractéristique de fonctionnement de ce moteur par action sur son flux magnétique d'excitations
On sait en effet qu'une excitation séparée, notamment celle d'un moteur à excitation en shunt, confère au moteur, pour une tension d'alimentation constante de l'induit, une vitesse sensiblement constante indépendante de la charge, c'est-à-dire du couple résistant qui est appli- qué à ce moteur. Au contraire l'excitation des inducteurs du moteur par des enroulements traversés en série par le courant d'induit (moteur série) donne à ce moteur une vitesse fonction de la charge.
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On a déjà propose, pour obtenir dos caracté- ristiques do fonctionnement intermédiaires, dos moteurs ayant une excitation composée qui, suivant l'importance relative do l'excitation séparée et de l'excitation série, ont des caractéristiques qui se rapprochent do l'un ou de l'autre type do moteur.
En traction électrique le moteur le plus généralement utilise est le moteur série, Co moteur parfait en marche normale, l'est beaucoup moins on cas de patinage des roues, car la charge diminuant, le moteur a tendance à d'emballer et le patinage à s'accentuer. Au contraire le moteur à excitation séparée n'offre aucun risque d'em- ballement, la porto d'adhérence est donc minimum et le patinage a tendance à disparaître spontanément
Il apparaît donc intéressant d'avoir un moteur possédant une coractéristique à excitation séparée pendant les périodes de démarrage (où un fort couple est nécessaire)
et une caractéristique sério pour les grande* vitesses afin de bénéficier de l'autoréqulation de la charge et do l'équirépartition de cette charge s'il existe plusieurs mocours courlés on rarallele,
On a déjà proposa pour permettre d'obtenir dos caractéristiques différentes d'un moteur électrique, suivant les circonstances, d'alimenter un enroulement d'excitation de ce moteur avec du courant alternatif redressé, ledit courant étant commendé par un amplificateur magnétique.
La présente invention a pour objet un mon- tage de ce genre particulièrement simple et avantageux dans lequel l'amplificateur magnétique (ou transducteur)
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utilisé est une simple réactance saturable, c'est-à-dire une inductance à noyau de fer dont la perméabilité est rendue variable par un enroulement de prémagnétisation parcouru par un courant continu.
Selon l'invention l'enroulement d'excita- tion du moteur électrique est unique tandis que la réactence saturable est magnétisée par un enroulement traversé par tout ou partie du courant continu d'induit du moteur, constituant ainsi une inductance d'impédance /au moins/ variable qui est montée dans/ une branche du circuit de courant alternatif d'excitation du moteur branché en parallèle avec laquelle est montée une seconde branche comportant une impédance réglable.
Pans un tel montage, l'impédance réglable étant fixe et l'impédance de la réactance saturable diminuant avec l'augmentation de l'excitation, c'est-à- dire du courant d'induit, le courant d'excitation du moteur tend à croître et la caractéristique est donc analogue à celle d'un moteur à excitation série.
Cependant l'impédance variable shuntant la réactance saturable par variation de ladite impédance de shunt on peut contrarier l'effet de la réactance sa- turable ou môme l'annihiler de façon à rsndre le courant d'excitation du moteur indépendant du courant d'induit, ce qui confère au moteur des caractéristiques analogues celles que donnerait une excitation séparée.
Enfin, en shuntant, en aval ou en amont du redresseur, l'enroulement d'excitation du moteur, il est possible d'obtenir non seulement une caractéristi- que "série" ou "excitation séparée" mais encore une
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pluralité de toiles caractéristiques pour une tension d'alimentation alternative constante.
La description qui va suivre on regard du dessin annexe, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de la. dite invention.
La figure h ost un schéma simplifié d'un montage selon l'invention
La figure 2 est une représentation schéma- tique d'un transducteur ou inductance saturable utili- sable dans le montage selon la figure 1.
Los figures 3 et 4 sont dos schémas d'en- semble d'installation de traction par exemple sur des locomotives Diesel-électriques.
La figure 5 montie des variantes de schéma de montage.
La figure 6.est une représentation schéma- tique d'inductanco saturable utilisable dans le montage selon la figure 5.
Dans le montage montré par la figure 1 l'in- duit tournant M d'un moteur électrique est relié par los bornes 1 à une source de courant continu.
L'inducteur B do ce moteur est alimenté en courant unidirectionnel par le redresseur D qui reçoit le courant d'une source alternative branchée aux bornes 2.
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L'une des branches de circuit parcourue par la . courant alternatif traverse un transducteur monté en réactance saturable A qui comprend deux enroulements égaux L1 et L2 parcoures en sons opposés par le courant alter- natif et un enroulement de magnétisation constitué par le conducteur C que traverse le courant d'induit.
A titre d'exemple, une toile réactance sa-* turable peut être réalisée comme il est montra sur la figure 2.
La branche centrale du noyau N à trois bran- ches parallèles est entourée par le conducteur C tandis que les enroulements L et L2 sont réalisés sur les branches extrêmes avec des sens tels qu'à chaque instant le flux de l'un de ces derniers enroulements s'ajoute dons la 'branche correspondante eu flux dû au courant continu, tandis que 10 flux du second enroulement se retranche du flux dû au courant continu dans la branche correspond dante.
De ce fait, plus l'intensité du courant continu dans l'enroulement C augmente, plus le noyau N est. proche do la saturation magnétique et plus l'impédance de l'ensemble L1,L2 diminue.
La réactance saturoble A est shuntée entre les points 3 et 4 par les résistances en. série Ra et R, la pre- mière pouvant être fixée une fois peur toutes par un ajus- tage préalable tandis que la seconde peut varier de zéro à une valeur infinie (circuit ouvert).
Enfin l'inducteur B peut être shunté par les résistances Rx et Ry pouvant être mises en service par les contact Sx et Sy.
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Lorsque les résistances ? ot Ra peuvent tre considérées comme négligeables par rapport à l'im- pédance de la réactance A, l'inducteur 8 reçoit un courant indépendant du courant d'induit et lé moteur fonctionne avec des caractéristiques d'excitation séparée.
Lorsqu'au contraire la résistance R est très grande ou infinie, le courant dans l'inducteur 8 est d'autant plus fort que le courant d'induit est plue intense, ce qui correspond aux caractéristiques d'exci- tation série*
Pour une suite do ratages convenables de la résistance R, on peut avoir une suite de caractéristi- que$ de moteur excitation composée (moteur compound).
Appliqué à la traction électrique, ce mo- teur peut être utilise seit sur les locomotives Dieael- électriques, soit sur une locomotive fonctionnant avec une source alternative redressée dans laquelle les moteurs sont alimentés avec une tension progressivement crois- tante,,
Lorsque plusieurs moteurs sont couplés en parallèle, il est nécessaire de prévoir leur équilibrage par un ajustement fixe de chacun d'eux. Ceci peut être obtenu par exemple par un choix convenable do chacune dos résistances Ra lorsque la résistance R est court- circuitée. Ainsi on Equilibre les charges aux casses vitesses lorsque les moteurs fonctionnent avec des carac- tristiques d'excition séparée.
Dans ce cas, ou démorrege, il suffit de donner aux résistances n, leurs valeurs minimales pour
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qu'aucun patinage ne soit à oreindre sauf celui, simul- toné, de tous les essieux.
Au fur et à mesure de l'accroissement de vitesse, les résistances R seront augmentées jusque coupure des circuits de shunt des réactances, donnant ainsi aux moteurs dos caractéristiques de moteurs série pures.
Cotte variation des résistances R peut être soit provoquée par la manoeuvre du manipulateur, soit asservie à la tension d'alimentation des induits, pro- gressivement croissante, soit contrôles par la vitesse, à l'aide d'une dynamo tachymétrique entrainés par l'un des essieux*
Selon la manière dont la variation de cette résistance est réalisée, selon aussi la vitesse atteinte, on peut craindre qu'une coupure du courant, suivie d'un nouveau démarrage avant annêt, ne fasse apparaître, aux bornes dos induits des moteurs, une cer- taine tension* Il est alors Indispensable que l'organe de connection des moteurs sur la source de courantcontinu (génératrice principale pour les locomotives Diesel- électriques,
redresseurs peur les locomotives alimentées en courant alternatif) ne puisse opérer qu'à l'égalité de ces doux tensions, ce qui peut être réalisable par dos dispositifs connus:
Le shuntage de l'inducteur B par Rx et Ry shuntage respectivement contrôlé par les interrupteurs Sx et Sy, donne un résultat identique à celui du shunta- ge de 1 'inducteur du moteur série normal. Ce shuntage peut s'opérer ou avant oU après redressement du courant (voir figure 3).
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Un autre très gros avantage de l'utilisa- tion dos moteurs selon l'invention réside dans le fait do la simplicité de l'inversion do sons de rotation de ces moteurs,
Aux liou et place d'un inverseur capable du courant total absorbé par l'induit et du câblage do la liaison que cet appareil impose, un inverseur cor- respondant à l'intensité d'excitation est suffisant, c'est-à-dire un inverseur alimente par dos câblos du faible section.
La figure 3 est un premier schéma de montage d'une locomotive Diesel-électrique dans lequel l'inversion du sens de marche est réalisée do la manière qui vient d'être indiquée.
La génératrice principale GP do la machine est entraînée par le moteur Diesel Mo. La source do courant alternatif SA qui alimente les bornes 2 peut être un convertisseur alimente par une batterie d'accumula- tours* La source GP comporte un enroulement d'excitation séparée 5. Par les conducteurs 6 et 7 cette génératrice peut alimenter les quatre induits M1 à M do quatre mo- teurs en parallèle ; la mise sous tension de ces induits est obtenue par un contacteur fermant les quatre contacts CL.
Pour chacun des moteurs la marche avant ou la marche arrière sont obtenues au moyen de doux con- tacteurs couplés qui, respectivement, ferment les con- tacts AV1, AV2 ou AR1, AR2 en se verrouillant mutuelle- ment. Ces paires de contacts croisent les enroulements inducteurs B1 à B4 aux bornes, respectivement, des re- dresseurs D1 à D4.
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Ces Inducteurs peuvent être shuntes, res-
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pectivement, par les résistances Rxl RY1 à RX4 RY4 au moyen dos contacts Sxl Syl à SX4 SY46 On remarquera que ces contacteurs de shuntage et les résistances as- sociées peuvent être de petit calibre, alors que le shun- tage usuel des inducteurs do moteurs série, parcourus par le courant total nécessite dos conducteurs do forte section.
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Chacun dos induits Ii1 a Mu peut être ferme sur une résistance do freinage Rfl à Rf4, grlce à un contact do contactour C1 CR. Ainsi le freinage rhéostatique est simplement obtenu puisqu'il suffit alors de maintenir, par la source SA, l'état d'excita- tion des moteurs.
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Enfin les réactances saturables Al à A4 peuvent être respectivement shuntées par los résistances
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d'ajustage do l'équilibrage Ral à Rt4 et les résistances do réglage Ria1 y' R,.%l Rd1 ' Rb4, RC4' Rd4 ou moyen des contacts de contacteurs C11 à C4t ;
C2 à C4 ; y Ct3 à C4 et Ct 4 à C4 . 4 Au démarragetous ces derniers contacts sont fermas, co qui donne aux moteurs des caractéristi- ques d'excitation séparée, puis le contacteur consnandant les contacts C est déclenche, puis le contacteur com- mandant les contacts C2 et ainsi de suite jusqu'à ce que, tous ces contacts étant ouverts, les moteurs fonctionnent avec une caractéristique série pratiquement pure qui, en vitesse, assure leur régulation et leur équilibrage.
Le schéma montré par la figure' 4 est ana-
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loguo h celui que montre la figuré 3 et concerne également
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uno locomotive i.esc.3ectrique. Dans ce tas la gdn6- ratrice principale GP comporte une excitatrice séparée EX et la polarité do l'inducteur 5 de la génératrice principale peut être inversée aux bornes do cette exci-
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tatrice grâce aux contacta AV3,AVG et 1RG., f Ar.G2 de deux contacteurs couples*
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Corne le srns du courant est alors inverse à la sortie de la génératrice principale Ger le ren- versement du sens do marche des quatre moteurs ayant
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pour induits h1 ' M4 est assuré puisque le sens du cou- rant dans leurs enroulements d'axe! tation 3t à F3r, n'a pas changé.
On voit ainsi que le montage selon l'in- vention permet dans certains cas de simplifier considé-
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rablement le ronvorsement du sens de marche La figure 5 montre le cas de Italimonta- tion de l'inducteur d'un moteur avec du courant poly- phasé.
La réactance triphasée A montrée sur cette figure peut être réalisée comme il est montré sur la figure 6 : un noyau central NC reçoit l'enroulement C
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et les trois noyaux périphériques NI p ;2 W3 les onrou- Icents 1, L2> L3 les plaques terminales triangulai- res ferromagnétiques r, et ' ferrent Magnotiquetncnt les flux de ces noyaux. Bien entendu, los plaques et les noyaux peuvent être feuilletés en tant que de besoin.
Dans le montage montré par la figure 5,
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les résistances -ajustables couplées Ra Ra et R13 et R) a R2 et Ra remplacent respectivement les résistances
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Ra et R. Le redresseur D est d'un type quelconque .appropria tri- ou hexaphesé, en étoile ou en triangle
Pour la clarté,on n'a pas représenté sur les schémas les asservissements d'enclenchement des différents contacteurs ni le dispositif de régulation des génératrices principales GP.
Pour bénéficier pleinement de l'avantage que confèrent ces moteurs, il est souhaitable de ne pas employer pour les locomotives Diesel, les génératrices anti-eompound classiques dont la tension s'élève rapide- ment quand l'intensité de démarrage diminua* La généra- trice pourrait, par exemple, être une machine à excita- tion indépendante, l'intensité d'excitation étant contrô- lée avant redressement par amplificateurs magnétiques assurant une intensité maximale de démarrage et une régulation UI constante selon tous procédés déjà connus.
Il va de soi que l'on peut apporter des modifications aux mode* de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalent?., sans sortir pour cela du cadre de la présente invention