BE623820A - - Google Patents

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BE623820A
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/30Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using magnetic devices with controllable degree of saturation, i.e. transductors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 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- 
 EMI9.1 
 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. 
 EMI9.2 
 



  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. 
 EMI9.3 
 Enfin les réactances saturables Al à A4 peuvent être respectivement shuntées par los résistances 
 EMI9.4 
 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- 
 EMI9.5 
 loguo h celui que montre la figuré 3 et concerne également 

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 EMI10.1 
 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- 
 EMI10.2 
 tatrice grâce aux contacta AV3,AVG et 1RG., f Ar.G2 de deux contacteurs couples* 
 EMI10.3 
 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 
 EMI10.4 
 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-   
 EMI10.5 
 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 
 EMI10.6 
 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, 
 EMI10.7 
 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   

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS 1.- Un montage de moteur électrique à courant continu, notamment pour la traction électrique, permettant d'obtenir différentes caractéristiques pour ce moteur, montage dans lequel un enroulement d'excita- tion du moteur est alimenté par une source de courant alternatif à travers un amplificateur magnétique ou transducteur et un redresseur, caractérisa on ce que l'enroulement d'excitation (B) du moteur est unique, tandis quo le transducteur (A) est une réactance satu- rable magnétisée par un6nroulement (C) traversé partout ou partie du courant continu do l'induit (M) du moteur constituant une inductance d'impédance variable montée au moins EMI12.1 dans une branche (Lt, p L 2)
    du circuit de courant alterna- tif d'excitation du moteur, branche en parallèle avec laquelle est montée une seconde branche comportant une impédance réglable (Ra, R).
    2.- Montage de moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impédance réglable comprend en série une résistance ajustable (Pa) d nt la valeur est réglée une fois pour toutes et une résistance varia- ble (R) depuis une valeur nulle jusqu'à la valeur infinie par interruption de ladite seconde branche. EMI12.2
    3 .-. Iaaat 5e."Cn la ': 'i cs 1 . caractérisé en ce que l'enroulement d'excitation (B) du moteur est monté en parallèle par l'intermédiaire d'un interrupteur (Sx, Sy) avec au moins une résistance auxiliaire (Rx, Ry). <Desc/Clms Page number 13>
    4.- Montage selon la revendication 3, carac- térise en ce que les résistances auxiliaires (Rx, Ry) sont montres en anont du redresseur (D). EMI13.1
    5.- Montage solon la revendication 1 , câjcae-1 térisé on ce que, on parallèle avec l'induit du moteur. sont montés en série une résistance de freinage et un interrupteur.
    6.- Agencement en parallèle de plusieurs mo- teurs montas selon la revendication 1 , caractérise en ce que les induits de cesmoteurs (M1-M4) sont montés eh parallèle sur une source de courant continu (GP), tandis que les enroulements d'excitation (B1-B4) de ces moteurs reçoivent leur courant de redresseurs (D1-D4) alimentés en parallèle par une source de courant alternatif (SA) EMI13.2 travers des réactances saturablos (Ai'A4) rarn6tisds par le courant d'induit correspondant, chacune des bran- ches de circuit de courant alternatif étant shuntée par une résistance d'équilibrage (Ra1-Ra4) en série avec un contact (résistance qui permet l'égalisation des impé- dances des circuits d'excitation),
    et par une suite do résistances complémentaires pouvant être successivement- ' mises en série avec la première par une suite complémen- taire de contacts.
    7.-. Agencement selon la revendication 6, dans lequel la source unique d'alimentation des induits est la génératrice principale d'une locomotive Diesel- électrique, caractériel en ce que des moyens permettent l'inversion du sens du courant d'excitation de cette génératrice principale.
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